2.5 Расчет воздушного отопления

В первую очередь при расчете воздушного отопления определяется расход теплоты на нагрев воздуха внутри помещения. Для помещений без выделений вредных веществ или при их концентрации, не превышающей ПДК, расход теплоты, Вт, определяется по формуле:

= , (2.24)

где G_в - часовой объем нагреваемого воздуха, м³/ч;

с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг ⁰С);

_к - плотность воздуха при его температуре, достигну­той после

прохождения калорифера, кг/м³;

t_к - температура выходящего из кало­рифера воздуха, ⁰С, где

t_к = t_в + (5...8) ⁰С;

t_в - расчетная температура внутреннего воз­духа в помещении, ⁰С

(таблица 2.6).

Для помещений, в которых концентрация вредных веществ превышает ПДК или выделяется значительное количество водя­ных паров, то расход теплоты, Вт, определяется по формуле:

, (2.25)

где - часовой объем наружного нагреваемого воздуха, м³/ч;

_в - плотность воздуха помещения при его расчетной температуре t_в,

кг/м³ (если в помещении имеются источники выделения теплоты, то

t_в снижают на 5...8 ⁰С);

t_н - температура наруж­ного воздуха на входе в калорифер, ⁰С: для

районов с температурой наиболее хо­лодной пятидневки -10 ⁰С и

ниже величину t_н принимается равной расчетной ото­пительной

температуре, для остальных районов t_н принимается равной

расчетной зимней вентиляционной температуре (таблица 2.6).

Для помещений, в которых выделяются вредные вещества или водяные пары при частичной рециркуляции воздуха, то расход теплоты, Вт, определяется по формуле:

, (2.26)

где G_р - часовой объем рециркуляционного воздуха, м³/ч.

Задавая массовую скорость воздуха в экономически выгодных пределах, предварительно рассчитывается живое сечение калорифер­ной установки, м²:

, (2.27)

где v_м - массовая скорость воздуха, кг/(м²∙с): для паровых калориферов

3...7 кг/(м²∙с); для водяных - 7... 10 кг/(м²∙с).

Таблица 2.6 - Расчетные значения температуры воздуха помещений

Характеристика помещений	Категория работ	Оптимальная температура воздуха на рабочих местах или в обслуживаемой зоне, 0С		Допускаемая температура воздуха вне рабочих мест, 0С
		Холодный и переходный периоды года	Теплый период года	Холодный и переходный периоды года	Теплый период года
Производственные помещения с незначительными избытками явной теплоты [ ≤ 23,26 Дж/(м3·с) ]	Легкая	18-21	22-25	15-20	tв… tв+3
	Средней тяжести	16-18	20-23	13-15	tв… tв+3
	Тяжелая	14-16	17-20	12-14	tв… tв+3
Производственные помещения с значительными избытками явной теплоты [ > 23,26 Дж/(м3·с) ]	Легкая	18-21	22-25	15-26	tв… tв+5
	Средней тяжести	16-18	20-23	15-24	tв… tв+5
	Тяжелая	14-16	17-20	12-19	tв… tв+5
Помещения в общественных и жилых зданиях	-	19-21	22-25	-

По расчетной площади живого сечения и техническим данным подбирается модель и номер калорифера (таблица 2.7). Калориферы КВП, К4ПП - одноходовые, пластинчатые; КФСО, КФБО - спирально-навивные, оребренные. Калориферы КФСО, КФБО имеют зигзагообразное расположение трубок, что увеличивает коэффициент теплопередачи по сравнению с калори­ферами КФС с коридорным расположением трубок. Цифра в мар­ке означает число рядов трубок по ходу движения воздуха.

Для выбранного калорифера рассчитывается массовпя скорость воздуха, кг/м² · с, по формуле:

, (2.28)

где F_к.ф - фактическое живое сечение выбранных калориферов, м².

Скорость движения теплоносителя в трубках калорифера, м/с, определяется по формуле:

, (2.29)

где - плотность теплоносителя, кг/м³: плотность воды определяется по

рисунку 2.2, для пара с температурой 120 ⁰С ρ_п = 2,775 кг/м³;

с_т - массовая теплоемкость теплоносителя: для воды с_в = 4,19

кДж/(кг·⁰С), для пара с_п = 2120кДж/(кг∙⁰С);

f_Т - площадь живого сечения трубок калорифера по теплоносителю, м²

(таблица 2.7);

t — раз­ность температур теплоносителя на входе в калорифер и выходе

из него, ⁰С: для водяных калориферов t= 20 ⁰С, для паровых

калориферов - 15...20 ⁰С.

Рисунок 2.2 - Зависимость плотности чистой воды от температуры

Оптимальная средняя скорость воды в трубках калорифера дол­жна находиться в пределах 0,2... 0,5 м/с.

Расчетная поверхность нагрева калориферов, м², определяется по формуле:

, (2.30)

где К_Т - коэффициент теплопередачи, Вт/(м² ∙ К); значения К_Т находятся

по формулам, приведенным в таблице 2.8, учитывая марку

калорифера;

Т_ср.Т - средняя температура теплоносителя, К, равная 0,5(Т_г+ Т_о);

Т_г, Т_о - температура воды соответственно на входе в калорифер и

выходе из него (если теплоноситель - пар, то среднюю

температуру его принимают равной температуре насыщения

при соответ­ствующем давлении пара, при давлении пара до

0,13 МПа допускается прини­мать Т_ср.т = 373 К; Т_ср._в = 0,5(Т_к+Т_н) –

средняя температура воздуха, К;

Т_к, Т_н - температура воздуха соответствен­но на выходе из калорифера и

входе в него, К.

Давление пара Р_изб принимается в зависимости от протяженности паропровода, соединяющего котел с наиболее удаленным калорифером, из следующих значений:

Протяженность паропроводов, м	50	50,1…100	100,1…200	200,1…300
Давление пара Ризб, кПа	5	10	20	30

Число устанавливаемых калориферов определяют по формуле:

, (2.31)

где F_к.т - табличное значение площади поверхности нагрева одного

калорифера выбранной модели, м² (таблица 2.7).

Сопротивление калориферов Н_к проходу воздуха находится по формулам, приведенным в таблице 2.8 и принимается с запасом в 10 %.

Приводятся примерные исходные данные:

часовой объем нагреваемого воздуха составляет 12480 м³/ч;

теплоноситель – вода или пар;

расчетная температура внутреннего воздуха (воздуха прошедшего через калорифер составляет 20 ⁰С).

Таблица 2.7 - Технические данные калориферов

Модель калорифера	Площадь поверхности нагрева, м2	Площадь живого сечения, м2
		по воздуху	по теплоносителю
КВБ-2	9,9	0,115	0,0046
КВБ-3	13,2	0,154	0,0061
КВБ-4	16,7	0,195	0,0061
КВБ-5	20,9	0,244	0,0076
КВБ-6	25,3	0,295	0,0076
КВБ-7	30,4	0,354	0,0092
КВБ-8	35,7	0,416	0,0092
КВБ-9	41,6	0,486	0,0107
КВБ-10	47,8	0,558	0,0107
КФСО-2	9,77	0,0913	0,0061
КФСО-3	13,43	0,12	0,0084
КФСО-4	17,06	0,153	0,0084
КФСО-5	21,71	0,167	0,0107
КФСО-6	26,29	0,227	0,0107
КФСО-7	30,05	0,271	0,0122
КФСО-8	35,28	0,318	0,0122
КФСО-9	41,89	0,375	0,0145
КФСО-10	48,22	0,431	0,0145
КФСО-11	55,84	0,497	0,0168
К4ПП-2	12,7	0,115	0,0061
К4ПП-3	16,9	0,154	0,0082
К4ПП-4	21,4	0,195	0,0082
К4ПП-5	26,8	0,244	0,0102
К4ПП-6	32,4	0,295	0,0102
К4ПП-7	38,9	0,354	0,0102
К4ПП-8	45,7	0,416	0,0122
К4ПП-9	53,3	0,486	0,0143
К4ПП-10	61,2	0,558	0,0143

Продолжение таблицы 2.7

Модель калорифера	Площадь поверхности нагрева, м2	Площадь живого сечения, м2
		по воздуху	по теплоносителю
К4ПП-11	69,9	0,638	0,0163
КФБО-2	13,02	0,0913	0,0081
КФБО-4	20,68	0,143	0,011
КФБО-6	32,55	0,222	0,0132
КФБО-8	47,04	0,318	0,0163
КФБО-10	64,29	0,431	0,0193

Таблица 2.8 - Расчетные формулы для определения коэффициента теплопередачи К_т и сопротивлений калориферов Н_к

Марка калориферов	Значения Кт, Вт/(м2∙К), при теплоносителе			Сопротивле-ние калориферов Нк одного ряда, Па
	паре, м/с	воде, движущейся в трубках со скоростью, м/с
		0,02…0,25	0,251…1
КВБ
К3ПП
К4ПП
КФСО
КФБО
КВС-П	-
КВБ-П	-
К3ВП	-
К4ВП	-