Wymiarowanie podgrzewaczyWymiarowanie i dobórpodgrzewaczy ciepłej wody użytkowejZadanie➡ Na przykładzie wysokociśnieniowej instalacji parowej o nadciśnieniu powyżej 1,0 bar, będzie przedstawiony dobór podgrzewaczapojemnościowego c.w.u. wykorzystywanej do celów przemysłowych, przy wysokim, ciągłym poborze wody. Wysokociśnieniowe instalacjeparowe są niedozwolone do celów ogrzewania pomieszczeń mieszkalnych.Dane:• Zakład przemysłowy z ciągłym poborem ciepłej wody wynoszącym 3700 l/h• Temperatura ciepłej wody użytkowej ϑ WW= 60°C• Temperatura wody zimnej ϑ KW= 10 °C• Medium grzewcze: para wodna o nadciśnieniu 2,5 bar• Temperatura pary nasyconej: 133°C przy nadciśnieniu 2,0 barDo ustalenia:Typ oraz wielkość podgrzewacza pojemnościowego c.w.u.Przepływ masowy pary m Daw kg/hPrzepływ masowy kondensatu m Kow kg/hOpracowanieMoc (wydajność) trwała c.w.u. do doborupodgrzewaczaNajpierw należy obliczyć moc, wymaganądo godzinowego poboru ciepłej wodyw ilości 3700 litrów o temperaturze 60°C,wg wzoru 148/5:Q D= V WW· Δϑ WW· cl 1 kW · hQ D= 3700 · · · 50 Kh 860 l · KQ D= 215 kW➡ Wobec ciągłego poboru ciepłej wody,przewidziano podgrzewanie wody użytkowejprzy mocy trwałej. W tym przypadku,wielkość podgrzewacza odgrywa drugorzędnąrolę. Może być zastosowanymniejszy podgrzewacz, który posiada odpowiedniąmoc trwałą.W tabeli 109/1 można więc sprawdzić,który podgrzewacz takiej mocy dostarcza(przykład ⇒ 53/1). Ponieważ tabela nie podajemocy trwałej c.w.u. dla zadanej wartościnadciśnienia roboczego wynoszącej2,5 bar, należy dokonać oszacowania. Dlazakresu mocy pomiędzy 2,0 bar a 3,0 barnadciśnienia pary, wybrano podgrzewaczpojemnościowy Logalux LTD 400.Pojemnościowypodgrzewacz wodyLogaluxLTD400LTD550Temperaturac.w.u.Moc trwała ciepłej wody użytkowej w kW 1) oraz wymagane średnice znamionoweprzewodów kondensatu, przy nadciśnieniu pary wodnej, wynoszącym°C 0,1 bar 0,3 bar 0,5 bar 1,0 bar 2,0 bar 3,0 bar 4,0 bar 5,0 bar456045608181818110510510510512212212212216316316316323320923320927925627925632630232630237234937234953/1 Wyciąg z tabeli „Wielkości mocy c.w.u. Logalux LTD w powiązaniu z pływakowym oddzielaczem kondensatu”;przykład wyróżniono kolorem niebieskim (pełna tabela ⇒ 109/1)Wymagana średnica nominalna przewodu kondensatu: DN151)Wszystkie wielkości mocy uzyskuje się jedynie przy ograniczonej prędkości przepływu pary w króćcach przyłączeniowych wymiennikaciepła z rur gładkich oraz przy swobodnym odpływie kondensatu, bez zatorówMateriały do projektowania – wymiarowanie i dobór podgrzewaczy c.w.u. – 01/2010 (oryg. 01/2008) 53
Wymiarowanie i dobórpodgrzewaczy ciepłej wody użytkowejWymiarowanie podgrzewaczyMoc (wydajność) trwała c.w.u. przy brakującychwartościach tabelarycznychNależy najpierw sprawdzić, czy podgrzewaczpojemnościowy c.w.u. Logalux LTD400 przy nadciśnieniu pary wodnej 2,5 bar,może dostarczyć trwałą moc c.w.u. w wysokości215 kW. Wartością wyjściową jestpodana w tabeli moc trwała c.w.u. podgrzewaczaLogalux LTD 400, przy nadciśnieniupary 2,0 bar.Dla mocy (wydajności) trwałej c.w.u. wynoszącej209 kW, przy temperaturze pobieranejc.w.u. 60 °C (⇒ 53/1, ), temperaturzepary wodnej nasyconej 133°C i nadciśnieniupary 2,0 bar oraz kondensacji przy 100°Cokoło ciśnienia atmosferycznego, uzyskujesię następujące zależności temperaturowe:Δϑ H: 133°C 100°CΔϑ WW: 60°C 10°CΔϑ małe= 73 K Δϑ duże= 90 KDla tych wielkości, logarytmiczna różnicatemperatur wg wzoru 148/10 ma wartość:Przez przekształcenie podstawowego wzoru148/11, można określić współczynnik „k”.Dla powierzchni grzejnej wymiennika ciepłapodgrzewacza c.w.u. Logalux LTD400 =A = 2,6 m 2 (⇒ 105/2) uzyskuje się:k =k =Δϑ min=QA · Δϑ min90 K - 73 K = 81,2 Kln (90 K/73K)209 kW2,6 m 2 · 81,2 Kk = 0,990kWm 2 · KNa podstawie tego współczynnika „k” obliczasię najpierw moc trwałą c.w.u. przynadciśnieniu pary 2,5 bar, przez to polepszasię przewodzenie ciepła, a obliczonawartość współczynnika „k” stanowi dolnągranicę dla tego przypadku doboru. Abymożliwe było obliczenie współczynnika „k”,wpierw należy określić logarytmiczną różnicętemperatur Δϑ mindla danego przypadkudoboru:Δϑ H: 138°C 100°CΔϑ WW: 60°C 10°CΔϑ małe= 78 K Δϑ duże= 90 KΔϑ min=Ze wzoru 148/11 uzyskuje się więc:Q = A · k Δϑ minQ SP= 2,6m 2 · 0,990Q = 216 kW90 K - 78 K = 83,9 Kln (90 K/78K)kWhm 2 · K· 83,9 KWybrany podgrzewacz może przenieśćwymaganą moc w wysokości 215 kW ,przy nadciśnieniu pary nasyconej 2,5 bar.54Materiały do projektowania – wymiarowanie i dobór podgrzewaczy c.w.u. – 01/2010 (oryg. 01/2008)