4.Характеристика калорифера и его классификация.

Калорифер — один из самых важных элементов климатического оборудования, обеспечивающего требуемые температурные параметры в помещениях различного назначения. Именно в функцию этих устройств входит нагрев воздуха в системах отопления, вентиляции и кондиционирования и именно от их работоспособности в полной мере зависит комфортность пребывания в здании и помещениях этого здания. Калорифер, благодаря своей высокой производительности, широко используется для обогрева помещений, отличающихся значительными внутренними объемами ? офисные центры, торговые и складские помещения, спортивно – развлекательные комплексы, станции технического обслуживания, гаражные помещения и производственные цеха. Мобильность, которой обладают многие модели калориферов, позволяют использовать их и в строительстве для обогрева закрытых помещений, находящихся в состоянии возведения или ремонта. Активное использование этих устройств при проведении строительных работ объясняется еще и тем, что классический калорифер — это устройство с небольшими размерами и массой, простое в управлении и неприхотливое в эксплуатации. Высокая производительность, которой обладает калорифер, объясняется его способностью создавать большой перепад температур (70 – 110 град.), что также дает возможность использовать его в системах приточной вентиляции. В таких случаях калорифер успешно справляется со своими функциями даже при температуре воздуха за пределами помещения, достигающей значений – 25 град. Универсальность, которой обладает калорифер, заключается еще и в том, что в теплое время года его можно использовать как высокопроизводительный вентилятор для обеспечения циркуляции воздуха в вентилируемых помещения. Следует отметить, что калорифер в качестве элемента системы вентиляции и отопления может работать при температурах воздуха за пределами помещений, значение которых варьируются от – 25 до + 40 градусов, а влажность составляет от 25 до 98 %. Высокая производительность, которой обладает такое устройство, позволяет использовать его для оснащения сушильных камер. В таких случаях наиболее распространенными теплоносителями, поступающими в калорифер, являются горячая вода или перегретый пар, температура которых может иметь значения 180 – 190 градусов, а величина рабочего давления доходить до 1,2 МПа.

Калорифер — это достаточно простое техническое устройство, он состоит из элементов, которые отдают тепло проходящему воздуху, трубных решеток, крышек, оснащенных патрубками для подачи и отвода теплоносителя, а также боковых щитков, закрывающих его корпус.

Основным классифицирующим параметром калориферов является тип теплоносителя, который в нем используется. Так, в зависимости от этого критерия, калорифер может быть водяным — КСк, в качестве теплоносителя в котором используется горячая вода или паровым — КПСк, в котором используется перегретый сухой пар.

Обогреваемые паром калориферы имеют сварную неразъемную конструкцию и состоят из следующих элементов:

- теплообменной поверхности из пучка гладких труб;

- входного распределительного и выходного сборного коллекторов, образованных трубной решеткой и крышкой;

- двух патрубков, отводящего и подводящего теплоноситель;

- двух боковых съемных щитков с передним и задним фланцами для подсоединения теплообменника к смежным секциям или воздуховодам.

Схема калорифера показана на рисунке 1.

1 – трубный пучок; 2 – коллектор; 3 – патрубок; 4 – боковой щиток

Рисунок 1 – Устройство парового калорифера

По движению теплоносителя калориферы выполняются одно- или многоходовыми, для чего под крышками последних устанавливаются перегородки. Рассматриваемый мной калорифер одноходовой, поэтому под крышками перегородки отсутствуют. В паровых калориферах расположение трубок всегда вертикальное. Трубные решетки изготовляются из тонколистовой стали толщиной 3...16 мм, а боковые стенки корпуса из тонколистовой стали толщиной 2 мм.

Трубы в пучке располагаются относительно потока воздуха в шахматном порядке. Шахматная компоновка более компактна, чем коридорная, и отличается от последней повышенными значениями коэффициентов теплоотдачи и аэродинамического сопротивления пучка.

Рассчитанный мной калорифер изготовлен из труб диаметром 25/21 мм. В реальных условиях эксплуатации теплоаэродинамические характеристики калорифера могут изменяться в худшую сторону по следующим причинам:

- плохое качество изготовления;

- погрешность в методике подбора типа, номера и модели калорифера;

- коррозия и загрязнение поверхности теплообмена;

- неравномерность полей скоростей и температур по фронту пучка;

- влияние схемы подключения калориферов по воде.

Рассчитанный паровой калорифер включает в свой состав конденсатоотводчик. Охлаждающий воздух подается в теплообменные секции вентилятора, установленного на оси двигателя. Чаще в данных аппаратах применяются вентиляторы диаметром 0,8; 2,8; 5,0; и 7,0 м с числом лопастей от 3 до 8.

Калорифер, кроме этого, может иметь различный вид теплоотдающей поверхности, в зависимости от которого он может быть гладкотрубчатым и ребристым. Конструкции, в которых на трубы нанесено специальное оребрение, благодаря большей площади теплоотдающей поверхности, являются более эффективными, чем устройства с гладкими поверхностями.

Еще одним параметром, по которому классифицируются калориферы, является их конструктивное исполнение. Так, различают спирально-накатные конструкции, биметаллические, присоединяемые к системе теплоносителя при помощи сварки или специальных фланцев и болтовых соединений.

Классификация калориферов в зависимости от их внутреннего исполнения.

Движение носителя тепла внутри калорифера может быть организовано по двум основным принципам, что обеспечивается конструктивным исполнением этого устройства. Водяные калориферы КСк являются многоходовыми устройствами. Движение горячей воды в таких устройствах проходит по специальным коллекторам с перегородками. Перегородки устанавливаются в поперечной плоскости, что позволяет придавать движению горячей воды в коллекторах последовательный характер. Использование таких конструктивных решений позволяет придавать движению теплоносителя высокую скорость, что самым непосредственным образом влияет на повышение интенсивности теплоотдачи. Многоходовые устройства, благодаря своим свойствам, обладают большей эффективностью по сравнению с одноходовыми конструкциями. Как правило, многоходовые устройства устанавливаются в системах, имеющих горизонтальное расположение теплоотдающих элементов.

Паровой калорифер КПСк является одноходовым устройством, устанавливаемым в системах, имеющих вертикальное расположение теплоотдающих элементов. Устройства с таким принципом прохождения теплоносителя имеют патрубки с обеих сторон, которые обеспечивают его подвод и отвод. Теплоноситель из распределительной коробки поступает одновременно во все трубки одноходового устройства и проходит по ним всего один раз, отдавая по пути свое тепло проходящему воздушному потоку.

Калорифер, в зависимости от мощности, может содержать различное число рядов труб в своей конструкции. Так, различают средние устройства, содержащие три ряда труб, и большие калориферы, в конструкции которых содержится четыре ряда труб.

Отдельную категорию составляют так называемые электрические калориферы, конструкция которых оснащена специальным электрическими теном. Такие устройства, обладающие небольшими габаритными размерами и массой, являются полностью автономными, они не требуют наличия централизованной сети горячей воды или пара и нуждаются только в подаче электрического питания. Самым большим недостатком таких устройств, который значительно ограничивает их применение, является их невысокая мощность, что позволяет использовать их только для помещений с небольшими размерами. Кроме этого, такие устройства расходуют достаточно большое количество электрической энергии, что в отдельных случаях может быть очень критичным.

6. Принципы работы калорифера.

Теплоиспользующие элементы калориферов, как правила, представляет собой стальные трубы, снабженные оребренной наружной поверхностью. Это помогает увеличить площадь, а соответственно и эффективность теплоотдачи. По оребренным трубам внутри проходит охлаждающий или нагревающий теплоноситель, а снаружи – потоки воздуха. Нагреваемого или охлаждаемого при контакте с трубами. Принцип действия такой схемы основан на том, что теплоноситель, как правило, имеет больший коэффициент теплоотдачи по отношению к воздушным потокам. Реберная структура калорифер представляет собой насаженные на трубки металлические пластины, либо навитую в виде на трубки ленту или тонкую проволоку.

Энергоэффективность калорифера зависит от того ,насколько высок коэффициент теплоотдачи калорифера при определенных энергетических затратах, тем выше эффективность. Тем не менее, при подборе такого устройства как калорифер, следует принимать во внимание не только фактор энергоэффективности, но и другим требованиям, которым должен соответствовать калорифер, чтобы эффективно работать в проектируемой вентиляционной системе, например, вес и габариты прибора. Следует учесть, что после установки калорифера следует исключить химически активные вещества и слипающиеся примеси из проходящего воздуха путем установки дополнительных фильтров.

Калорифер способен значительно нагреть проходящий через него воздух – поднять его температуру на70 и даже на 100ᵒС , поэтому его можно использовать для подогрева нагнетаемого воздуха даже при минимальных температурах до -25ᵒС. При использовании водяных калориферов не следует забывать об установке узла обвязки, о котором пойдет речь далее.

Калорифер может устанавливаться по двум различным схемам воздухообмена – по принципу смешения приточного и рециркуляцинного воздуха, а также с замкнутой рециркуляцией воздуха. Наиболее эффективная работа калорифера в системах естественной вентиляции достигается при его установки в подвальных помещениях ( то есть, у точки воздухозабора). Для систем искусственной или принудительной вентиляции это требование неактуально, так как воздух прогоняется через калорифер посредством канальных вентиляторов.