9193
.pdf
t – средние температуры нагреваемого воздуха и теплоносителя, проходящих через калорифер, °С.
При расчете калориферов для нагревания воздуха в приточной системе общеобменной вентиляции, когда температура наружного воздуха зимой принимается по параметрам климата категории А, температура воды в горячей и обратной магистралях берется по графику температуры воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха.
При подборе калориферов запас на расчетную площадь поверхности нагрева принимается в пределах 15…20%, на сопротивление проходу воздуха –
10% и на сопротивление движению воды – 20%.
8. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
Пример 1
Подобрать калориферную установку из калориферов КФБ для нагревания
59250 кг/ч воздуха при следующих условиях: расчетная наружная температура
для отопления н = –35 ° |
(параметры |
климата категории Б); расчетная |
|
наружная температура для проектирования вентиляции нв = –23 ° |
(параметры |
||
климата категории А); температура нагретого (приточного) воздуха |
к = 25 ° ; |
||
теплоноситель – перегретая вода с г = 150 ° |
и о = 70 ° . |
|
|
|
Решение |
|
|
1. Определяем по формуле (12.1) расход теплоты на подогрев приточного |
|||
воздуха: |
|
|
|
= 59250 ∙ 1 ∙ 25 – – 23 |
= 2850000 кДж/ч; |
|
|
= 0,278 ∙ 2850000 = 793000 Вт. |
|
||
2. Задаваясь массовой |
скоростью, |
= 9 кг/(с ∙ м2), определяем по |
|
формуле (12.5) необходимую площадь живого сечения калориферной установки:
59250 ж = 3600 ∙ 9 = 1,815 м2.
61
Калориферов с такой площадью живого сечения по воздуху не имеется, и
приходится ставить параллельно три калорифера марки КФБ–11 сечением по
0,638 м2:
д= 3 ∙ 0,638 = 1,914 м2.
3.Определяем по формуле (12.6) действительную массовую скорость движения воздуха:
59250 = 3600∙1,914 = 8,65 кг/(с ∙ м2).
4. Принимаем последовательную установку калориферов по воде,
поэтому вся вода должна пройти через площадь сечения трубок каждого калорифера.
|
Площадь |
сечения трубок одного |
калорифера |
КФБ–11 составляет |
|||||||||||||
тр = 0,0163 м2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
5. Определяем параметры воды при входе в калорифер и при выходе из |
||||||||||||||||
него t и |
t по температурному графику (прил. |
2) в зависимости от t |
н |
. При |
|||||||||||||
|
г |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
= –35 ° |
температуры t = 126 ºС и t |
= 60 ºС. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
г |
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Определяем по формуле (12.9) скорость воды в трубках калорифера: |
||||||||||||||||
|
|
|
= |
|
|
2850000 |
|
|
|
|
|
= 0,175 м/с |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
3600 ∙ 1000 ∙ 4,19 ∙ 0,0163 ∙ |
126 – 60 |
|
|
|||||||||||
|
7. По табл. 2 находим при |
|
= 0,175 м/с и = 8,65 кг/(с ∙ м2) коэффициент |
||||||||||||||
теплопередачи |
= 23,7 Вт/(м2 ∙ |
). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
8. Определяем суммарную теплопроизводительность трех калориферов |
||||||||||||||||
КФБ–11 |
с площадью поверхности нагрева каждого |
к = 69,9 м2. Тогда по |
|||||||||||||||
формуле (12.12) при |
к = 69,9 ∙ 3 = 209,7 м2: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
к = 209,7 ∙ 23,7 ∙ |
|
126 |
60 |
– |
–23 |
25 |
= 460000 Вт. |
|
|
|||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
Из расчета видно, что в одном ряду калориферов нагреть воздух от |
–23° |
|||||||||||||||
до 25° |
, т.е. на 48° |
, нельзя. Тогда принимаем к установке не три, а шесть |
|||||||||||||||
таких же калориферов, группируя их в два ряда последовательно, по три в ряду.
62
В этом случае скорость воды в трубках калориферов останется прежней и будет
равна 0,175 м/с, а |
=8,65 кг/(с ∙ м2), чему соответствует = 23,7 Вт/(м2∙ ). |
|||||
9. Теплопроизводительность в этом случае составит: |
||||||
к = 69,9 ∙ 6 ∙ 23,7 ∙ |
126 |
60 |
– |
–23 25 |
= 920000 Вт. |
|
2 |
|
|
||||
|
|
2 |
|
|||
10. Запас будет равен:
920000 – 793000 100 = 16,1%.
793000
Таблица 2
63
Теплотехнические характеристики калориферов
64
11. Потери давления по воздуху для двух рядов калориферов по табл. 3
составят:
∆= 70,3 ∙ 2 = 140,6 Па.
12.Сопротивление движению воды определяют по таблицам или по графикам, приведенным в справочной литературе или по прил.3.
Таблица 3
Аэродинамические характеристики калориферов
Таблица 4
Характеристики калориферов КФБ, КФС и КВБ
Расход воды в калорифере Gвод, кг/с определяется по формуле:
65
|
|
вод = |
|
3,6 ∙ |
|
|
, кг/с, |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
в ∙ ( 1 – |
) |
||||
|
|
|
|
|
|
|||
где |
– расход теплоты на нагревание воздуха, Вт; в – удельная теплоемкость |
|||||||
воды, |
равная 4,187 |
; 1 и |
– |
температуры теплоносителей в |
||||
подающем и обратном трубопроводах, °С. |
|
|
|
|
||||
|
Сопротивление |
одного калорифера |
|
1 = 505 Па, а всех шести |
||||
калориферов: ∆ = 505 ∙ 6 = 3030 Па. |
|
|
|
|
|
|||
Пример 2
Подобрать калориферную установку из калориферов КВБ (одноходовых)
для нагревания 18000 кг/ч воздуха при следующих условиях: расчетная
наружная температура для отопления |
н = –25 ° |
; расчетная наружная |
температура для проектирования вентиляции |
нв = –15 ° ; температура |
|
нагретого (приточного) воздуха к = 12 ° |
; теплоноситель пар давлением 0,137 |
|
МПа (1,4 кгс/см2). |
|
|
Решение: |
|
|
1.Определяем по формуле (12.1) расход теплоты на нагревание воздуха:
=18000 ∙ 1 ∙ (12 15) = 486000 кДж/ч;
=0,278 ∙ 486000 = 135000 Вт.
2.Задаваясь массовой скоростью = 8 кг/(с ∙ м2), определяем по формуле
(12.5) необходимую площадь живого сечения калориферной установки:
18000 ж = 3600 ∙ 8 = 0,625 м2.
3. Подбираем по каталогу больший размер калорифера, исходя из площади живого сечения по воздуху (табл. 5). Принимаем калорифер КВБ–11,
укоторого ж = 0,638 м2.
4.Определяем по формуле (12.6) действительную массовую скорость:
18000 = 3600 ∙0,638 = 7,8 кг/(с ∙ м2).
66
5. |
Определяем коэффициент |
теплопередачи К по |
табл. 2: при |
|||||||||
= 7,8 кг/(с ∙ м2) значение |
= 35,5 Вт/(м2 ∙ |
). |
|
|
||||||||
6. |
Определяем температуру теплоносителя (пара) при |
= 0,14 МПа; |
||||||||||
пар = 108,7 ° . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
7. |
Разность температур составит: |
|
|
|
||||||||
|
∆ = пар – |
н к |
= 108,7 – |
–15 12 |
= 107,2 °С |
|
||||||
|
2 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
8. |
Определяем по формуле (12.2) необходимую площадь поверхности |
|||||||||||
нагрева калорифера без учета коэффициента запаса: |
|
|||||||||||
|
|
|
к = |
|
135000 |
|
|
= 36,6 м2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
35,5 ∙ 107,2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Принятый нами калорифер КВБ–11 имеет поверхность нагрева площадью |
||||||||||||
54,6 м2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. |
Определяем запас площади поверхности нагрета калорифера: |
|||||||||||
|
|
54,6 – 36,6 |
100 |
|
|
= 49,3% |
|
|||||
|
|
|
36,6 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Запас велик. Обычно для калориферов принимают запас до 20%.
Принимаем к установке вместо марки КВБ–11 марку КВБ–8.
10. |
Площадь живого сечения по воздуху калорифера КВБ–8 составляет |
||||||
0,416 м2; площадь поверхности нагрева 35,7 м2. |
|
||||||
11. |
Определяем по формуле (12.6) массовую скорость в живом сечении |
||||||
калорифера КВБ–8: |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
18000 |
= 12 кг/(с ∙ м2) |
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
3600 ∙ 0,416 |
|
||
12. |
Определяем по табл. 2 коэффициент теплопередачи К, |
||||||
соответствующий |
этой |
массовой скорости: при |
= 12 кг/(с ∙ м2) значение |
||||
= 42,7 Вт/(м2 ∙ |
). |
|
|
|
|
|
|
13. |
Теплопроизводительность калорифера по формуле (12.12) составит: |
||||||
|
|
к |
= |
к ∆ = 35,7 ∙ 42,7 ∙ 107,2 = 164000 Вт |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
14. |
Проверяем запас к заданной теплопроизводительности |
||||||
|
|
|
|
67 |
|
||
164000 – 135000 100 = 21,5%
135000 15. Определяем сопротивление калорифера проходу воздуха по табл. 3;
значение = 99,9 Па, затем проверяем его значение по формуле табл. 1:
∆ = 1,485 ∙ 121,69 = 100 Па.
9 СОВРЕМЕННЫЕ АНАЛОГИ КАЛОРИФЕРОВ ТИПА КСК, КВБ И КВС
Теплообменники типа ВНВ.243 производства компании «ВЕЗА» предназначены для замены устаревших теплообменников КСк, КВБ и КВС при реконструкции и ремонте существующих систем или для использования во вновь проектируемых системах вентиляции.
Таблица 5
Таблица соответствия теплообменников типа ВНВ.243 применяемым аналогам
Подгруппы ВНВ.243:
–однорядные с шагом ламелей 1,8 мм – используются в качестве доводчиков в системах вентиляции или в качестве нагревателей воздуха не ниже –10°С.
–двухрядные с шагом ламелей 1,8 мм или 2,2 мм – используются в качестве нагревателей воздуха в системах вентиляции.
68
– трехрядные с шагом ламелей 1,8 мм – используются в качестве нагревателей воздуха при использовании обратной воды (режим воды 60/40 °С)
или в качестве воздухонагревателей в технологических процессах (например, в
камере для сушки дерева).
– четырехрядные с шагом ламелей 2,5 мм – используются в качестве воздухоохладителей в системах вентиляции.
Теплообменники типа ВНВ.243 имеют близкие или идентичные габаритные размеры и теплотехнические характеристики.
Таблица соответствия теплообменников ВНВ.243 вышеуказанным калориферам типа КСк, КВБ и КВС приведена в таблице 5.
Таблица 6
Габаритные и присоединительные размеры теплообменников типа ВНВ.243
Габаритные, присоединительные размеры и теплофизические характеристики этих теплообменников приведены в таблице 6.
В соответствии с выполненными расчетами произвести замену устаревших теплообменников КСк, КВБ и КВС на современный теплообменник типа ВНВ.243 производства компании «ВЕЗА», согласно приведенным выше
69
данным и выполнить его чертеж с указанием габаритных и присоединительных размеров.
10. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ С ЭЛЕКТРООБОГРЕВОМ
Обогрев электрическим током применяют во многих отраслях промышленности, на коммунальных предприятиях вследствие следующих преимуществ перед нагревательными установками других типов:
1)быстроты включения и выхода на номинальную мощность:
2)выделения большой тепловой мощности в малом объеме и нагрев до высоких температур;
3)возможности герметизации рабочего объема для создания в нем избыточного давления, вакуума или защитной атмосферы;
4)простоты регулирования температурного режима при высокой степени равномерности нагрева;
5)компактности электрических нагревателей;
6)удобства механизации и автоматизации работы;
7)улучшения условий труда.
70