6. Расчет калориферов.
Калорифер – это нагревательный теплообменный аппарат, в котором греющая среда в виде пара горячей или перегретой воды, проходя по трубкам, отдает тепло воздуху, проходящему в межтрубном пространстве. Калориферы применяют для нагрева приточного воздуха.
По конструкции подразделяются на одноходовые с вертикальным расположением трубок и многоходовые с горизонтальным расположением трубок. При теплоносителе – пар, применяются одноходовые калориферы. Многоходовые калориферы применяются либо пластинчатые, либо биметаллические со спирально-накатным оребрением.
Теплопередающая поверхность пластинчатых калориферов выполнена из стальных трубок, диаметром 16 мм и стальных пластин, насаженных на трубки. Теплообменный элемент биметаллических калориферов состоит из трубок, насаженных одна на другую. Внутренняя – стальная, а наружная – алюминиевая. Между трубками образуется механический и термический контакт, что обеспечивает хороший нагрев ребер. Эти калориферы применяются в основном для северной климатической зоны, а также в системах утилизации тепла и сушильных камерах.
Выпускаются калориферы средней и большой модели, имеющих по направлению движения воздуха и обозначаются КВС-П и КВБ-П. Биметаллические КСК 3 и КСК 4. Обе эти модели имеют 7 типоразмеров в зависимости от объема нагреваемой массы воздуха и обозначаются от номера 6 до номера 12 (КВС-П-8). В настоящее время промышленностью выпускаются калориферы типа ВНВ-243. Они имеют медные трубки и алюминиевый корпус.
При увеличении температуры скорость увеличивается.
Исходной величиной при расчете калорифера является количество теплоты, необходимое для нагрева данной массы воздуха.
При прямоточной схеме:
При рециркуляции:
Расчетная теплоотдача от калориферов принимается:
Расчет ведется в следующей последовательности:
Определяем предварительное живое сечение для прохода воздуха, задаваясь рекомендуемой массовой скоростью.
Массовая скорость принимается:
для пластинчатых калориферов:
для биметаллических:
Выбираем по характеристикам модель, номер и число калориферов, установленных параллельно по воздуху с таким расчетом, чтобы выбранное действительное живое сечение было ближе к предварительно определенной величине f:
n – количество параллельно установленных по воздуху калориферов.
По действительному живому сечению определяем действительную массовую скорость:
Находим скорость движения воды в трубках
Для последовательного соединения калориферов:
св=4,187 кДж/кг·С – удельная теплоемкость воды
в=1000 кг/м3 –плотность воды
fтр, м2 – площадь живого сечения трубок
t1 и t2 – параметры теплоносителя
Для параллельного соединения калорифера делим эту формулу на 2.
Для принятой модели калорифера в зависимости от массовой скорости воздуха и скорости движения теплоносителя в трубном пучке определяем коэффициент теплопередачи калорифера:
–определяется по
таблицам
Находим необходимую поверхность калориферной установки:
При прямоточной схеме:
средняя
температура воды
средняя
температура нагреваемого воздуха
(смеси)
При рециркуляции:
Уточняем необходимое число калориферов в установке:
Если n<0,7, то необходимо делать перерасчет, если n>0,7, то см.п.8
Определяем действительную теплоотдачу калориферной установки:
Определяем коэффициент запаса:
Если не вошли в этот предел, выбираем другую модель калорифера. Если n<0,7, то выбранный калорифер оказался с большим запасом по теплу при использовании рециркуляции. В этом случае нужно часть приточного воздуха пропустить через обводной клапан, а другую часть – через калорифер. Это соотношение зависит от избыточной теплоты в зимний период, что отражается на tсм1.
Принимаем 50% через калорифер и 50% через обводной клапан. В этом случае образуется смесь с параметрами tсм2, которая должна быть равна температуре притока.
После этого расчет начинают заново с
для рециркуляции.