1.1.4 Конструктивный расчет нагревательного блока

В расчет конструктивных параметров блока ТЭНов входит определение расстояний между нагревателями в ряду x₁ и расстояний между рядами x₂ , а также внешних размеров блока. При расчете конструктивных элементов следует учитывать принятую ранее скорость воздушного потока, количество нагревателей в ряду, количество рядов, расположение нагревателей и производительность вентилятора L_в .

Для расчета x₁ , определяют « живое » сечение блока нагревателей, т. е. не занятую ТЭНами площадь воздушного канала F_К

, (1.58)

где L_в – производительность калорифера, м³/с;

 - принятая в тепловом расчете скорость воздуха, м/с.

м².

Минимальные размеры нагревательного блока определяются значениями размеров х₁ и х₂ .

Расстояние между нагревателями в ряду х₁

, (1.59)

где k - количество ТЭНов в ряду.

Расстояние между рядами нагревателей x₂

при , x₂ = x₁ , (1.60)

при , x₂ = 1,2 x₁ , (1.61)

где D - диаметр выбранного ТЭНа c оребрением, м.

м.

Так как соблюдается условие ,

D=0.016+0.012*2=0.04м следовательно, получаем

м

Высота H и ширина B_Н блока нагревателей

, (1.62)

, (1.63)

где l - полная длина ТЭНа, м.

м.

м.

Глубина блока нагревателей С

, (1.64)

м.

Рисунок 1.3 – Расположение ТЭНов в нагревательном блоке

1.2 Расчет горячего водоснабжения

1.2.1 Расчет проточного водонагревателя.

Исходные данные:

Вместимость V=0,4 м³,

Расход воды через водонагреватель Q_V=0,1 м³/ч,

Начальная температура воды =5 ,

Конечная температура воды =85 ,

Теплопроводность изоляции Вт/м* ,

Годовые амортизационные отчисления р_а=12%

Стоимость теплоизоляции S_И=2500 руб/м³,

Стоимость электроэнергии S_Э=2,4 руб/кВт*ч,

Коэффициент запаса к_З=1,

Температура воздуха в помещении =16 ,

Коэффициент тепловой отдачи наружного кожуха водонагревателя =10,5 Вт/(м²* ).

Геометрические размеры цилиндра определяем из выражения для объема:

При (1.65)

H= м

При расчете толщины тепловой изоляции учитываем следующее. Дно водонагревателя выполняется без тепловой изоляции; так как температура воды у дна =5 , т.е. здесь не теряется, а, наоборот, поступает из воздуха помещения в нагреватель. Тепловую изоляцию боковой поверхности водонагревателя будем рассчитывать по средней температуре воды, принимая:

(1.66)

Т.к. за время прохождения воды от входа водонагревателя к выходу она нагревается от температуры =5 до =85 . Толщина тепловой изоляции крышки должна быть максимальной, т.к. температура воды у крышки водонагревателя = =85 .

Оптимальная толщина тепловой изоляции боковой поверхности водонагревателя:

(1.67)

м

Оптимальная толщина тепловой изоляции крышки водонагревателя:

м

Расчетные площади дна А_Д и крышки А_К:

(1.68)

Тепловой поток, поступающий из воздуха помещения в водонагреватель через дно:

(1.69)

где = 0,003 - толщина металлической стенки, м;

= 40 – теплопроводность металлической стенки, Вт/(м* ).

,

Тепловой поток, теряемый водонагревателем через боковую цилиндрическую поверхность:

(1.70)

Тепловой поток, теряемый водонагревателем через крышку:

(1.71)

Суммарные тепловые потери водонагревателя:

(1.72)

Полезная мощность водонагревателя:

(1.73)

Установленная мощность водонагревателя при коэффициенте запаса к_З=1.:

(1.74)

КПД водонагревателя:

(1.75)