Mat 12 Węzeł przykład

background image

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

Strona 1

Przykład doboru wymiennika ciepła
typu JAD XK

Dane wyjściowe:

obliczeniowe parametry wody sieciowej:…………….135/70 [

°°°°

C];

obliczeniowe parametry wody instalacyjnej:…………..80/60 [

°°°°

C];

obliczeniowa moc cieplna wymiennika:……………..345000 [W];

obliczeniowa temperatura w pomieszczeniach budynku:…20 [

°°°°

C];

obliczeniowa temperatura na zewnątrz budynku…………-20 [

°°°°

C].

1. Pojedynczy wymiennik typu JAD XK 6.50

Najbardziej niekorzystnym punktem pracy dla wymiennika

c.o. jest punkt załamania wykresu regulacyjnego. Spadek temperatury
T

z

powoduje wzrost lepkości wody w wyniku czego spada

współczynnik przenikania ciepła U wymiennika. Z tego względu
wymiennik ciepła dobrano na warunki pracy w punkcie załamania
wykresu – T

z

=70°C.

Współczynnik

ϕ

x

obciążenia cieplnego budynku dla punktu

załamania wykresu regulacyjnego określono metodą iteracyjną ze
wzoru:

( ) ( )

ϕ

ϕ

2

p

T

1

1

p

t

z

t

p

T

z

T

+

p

t

+

m

+

ar

∆t

+

i

t

=

zx

T

gdzie:

20

2

60

80

+

=

ar

∆t

°C

=

ar

∆t

50

t

ar

ś

rednia arytmetyczna ró

ż

nica temperatur wody instalacyjnej i

powietrza w pomieszczeniu.
m – współczynnik charakterystyki cieplnej grzejników.
t

i

– obliczeniowa temperatura wewn

ą

trz pomieszcze

ń

.

(

) (

)

ϕ

ϕ





2

60

80

70

135

60

0

7

0,29

1

1

50

20

70

+

+

+

+

=

W wyniku oblicze

ń

otrzymano:

ϕϕϕϕ

x

=0,395

, [ - ]


Strumie

ń

wody instalacyjnej obliczono ze wzoru:

(

)

60

80

4187

345000

=

i

m

121

,

4

=

i

m

, [ kg/s ]

Strumie

ń

wody sieciowej obliczono ze wzoru:

(

)

0

7

135

4187

345000

=

s

m

268

,

1

=

s

m

, [ kg/s ]

Temperatur

ę

wody sieciowej wypływaj

ą

cej z wymiennika:

268

,

1

4187

136275

70

=

px

T

34

,

4

4

=

px

T

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej zasilaj

ą

cej instalacj

ę

:

(

)

2

60

80

0,395

0,29

1

1

0,395

50

20

+

+

+

=

zx

t

29

,

48

=

zx

t

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej powracaj

ą

ca z instalacji:

2

60

80

0,395

0,29

1

1

0,395

50

20

+

+

=

px

t

39

,

40

=

px

t

, [ °C ]

Dobór wymiennika:

Wymiennik

projektuje

si

ę

sprawdzaj

ą

c,

czy

zapotrzebowanie powierzchnia wymiany ciepła obliczona na
podstawie oblicze

ń

cieplnych jest mniejsza od rzeczywistej (nie

wi

ę

cej ni

ż

10%). Skorzystano tu ze wzoru:

log

∆t

eksp

U

x

Q

=

A

, [ m

2

]

gdzie:
Q

x

– zapotrzebowanie na moc ciepln

ą

budynku przy temperaturze

punktu załamania wykresu regulacyjnego.

t

log

ś

rednia logarytmiczna ró

ż

nica temperatur.

k

eksp

– eksploatacyjna warto

ść

współczynnika U.

eksp

R

+

U

=

eksp

U

1

1

R

eksp

– dodatek uwzgl

ę

dniaj

ą

cy wzrost oporów wymiennika w

trakcie eksploatacji. Przyjmowana warto

ść

0,1 m

2

K/W.

U – współczynnik przenikania ciepła wymiennika okre

ś

lany na

podstawie wzorów do

ś

wiadczalnych:

f

F

e

p

T

d

z

T

n

i

m

m

s

m

C

=

U

0,2326

87

,

0

0,304

44,34

0,13457

70

0,3592

121

,

4

0,2981

268

,

1

135708

,

1

=

U

506

,

3

=

U

, [ kW/m

2

K ]

gdzie:
C, m, n, d, e, f – współczynniki charakterystyczne dla danego typu
wymiennika,
F – współczynnik sprawno

ś

ci cieplnej wymiennika.

39

,

40

70

34

,

44

70

=

F

87

,

0

=

F

, [ - ]

W zwi

ą

zku z czym:

0,1

3,506

1

1

+

=

eksp

U

596

,

2

=

eksp

U

, [ kW/m

2

K ]

Logarytmiczna różnica temperatury:

;

=

∆t

29

,

48

70

39

,

40

34

,

44

ln

)

29

,

48

70

(

)

39

,

40

34

,

44

(

log

43

,

10

log =

∆t

, [°C ]

Natomiast potrzebne pole powierzchni wymiany ciepła wymiennika
wynosi:

43

,

0

1

596

2

136275

=

A

, [ m

2

]

035

,

5

=

A

, [ m

2

]

ż

nica pomi

ę

dzy potrzebnym polem powierzchni wymiany ciepła,

a dost

ę

pnym w danym typie wymiennika wynosi:

5,9

035

,

5

5,9

=

δA

, [ % ]

66

,

14

=

δA

, [ % ]

Powierzchnia rzeczywista wymiennika typu JAD XK 6.50 jest

o 14,66 % za du

ż

a w stosunku do wymaganej. Nale

ż

y zatem

wykona

ć

jedn

ą

z nast

ę

puj

ą

cych czynno

ś

ci:

1. Ograniczy

ć

strumie

ń

wody sieciowej za pomoc

ą

kryzy

dławi

ą

cej.

2. Zastosowa

ć

dwa wymienniki o mniejszej powierzchni

poł

ą

czone równolegle.

3. Zastosowa

ć

dwa

wymienniki

ciepła

o

mniejszej

powierzchni poł

ą

czone szeregowo.



background image

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

Strona 2

2. Pojedynczy wymiennik typu JAD XK 6.50 z
korekcją strumienia masy wody sieciowej.


Zakłada się zdławienie strumienia wody sieciowej do wartości

m

s

=1,210 [ kg/s ]. Strumień wody instalacyjnej pozostaje bez zmian.

Temperaturę wody sieciowej wypływającej z wymiennika:

210

,

1

4187

136275

70

=

px

T

43,11

=

px

T

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej zasilającej instalację:

29

,

48

=

zx

t

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej powracaj

ą

ca z instalacji:

39

,

40

=

px

t

, [ °C ]

Dobór wymiennika:

0,2326

91

,

0

0,304

43,11

0,13457

70

0,3592

121

,

4

0,2981

210

,

1

135708

,

1

=

U

465

,

3

=

U

, [ kW/m

2

K ]

F – współczynnik sprawno

ś

ci cieplnej wymiennika.

39

,

40

70

11

,

43

70

=

F

91

,

0

=

F

, [ - ]

W zwi

ą

zku z czym:

0,1

3,465

1

1

+

=

eksp

U

573

,

2

=

eksp

U

, [ kW/m

2

K ]

Logarytmiczna różnica temperatury:

;

=

∆t

29

,

48

70

11

,

43

34

,

44

ln

)

29

,

48

70

(

)

39

,

40

11

,

43

(

log

15

,

9

log =

∆t

, [°C ]

Natomiast potrzebne pole powierzchni wymiany ciepła wymiennika
wynosi:

15

,

9

573

2

136275

=

A

, [ m

2

]

790

,

5

=

A

, [ m

2

]

ż

nica pomi

ę

dzy potrzebnym polem powierzchni wymiany ciepła, a

dost

ę

pnym w danym typie wymiennika wynosi:

5,9

790

,

5

5,9

=

δA

, [ % ]

87

,

1

=

δA

, [ % ]

Wymiennik posiada wymagan

ą

powierzchni

ę

. Nadaje si

ę

zatem do

zastosowania.

Opór hydrauliczny przepływu wody przez wymiennik:

Opory przepływu wody w rurkach (po stronie sieciowej):

b

r

+

)

s

(m

a

r

e

=

r

p

ln

70805

,

2

210

,

1

ln

572235

,

1

+

)

(

e

=

r

p

24

,

20

=

r

p

[ kPa ]

Opory przepływu wody w płaszczu (po stronie instalacyjnej):

b

p

+

)

i

(m

a

p

e

=

p

p

ln

7637724

,

0

121

,

4

ln

7992744

,

1

+

)

(

e

=

p

p

43

,

27

=

p

p

[ kPa ]

3. Połączenie równoległe dwóch wymienników typu
JAD XK 3.18.

Przy poł

ą

czeniu równoległym wymienników strumie

ń

wody

sieciowej i instalacyjnej dzielimy na poszczególne wymienniki.

Zaproponowano równoległe poł

ą

czenie dwóch wymienników

typu JAD XK 3.18.

Obliczeniowa moc cieplna przypadaj

ą

ca na jeden wymiennik:

2

345000

=

Q

, [ W ]

172500

=

Q

, [ W ]

Strumień wody instalacyjnej :

060

,

2

=

i

m

, [ kg/s ]

Strumień wody sieciowej:

634

,

0

=

s

m

, [ kg/s ]

Temperaturę wody sieciowej wypływającej z wymiennika:

634

,

0

4187

68138

70

=

px

T

34

,

4

4

=

px

T

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej zasilającej instalację:

29

,

48

=

zx

t

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej powracająca z instalacji:

39

,

40

=

px

t

, [ °C ]

Dobór wymiennika:

0,476285

87

,

0

0,242605

44,34

0,171287

70

0,270342

060

,

2

0,375628

634

,

0

422141

,

3

=

U

969

,

3

=

U

, [ kW/m

2

K ]

W związku z czym:

0,1

3,969

1

1

+

=

eksp

U

841

,

2

=

eksp

U

, [ kW/m

2

K ]

Logarytmiczna różnica temperatury:

43

,

10

log

=

∆t

, [ °C ]

Natomiast potrzebne pole powierzchni wymiany ciepła wymiennika
wynosi:

43

,

0

1

841

2

68138

=

A

, [ m

2

]

300

,

2

=

A

, [ m

2

]

Różnica pomiędzy potrzebnym polem powierzchni wymiany ciepła,
a dostępnym w danym typie wymiennika wynosi:

nom

A

A

nom

A

=

δA

, [ % ]

2,12

300

,

2

2,12

=

δA

, [ % ]

49

,

8

=

δF

, [ % ]

Wymagana powierzchnia wymiennika ciepła jest większa od
dostępnej. Połączenie nie może być zastosowane.

4. Połączenie równoległe dwóch wymienników typu
JAD XK 6.50.10

Zaproponowano równoległe połączenie dwóch wymienników

typu JAD XK 6.50.10.

Obliczeniowa moc cieplna przypadająca na jeden wymiennik:

172500

=

Q

, [ W ]

background image

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

Strona 3



Strumień wody instalacyjnej :

060

,

2

=

i

m

, [ kg/s ]

Strumień wody sieciowej:

634

,

0

=

s

m

, [ kg/s ]

Temperatur

ę

wody sieciowej wypływaj

ą

cej z wymiennika:

34

,

4

4

=

px

T

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej zasilaj

ą

cej instalacj

ę

:

29

,

48

=

zx

t

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej powracaj

ą

ca z instalacji:

39

,

40

=

px

t

, [ °C ]

Dobór wymiennika:

0,3748

87

,

0

0,49475

44,34

0,13494

70

0,30142

060

,

2

0,44708

634

,

0

56215

,

0

=

U

988

,

1

=

U

, [ kW/m

2

K ]

W zwi

ą

zku z czym:

0,1

1,988

1

1

+

=

eksp

U

658

,

1

=

eksp

U

, [ kW/m

2

K ]

Logarytmiczna różnica temperatury:

43

,

10

log

=

∆t

, [°C ]

Natomiast potrzebne pole powierzchni wymiany ciepła wymiennika
wynosi:

43

,

0

1

1658

68138

=

A

, [ m

2

]

940

,

3

=

A

, [ m

2

]

ż

nica pomi

ę

dzy potrzebnym polem powierzchni wymiany ciepła, a

dost

ę

pnym w danym typie wymiennika wynosi:

8

,

4

940

,

3

8

,

4

=

δA

, [ % ]

91

,

17

=

δA

, [ % ]

Wymagana powierzchnia wymiennika ciepła jest mniejsza od
dost

ę

pnej. Poł

ą

czenie mo

ż

e by

ć

zastosowane, natomiast wymaga

korekcji strumienia masy wody sieciowej.

5. Połączenie równoległe dwóch wymienników typu
JAD XK 6.50.10 z korekcją strumienia masy wody
sieciowej.

Zakłada si

ę

zdławienie strumienia wody sieciowej do warto

ś

ci

m

s

=0,600 [ kg/s ]. Strumie

ń

wody instalacyjnej pozostaje bez zmian.

Obliczeniowa moc cieplna przypadaj

ą

ca na jeden wymiennik:

172500

=

Q

, [ W ]

Strumień wody instalacyjnej :

060

,

2

=

i

m

, [ kg/s ]

Strumień wody sieciowej:

600

,

0

=

s

m

, [ kg/s ]

Temperaturę wody sieciowej wypływającej z wymiennika:

600

,

0

4187

68138

70

=

px

T

2,88

4

=

px

T

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej zasilającej instalację:

29

,

48

=

zx

t

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej powracająca z instalacji:

39

,

40

=

px

t

, [ °C ]

Dobór wymiennika:

0,3748

92

,

0

0,49475

42,88

0,13494

70

0,30142

060

,

2

0,44708

600

,

0

56215

,

0

=

U

948

,

1

=

U

, [ kW/m

2

K ]

W związku z czym:

0,1

1,948

1

1

+

=

eksp

U

630

,

1

=

eksp

U

, [ kW/m

2

K ]

Logarytmiczna różnica temperatury:

29

,

48

70

88

,

42

34

,

44

ln

)

29

,

48

70

(

)

39

,

40

88

,

42

(

log

=

∆t

89

,

8

log =

∆t

, [ °C ]

Sprawność cieplna wymiennika:

39

,

40

70

88

,

42

70

=

F

92

,

0

=

F

, [ - ]

Natomiast potrzebne pole powierzchni wymiany ciepła wymiennika
wynosi:

89

,

8

1630

68138

=

A

, [ m

2

]

703

,

4

=

A

, [ m

2

]

Różnica pomiędzy potrzebnym polem powierzchni wymiany ciepła,
a dostępnym w danym typie wymiennika wynosi:

8

,

4

703

,

4

8

,

4

=

δA

, [ % ]

02

,

2

=

δA

, [ % ]

Wymagana powierzchnia wymiennika ciepła jest mniejsza od
dostępnej. Połączenie może być zastosowane.

Opór hydrauliczny przepływu wody przez wymiennik:
Opory przepływu wody w rurkach (po stronie sieciowej):

b

r

+

)

s

(m

a

r

e

=

r

p

ln

791759

,

1

600

,

0

ln

87776

,

1

+

)

(

e

=

r

p

299

,

2

=

r

p

[ kPa ]

Opory przepływu wody w płaszczu (po stronie instalacyjnej):

b

p

+

)

i

(m

a

p

e

=

p

p

ln

0060483

,

0

060

,

2

ln

872958

,

1

+

)

(

e

=

p

p

896

,

3

=

p

p

[ kPa ]

6. Połączenie szeregowe dwóch wymienników typu
JAD XK 3.18.

Przy połączeniu szeregowym wymienników strumień wody

sieciowej i instalacyjnej pozostaje stały dla całego układu,
natomiast zwiększa się powierzchnia wymiany ciepła.

Zaproponowano szeregowe połączenie dwóch wymienników

typu JAD XK 3.18.

Strumień wody instalacyjnej :

121

,

4

=

i

m

, [ kg/s ]

Strumień wody sieciowej:

268

,

1

=

s

m

, [ kg/s ]

Temperaturę wody sieciowej wypływającej z wymiennika:

34

,

4

4

=

px

T

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej zasilającej instalację:

background image

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

Strona 4

29

,

48

=

zx

t

, [ °C ]


Temperatura wody instalacyjnej powracaj

ą

ca z instalacji:

39

,

40

=

px

t

, [ °C ]


Dobór wymiennika:

0,476285

87

,

0

0,242605

44,34

0,171287

70

0,270342

121

,

4

0,375628

268

,

1

422141

,

3

=

U

211

,

6

=

U

, [ kW/m

2

K ]

W zwi

ą

zku z czym:

831

,

3

=

eksp

U

, [ kW/m

2

K ]

Logarytmiczna ró

ż

nica temperatury:

43

,

10

log

=

∆t

, [ °C ]

Natomiast potrzebne pole powierzchni wymiany ciepła wymiennika
wynosi:

43

,

0

1

3,383

136275

=

A

, [ m

2

]

411

,

3

=

A

, [ m

2

]

ż

nica pomi

ę

dzy potrzebnym polem powierzchni wymiany ciepła, a

dost

ę

pnym w danym typie wymiennika wynosi:

nom

A

A

nom

A

=

δA

, [ % ]

2,12

2

411

,

3

2,12

2

=

δA

, [ % ]

54

,

19

=

δF

, [ % ]

Wymagana powierzchnia wymiennika ciepła jest mniejsza od
dost

ę

pnej. Poł

ą

czenie mo

ż

e by

ć

zastosowane po zdławieniu

strumienia wody sieciowej.

7. Połączenie szeregowe dwóch wymienników typu
JAD XK 3.18 z korekcją strumienia masy wody
sieciowej.

Zakłada si

ę

zdławienie strumienia wody sieciowej do warto

ś

ci

m

s

=1,190 [ kg/s ]. Strumie

ń

wody instalacyjnej pozostaje bez zmian.

Temperatura wody sieciowej wypływaj

ą

cej z wymiennika:

190

,

1

4187

136275

70

=

px

T

65

,

42

=

px

T

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej zasilaj

ą

cej instalacj

ę

:

29

,

48

=

zx

t

, [ °C ]

Temperatura wody instalacyjnej powracaj

ą

ca z instalacji:

39

,

40

=

px

t

, [ °C ]

Zmieni si

ę

równie

ż

ś

rednia logarytmiczna ró

ż

nica temperatury:

;

=

∆t

29

,

48

70

39

,

40

65

,

42

ln

)

29

,

48

70

(

)

39

,

40

65

,

42

(

log

61

,

8

log

=

∆t

, [ °C ]

oraz sprawno

ść

cieplna wymiennika:

39

,

40

70

65

,

42

70

=

F

92

,

0

=

F

, [ - ]

Dobór wymiennika:

0,476285

92

,

0

0,242605

42,65

0,171287

70

0,270342

121

,

4

0,375628

190

,

1

422141

,

3

=

U

192

,

6

=

U

, [ kW/m

2

K ]

W zwi

ą

zku z czym:

824

,

3

=

eksp

U

, [ kW/m

2

K ]


Logarytmiczna różnica temperatury:

61

,

8

log

=

∆t

, [ °C ]

Natomiast potrzebne pole powierzchni wymiany ciepła wymiennika
wynosi:

61

,

8

3,824

136275

=

A

, [ m

2

]

138

,

4

=

A

, [ m

2

]

Różnica pomiędzy potrzebnym polem powierzchni wymiany ciepła,
a dostępnym w danym typie wymiennika wynosi:

nom

A

A

nom

A

=

δ

A

, [ % ]

2,12

2

138

,

4

2,12

2

=

δA

, [ % ]

400

,

2

=

δA

, [ % ]

Wymagana powierzchnia wymiennika ciepła jest mniejsza od
dostępnej. Połączenie może być zastosowane.

Opór hydrauliczny przepływu wody przez wymiennik:
Opory przepływu wody w rurkach (po stronie sieciowej):

b

r

+

)

s

(m

a

r

e

=

r

p

ln

574711

,

4

190

,

1

ln

615862

,

1

+

)

(

e

=

r

p

5

,

128

2

=

r

p

[ kPa ]

Opory przepływu wody w płaszczu (po stronie instalacyjnej):

b

p

+

)

i

(m

a

p

e

=

p

p

ln

5977422

,

1

121

,

4

ln

9901902

,

1

+

)

(

e

=

p

p

76

,

82

2

=

p

p

[ kPa ]


Wybór podłączenia.

Jak wynika z wykonanych obliczeń jedynie przypadek 2, 5 i 7

spełniają kryterium równości powierzchni wymaganej wymiennika
z rzeczywistą. We wszystkich trzech przypadkach wymagana jest
korekta strumienia wody sieciowej.

Istotne kryterium przy doborze wymiennika może stanowić

również opór hydrauliczny przepływu przez wymiennik zarówno po
stronie sieciowej, jak i instalacyjnej. Najniższe opory przepływu
obliczono w przypadku równoległego podłączenia wymienników
typu 6.50.10. Akceptowalny poziom oporów przepływu jest również
w przypadku pojedynczego wymiennika ciepła typu 6.50.
Natomiast opory hydrauliczne przepływu wody zarówno sieciowej,
jak i instalacyjnej przez układ połączenia szeregowego dwóch
wymienników typu 3.18 dyskwalifikują ten sposób podłączenia.

Ze względów ekonomicznych najlepszym rozwiązaniem będzie

dobór dwóch wymienników typu JAD XK 6.50.10.

Sprawdzenie rodzaju ruchu wody w wymienniku dla przypadku

nr 2:
Strumień masy wody płynący przez wymiennik: G=1,21 kg/s
Średnica wewnętrzna rurek: d

w

=0,008 m,

Gęstość wody dla średniej temperatury 56°C: 983,2 kg/m

3

,

Prędkość wody w rurkach: w=0,5022 m/s,
Lepkość wody dla średniej temperatury 56°C: 4,78·10

-7

m

2

/s,

Liczba Reynoldsa: 8 195,
Przepływ kształtuje się w strefie ruchu przejściowego.

Sprawdzenie rodzaju ruchu wody w wymienniku dla przypadku

nr 5:
Strumień masy wody płynący przez wymiennik: G=0,600 kg/s
Średnica wewnętrzna rurek: d

w

=0,01 m,

Gęstość wody dla średniej temperatury 56°C: 983,2 kg/m

3

,

Prędkość wody w rurkach: w=0,1554 m/s,
Lepkość wody dla średniej temperatury 56°C: 4,78·10

-7

m

2

/s,

Liczba Reynoldsa: 3 251,
Przepływ kształtuje się w strefie ruchu przejściowego.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Mat %2012%20 %20W%EAze%B3%20 %20przyk%B3ad
cw 12 - statystyka przyklad, biotechnologia inż, sem3, BiB, ćwiczenia, zestawy
Mat 11 Węzeł
Mat W 12
mat 2015 podstawowa przykładowy arkusz nowa odp
12 7 wezel kratownicy
Praca dom z mat (12), studia, matematyka
Wesole przedszkole 5 rozklad mat 12 02(1)
Finanse Wycena przedsiębiorstwa i prognoza finansowa przykład (12 str )
08 Przykładowy test - I st, Licencja Pracownika Ochrony Stopnia I i II, ►Materiały na licencje och
12 Przykład rozwiązania zadania projektowego
mat fiz 2003 12 06 id 282350 Nieznany
12.Instrukcja mycia wózków i koszy, Haccp-Dokumentacja-przykład
Sprawozdanie z realizacji zadań zespołu przedmiotowego mat przyr 12 2013 Isem

więcej podobnych podstron