9. Расчет парового калорифера.

Наибольшее распространение получили стальные пластинчатые калориферы одноходовые и многоходовые. Для нагрева воздуха в сушильной установке применяются одноходовые калориферы, обогреваемые водяным паром с давлением не более 0,6 МПа или водой.

9.1. Тепловой поток, расходуемый на нагрев воздуха Q_н, Вт:

, [4, стр.61]

где L – массовый расход нагреваемого воздуха; ;

I₀ и I₁ – начальная и конечная энтальпия воздуха;

9.2. Площадь поверхности теплообмена калорифера F_к, м²:

, [4, стр.61]

где - средняя разность температур воздуха и пара, К;

пар

воздух

; ;

К – коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/м²К.

Коэффициент теплопередачи для пластинчатого калорифера может быть определён по эмпирическим формулам. При обогреве паром:

, [4, стр.62]

где М – массовая скорость воздуха в калорифере;

, [4, стр.62]

где f_в – живое сечение калорифера для прохода воздуха.

Подбирая методом последовательных приближений f_в из характеристик стандартных калориферов, рассчитывается площадь поверхности теплообмена (площадь должна соответствовать той модели калорифера, f_в для которой совпадает с выбранным).

Пусть [4, табл.19], тогда

,

,

.

Такая площадь соответствует калориферу КФС-2 [4, табл.19]

Таблица 1. Характеристика пластинчатого калорифера.

Модель и номер калорифера	Площадь поверхности нагрева, м^2	Живое сечение, м^2		Габаритные размеры, мм			Трубная резьба штуцеров для теплоносителя (в дюймах)	Масса,кг
		по воздуху	по теплоносителю	Длина (по ходу воздуха)	ширина	высота
КФС-2	9,9	0,115	0,0046	200	412	760	1 ^1/4	57,03

10. Расчет электрического калорифера.

Расчёт электрического калорифера сводится к расчету одного ТЭНа и определению количества ТЭНов. Основными достоинствами ТЭНов являются:

- возможность эксплуатации при непосредственном контакте с нагреваемыми средами, которые могут быть газообразными и жидкими, при давлении 10⁶ Па, а так же твёрдыми;

- надёжность при вибрациях и значительных ударных нагрузках;

- разнообразная конфигурация.

Суммарная мощность ТЭН Р_сум, кВт:

По характеристике нагреваемой среды подбирается вид ТЭНа. [5, табл.1]

Таблица 2. Характеристика ТЭНа

Удельная мощность, Вт/см^2, не более	Нагреваемая среда	Обозначение нагреваемой среды	Характер нагрева	Материал
5,5	Воздух и прочие газы и газовые смеси	О	Нагрев в среде с движущимся со скоростью не менее 6 м/с воздухом до температуры на оболочке 450 °С	Углеродистая сталь

Пользуясь данными каталога , подбирается ТЭН, соответствующий требованиям условий эксплуатации (среда, мощность, напряжение), имеющий наиболее приемлемую форму и размеры. [5, табл.4]

Таблица 3. Параметры ТЭНа.

Индекс завода-изготовителя	Номер по каталогу 12.15.04-77	Номер по каталогу 12.15.04-75	Условное обозначение	Номинальная мощность одного элемента, кВт	Номинальный ток, А	Номинальное сопротивление, Ом
Ми	201	472	ТЭН-44А13/0,4О110	0,4	3,64	30,22

Удельная поверхностная мощность	Размеры, мм					Активная длина,мм
	габаритные			установочные
	А	Б	В	Г	Д
2,72	490	---	---	---	---	360

Lr	R	Резьба на контактном стержне	Крепёжная арматура	Масса, кг	Номер рисунка
360	---	М4	---	0,32	3

Необходимое количество ТЭНов:

,

где р – номинальная мощность одного элемента, кВт.

.

Располагаются ТЭНы в 4 ряда по 3 ТЭНа в каждом.

Наружный диаметр калорифера D=100 мм,

Длина калорифера L=490 мм.

Площадь живого сечения для прохода воздуха F_жив, м²:

,

где d=13 мм – диаметр ТЭНа;

1. Скорость движения воздуха в калорифере:

, [1, стр.16]

где V – объёмный расход воздуха, м³/с:

,

где - плотность воздуха при температуре воздуха Т:

T – средняя температура воздуха в калорифере;

;

; [1,стр. 13]

Если установить 3 поперечные перегородки, то скорость воздуха увеличиться в 4 раза: .

2. Коэффициент теплоотдачи α:

, [1,стр.150]

где λ – коэффициент теплопроводности воздуха при средней температуре:

	50	61,15	100
	0,279	x	0,0326

[1,стр.530]

;

Nu – критерий Нуссельта:

, [1,стр.157]

где =1 – коэффициент, учитывающий влияние угла атаки (φ=90°). [1,стр.157]

Re – критерий Рейнольдса:

, [1,стр.27]

где μ_возд – вязкость воздуха при t = 61,15°С:

; [1,стр. 15]

;

3. Количество теплоты, передаваемое калорифером воздуху:

, [1,стр. 168]

где F – площадь поверхности теплообмена, м²:

,

где - активная длина ТЭНа.

;

- средняя разность температур воздуха и ТЭНа, К;

450

450

ТЭН

воздух

; ;

.

Эта теплота Q = 7,2 кВт больше, чем суммарная мощность ТЭНов, необходимая на нагрев воздуха Р = 4,71 кВт, поэтому можно использовать данный калорифер.

4. Гидравлическое сопротивление электрического калорифера Δр_кал, Па:

Гидравлическое сопротивления электрического калорифера рассчитывается так же, как гидравлическое сопротивление кожухотрубчатого теплообменника с поперечными перегородками.

, [1,стр. 21]

где Eu – критерий Эйлера:

, [1,стр. 26]

где b=1 – поправочный коэффициент, зависящий от угла атаки φ = 90°

[1,табл 1.2.];

m=4 – число рядов труб в пучке в направлении движения потока;

S₁=7мм – поперечный шаг;