Opracował: Maciej Miniewicz2011-05-18 Strona 1 Obliczenia węzła szeregowo-równoległego wymiennikowego Data aktualizacji: 17.05. 2011 Założenia do obliczeń: Węzła centralnego ogrzewania 1. Projektowa moc cieplna c.o. Fco= 150 kw 2.Wykres regulacyjny 3. Tempratura zasilania obliczeniowa Tz= 130 C 4. Temperatura powrotu obliczeniowa Tp= 70 C Węzła centralnego przygotowania ciepłej wody 5. Jednostkowy rozbiór c.w qj= 110 dm3/md 6. Ilość osób U= 100 7. Temperatura c.w. tcw= 60 C 8. Temperatura wody zimnej twz= 10 C 9. Temperatura wody cyrkulacyjnej tcyr= 55 10. Udział wody cyrkulacyjnej Z1= 0,2 11. Udział cw podmieszanej do cyrkulacji Z2= 0,2 12. Czas działania instalacji cw t= 18 h Obliczenia Współczynnik Nh Nh= 3,03 Średnie godz. Zapotrzebowanie na c.w Qcwhś= 35,5 kw Godz. Max moc cieplna c.w. Qhmax= 107,5 kw Czas pracy wymiennika II tau= 5,9 h
Opracował: Maciej Miniewicz2011-05-18 Strona 2 Schemat obliczeniowy dla węzła szeregowo-równoległego tcw Gmaxh+Gcyr Tz Tz cwii tcwii II tcw Go TpII cwii M M Tm1 Tz co tz Gco tcwi Tm1 cwi tcyr Gcyr Tm1 co tp Gco I Tp Tm1 o tzw Gmaxh Tpco co
Opracował: Maciej Miniewicz2011-05-18 Strona 3 Analiza przy temperaturze C te Rodzaj wymiennika Moc cieplna wymiennika Przewymiarowanie Typ wymiennika Układ Ilość Powierzchia wymiennika Temperatura T11 Temperatura T12 Temperatura T21 Temperatura T22 Strumień wody sieciowej m1 Opory hydrauliczne p1 Strumień wody sieciowej m2 Opory hydrauliczne p2 Obliczenia pomocnicze Współczynnik obc. cieplnego 4-18 10 20 co cwii cwi co cwii cwi co cwii cwi cwii cwi Jedn Oznaczenia kw Fw 63,2 55,7 53,7 150,0 61,14 48,4 39,5 63,53 47,3 66,23 40,9 % 1 5 2 1 2 1 2 1 2 4 3 JAD 3.18 JAD 3.18 JAD 3.18 JAD 3.18 JAD 3.18 JAD 3.18 JAD 3.18 JAD 3.18 JAD 3.18 JAD 3.18 JAD 3.18 R/S szt. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 m2 A 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 C T11 70 70 48,0 130 130 58,5 70 70 46,3 70 50 C T12 44,5 51,0 26,0 63,5 42,2 21,0 37,0 49,8 22,8 50,0 23,0 C T21 41,5 41,4 10,0 60,0 39,6 10,0 35,3 38,8 10,0 37,9 10,0 C T22 49,9 60,0 35,0 80,0 60,0 32,5 40,5 60,0 31,3 60,0 30,0 kg/s 0,597 0,703 0,584 0,537 0,166 0,309 0,287 0,753 0,466 0,793 0,355 kpa Dps 11,02 15 10,88 8,77 1,02 3,22 2,75 17,13 7,11 18,9 4,22 kg/s Gi 1,811 0,718 0,513 1,790 0,718 0,513 1,812 0,718 0,513 0,718 0,513 kpa Dpi 16,79 2,86 1,58 16,11 2,49 1,58 17,1 2,5 1,62 2,87 1,62 - j 0,42 1,00 0,26 Udział wymiennika I cw - a 0,5 0,45 0,425 0,4 Temperatura cw za I C tcwi 35 32,5 31,3 30 Temperatura wody cyr po domieszaniu C tcyr+cw 57,5 57,5 57,5 57,5 Strumień wody cyrkulacyjnej po domieszan kg/s Gpcyr 0,205 0,205 0,205 0,205 Temperatura cw przed II C tcwii 41,4 39,6 38,8 37,9 Strumień cw na I kg/s GcwI 0,513 0,513 0,513 0,513 Strumień cw na II kg/s GcwI+Gcyr 0,718 0,718 0,718 0,718 Temperatura pkt zmieszania C Tm1 48,0 58,5 46,3 Przepływ wody sieciowej kg/s 1,300 0,703 1,040 0,793 Przepływ wody sieciowej przez obejście kg/s o 0,716 0,394 0,574 0,438 Oporność odgałęzienia z wym cwi kpa/(kg/s)^2 ScwI 31,90 33,72 32,74 33,4854 Oporność odgałęzienia kpa/(kg/s)^2 SocwI 21,25 20,74 21,58 21,997 Opornośc zastepcza kpa/(kg/s)^2 SzI 6,44 6,52 6,57 6,71 Temperatura wody sieciowej wylot C Tp 38,1 42,0 35,8 37,9
Strumień wody sieciowej, kg/s Opracował: Maciej Miniewicz2011-05-18 Strona 4 Spadek ciśnienia na obejściu wcw I 3,30 7,0 4,08 te -18 4 10 20 co 0,537 0,597 0,287 0 cwii 0,166 0,703 0,753 0,793 cwi 0,309 0,584 0,466 0,355 ocwi 0,394 0,716 0,574 0,438 0,703 1,300 1,040 0,793 Tp 42,0 38,1 35,8 37,9 te -18 4 10 20 Vsco VscwII VscwI VsocwI Vs Strumienie wody sieciowej w okresie całorocznym 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0-20 -15-10 -5 0 5 10 15 Temperatura zewnetrzna, C co Serie2 MScwI ocwi Strumień wody sieciowej priorytetowy Metoda 1 Współczynnik a= 0,56 Strumień wody sieciowej w priorytecie pr= 0,932 kg/s Metoda 2 Strumień wody sieciowej w priorytecie pr= 0,989 kg/s Przyjęto strumień wody sieciowej priorytetowy pr= 0,989 kg/s Zaniżenie strumienia wody sieciowej na co Xmin= 0,48 Zawyżenie strumienia wody sieciowej na co Xmax= 1,66 Czas działania wymiennika ciepła II t= 5,9 h Obliczeniowa wartość wzmocnienia co Xmaxobl= 1,17 <1,66 Qcwsrh a jtez Qco M spr co (1 a 4 M spr = M sl 1 + φ N h α X min ( pr cwii ) / co X max pr co ) 18 t Nh X maxobl = 24 X min τ 24 τ
Opracował: Maciej Miniewicz2011-05-18 Strona 5 Dobór układów automatycznej regulacji Założenia: Ciśnienie zasilania Pz 678 kpa Ciśnienie powrotu Pp 283 kpa Minimalne ciśnienie zasilania (manometryczne) Pzmin 600 kpa m Ciśnienie parowania przy temperaturze 130 C Pv130 313 kpa ρ = 1006 0,26 t 0,0022 t 2 1 2 3 5 4 7 6 Strumień wody sieciowej max dla co comax= 0,699 kg/s Strumień wody sieciowej min dla co comin= 0,286 kg/s
Opracował: Maciej Miniewicz2011-05-18 Strona 6 Strumienie wody sieciowej miarodajne do doboru zaworów regulacyjnych cw L= 0,793 kg/s co comax= 0,699 kg/s rrcip pr= 0,989 kg/s 977,02 Strumienie wody sieciowej miarodajne do doboru zaworów regulacyjnych Temp cw VsL= 2,922 m3/h 70 co Vscomax= 2,538 m3/h 42 rrcip Vspr= 3,593 m3/h 42 Średnice rurociągów w (m/s) V (m3/h) d (mm) DN kv (m3/h) Dp (kpa) 1 ml (m) Dp (kpa) cw 0,75 2,922 37,1 32 19,40 2,27 2 4,54 co 0,65 2,538 37,2 32 19,45 1,70 2 3,40 moduł przyłącz 0,92 3,593 37,2 32 19,46 3,41 2 6,82 Średnica DN32 dz x g = 42,4 x 2,6 mm d(mm) = 37,2 Spadek ciśnienia w gał. Cw okres lata przy przepływie VsL= 2,922 m3/h przewody 4,54 kpa wymiennik cwii dla L 18,9 kpa wymiennik cwi dla lata 4,22 kpa Całkowity spadek cisnienia 27,66 kpa Opory przepływu przez gał co przy Vscomax= 2,538 m3/h przewody 3,40 kpa wymiennik co 11,02 kpa 0,597 kg/s wymiennik co 15,12 kpa 0,699 kg/s 2,538 m3/h wymiennik cwi 3,1 kpa 21,66 kpa p1 = S zi M 2 Dobór zaworu regulacyjnego dla obiegu co Zakładamy autorytet zaworu reg co Aco= 0,6 Spadek ciśnienia na zaworze reg. Dpzco= 32,50 kpa Współczynnik kv= 4,45 m3/h Dobrano zawór regulacyjny typ 3222 z siłownikiem el. 5825-11 (z funkcją awaryjnego zamykania) DN20 kvs= 4 m3/h wykonanie z gwintem zewnętrznym kvs zredukowane
Opracował: Maciej Miniewicz2011-05-18 Strona 7 Termostat typu STW typ 5313-5 zakres 60-100 C Rzeczywisty spadek cisnienia na zaworze regulacyjnym ΔPzco= 40,3 kpa Prędkość wody wzco= 2,2 m/s <3,0 m/s Spadek ciśnienia przez gał co ΔPgco= 61,91 kpa Dobór zaworu reulacyjnego dla cw Zakładamy autorytet zaworu reg cw Acw= 0,6 Spadek ciśnienia na zaworze reg. Dpzcw= 41,49 kpa Współczynnik kv= 4,54 m3/h Dobrano zawór regulacyjny typ 3222 z siłownikiem el. 5825-10 (z funkcją awaryjnego zamykania) DN 20 kvs= 4 m3/h 4 5,7 Termostat typu STB typ 5315-1 zakres 60-110 C Rzeczywisty spadek cisnienia na zaworze regulacyjnym ΔPzcw= 53,4 kpa Prędkość wody wzcw= 2,6 m/s <3,0 m/s Spadek ciśnienia przez gał cw ΔPgcw= 81,02 kpa Ciśnienie stabilizacji Dpstab= 81,02 kpa Autorytety zaworów Aco= 0,50 Acw= 0,66 Dobór kryzy na gałęzi równoległej c.o. Spadek ciśnienia na kryzie Dpkgr= 19,10 kpa Strumień wody sieciowej przez kryzę kgr= 0,699 kg/s Średnica kryzy dkgr= 51,8 mm < dw= 37,2 mm Dobór regulatora różnicy ciśnień i przepływu Dp/V Minimalne ciśnienie zasilania Pzmin= 600 kpa Spadek ciś na zasilaniu węzła do rrcip Dpzas= 13 kpa przewody +FOM Ciśnienie przed zaworem r rci p p1= 587 kpa Ciśnienie minimalne (parowania) pmin= 275 kpa absolutne dla 130 C Współczynnik kawitacji z= 0,55 Dopuszczalny spadek ciś na zaworze Dprdopkaw= 171,6 kpa Przepływ przez zawór Vspr= 3,593 m3/h Współczynnik kv kv= 2,74 m3/h przy 100% otwarciu
Opracował: Maciej Miniewicz2011-05-18 Strona 8 Dobrano zawór różnicy ciśnień i przepływu typ 47-1 kvs= 8,00 m3/h DN 25 Dn20 o kvs=6,3m3/h nie spełnia kryterium Zakres nastaw 0,1 do 1 bar nastawa 0,81 bar zakres przepływu 0,8 5 m3/h minimalnego otwarcia Spadek ciśnienia na zaworze 100% Dpzrc= 20,17 kpa Spadek ciśnienia na zaworze 30% Minimalny spadek ciśnienia na zaworze (30% +spadek mierniczy) 224,08 kpa 244,08 kpa Spadek ciś na dławiku (mierniczy) Dpm= 20 kpa Spadek ciś na powrocie węzła Dppow= 13 kpa Warunek A Maksymalna dyspozycyjna różnica ciś bez kawitacji Dpdyspmaxkaw 298,62 kpa <Pz-Pp= 395 kpa Ciśnienie do zdławienia na kryzie antykawitacyjnej Dpkr kaw= 96,38 kpa Średnica kryzy dkr akaw= 34,6 mm Warunek B Spadek ciśnienia na zaworze reg przy 30% otwarciu Dpzr30%= 224,1 kpa Maksymalna dyspozycyjna różnica ciś przy 30% Dpdyspmax30% 351,10 kpa Ciśnienie do zdławienia na kryzie warunek 30% Dpkr 30%= 43,90 kpa Decyduje warunek A dkr 30%= mm Spadek ciśnienia na zaworze reg przy 30% otwarciu LATO Dpzr30%L= 148,2 kpa
Opracował: Maciej Miniewicz2011-05-18 Strona 9