20. Калориферы. Устройство и классификация.

Нагревание воздуха в приточных камерах вентиляционных систем производится в теплообменных аппаратах, называемых калориферами. В качестве греющей среды может использоваться горячая вода, пар, электроэнергия. 

По виду теплоносителя калориферы могут быть огневыми, водяными, паровыми и электрическими. Водяные и паровые калориферы подразделяют на гладкотрубные и реб­ристые, последние, в свою очередь, подразделяют на пластинчатые и спирально-навивные. Различают одноходовые и многоходовые калориферы. В одноходо­вых теплоноситель движется по трубкам в одном направлении, а в мно­гоходовых несколько раз меняет направление движения вследствие на­личия в коллекторных крышках перегородок.

Гладкотрубные калориферы выполнены из стальных трубок диаметром 20—32 мм. Трубки калорифера 1 могут быть распо­ложены в коридорном или в шахматном порядке. Концы их вварены в трубные доски 2, к которым присоединены распределительная 3 и сборная 4 коробки. Теплоноситель — вода или пар — поступает через штуцер 5 в распределительную коробку, а затем, проходя по трубкам, нагревает их и через штуцер 6 удаляется из сборной коробки 4 в виде охлажденной воды или конденсата.

21. Расчет калориферов.

1. Расход теплоты для нагревания воздуха Q, Вт: Q = 0,28*L*p_K*c*(t_K – t_Н)

L — расход нагреваемого воздуха, м³/ч;

р_К — плотность воздуха, кг/м³, при температуре t_K °С;

с — удельная теплоемкость воздуха — 1,005 кДж/(кг °С);

t_H — температура воздуха до калорифера, °С;

t_K — температура воздуха после калорифера, °С.

2. Задаемся массовой скоростью vp' кг/(м²с): для калориферов КСк допустимые значения  — vp = 3—8 кг/(м²-с).

3. Определяем фронтальное сечение f_B', м², для прохода воздуха: f_B' = Lp/(3600*vp')

4. По техническим характеристики калориферов, исходя из полученного значения f_B', подбираем тип, номер и число устанавливаемых параллельно по воздуху калориферов, Ʃ f_B^ТАБ которых приблизительно равно f_B'.Выписываем табличные данные: поверхность нагрева одного калорифера F_Н^ТАБ, м², живое сечение для прохода воды f_ТР, м².

5. Находим действительную массовую скорость кг/(м² с): vp = Lp/(3600 Ʃ f_B^ТАБ)

6. Находим массовый расход воды G_Ж, кг/ч, G_Ж = Q / (0,28*c_Ж*(t_ГОР – t_ОБР))

с_Ж — удельная теплоемкость воды, с_Ж = 4,19 кДж/(кг °С).

7. Находим скорость воды в трубках калориферов, м/с: V_ТР = G_Ж / (f_ТР*1000*3600)

По таблицам находим коэффициент теплопередачи к, Вт/(м² °С).

8. Находим требуемую площадь поверхности нагрева калориферов F_ТР, м²: F_ТР = 1,1Q / (k*(t_СР^m – t_СР^В)

Q — расход теплоты для нагревания воздуха, Вт;

t_СР^m — средняя температура теплоносителя, °С;

t_СР^В — средняя температура нагреваемого воздуха, °С;

k — коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м²°С).

Для воды t_СР^m = (t_ГОР + t_ОБР)/2, где t_ГОР — температура горячей (подающей) воды, °С;t_ОБР — температура обратной воды, °С. Для пара t_ГОР^m равна температуре насыщения при соответствующем давлении.

9. Определяем общее число устанавливаемых калориферов, шт.: n' = F_ТР / F_H^ТАБ

Округляя число калориферов до ближайшего целого, находим действительную площадь поверхности нагрева, F_Д, м², калориферной установки: F_Д = F_Н^ТАБ * n

10. Определяем запас поверхности нагрева калориферной установки, %: Ф = (F_Д — F_ТР)*100 / F_ТР

Запас поверхности нагрева должен быть не более 10%. При избыточном тепловом потоке более 10% следует применить другую модель или номер калорифера и произвести повторный расчет.

11. Определяем аэродинамическое сопротивление калорифера по массовой скорости воздуха из таблиц. В зависимости от схемы установки калориферов по воздуху, определяем их общее аэродинамическое сопротивление ΔР_К, Па.

12. Гидродинамическое сопротивление калорифера проходу воды ΔР_ТР : ΔР_ТР = А*v_ТР²

А — коэффициент, принимаемый по таблице.

Гидравлическое сопротивление установки определяем умножением сопротивления одного калорифера на число калориферов, подключенных последовательно по воде.