4. Розрахунок калориферів

Розрахунок калорифера передбачає визначення площі нагріву та втрат тиску повітря в калорифері.

Теплова потужність калориферної установки Фв, Вт, визначають за формулою:

Ф_в=с_рМ_п(t″_п-t′_п), (10.11)

де с_р—питома ізобарна теплоємкість повітря, кДж/кг·К; М_п—масова витрата повітря, кг/с; t′_п, t″_п—температура повітря відповідно до і після надходження у калорифер. °С.

Площу поперечного перерізу калорифера для проходження повітря f_п, м², розраховують за формулою:

f_п=M/(υρ), (10.12)

де (υρ)—масова швидкість повітря, кг/(м²·с), для водяних калориферів υρ=7...10 кг/(м²·с), для парових—3...7 кг/(м²·с).

Виходячи з величини f_п за табл. 10.5 підбирають тип та номер калорифера і виписують з неї основні технічні дані: площу поверхні нагріву А_к, м²; площу поперечного перерізу каналу теплоносія f_к.т. м²; площу поперечного перерізу повітряного каналу калорифера f_к.п. м².

Калорифери КЗПП, К4ПП, є модифікаціями калориферів КФС, КФБ. У калориферах КЗПП, К4ПП передбачені знімні бокові щити.

Уточнюють масову швидкість повітря:

(υρ)_к=М_п/f_к.п. (10.13)

Визначають швидкість води в каналах теплоносія калорифера:

υ_т= (10.14)

де с_Т—питома теплоємкість води, кДж/(кг·К); ρ_т—густина води (ρ_т=1000 кг/м³); t′_Т—температура води на вході в калорифер, °С; t″_п—температура води на виході з калорифера, °С.

Швидкість руху води в каналах теплоносія повинна бути в межах 0,3...0,5 м/с.

Таблиця 10.5. Технічна характеристика калориферів

Номер калорифера	Площа поверхні нагріву, Ак, м2		Площа перерізу, м2			Маса калорифера, кг
			fк.п.	fк.т.
	КВБ, КФС, К3ПП	КФБ, К4ПП	КВБ, КФС, КФБ, К3ПП, К4ПП	КВБ, КФС, К3ПП	КФБ, К4ПП	КВБ	КФС	К3ПП	КФБ	К4ПП
2	9,9	12,7	0,115	0,0045	0,0061	53	57	56	67	72,5
3	13,2	16,9	0,154	0,0061	0,0082	69	71	75	87	81
4	16,7	21,4	0,195	0,0061	0,0082	85	81	90	106	114
5	20,9	26,8	0,244	0,0076	0,0102	106	100	110	132	140
6	25,3	32,4	0,295	0,0076	0,0102	125	119	129	157	164
7	30,4	38,9	0,354	0,0092	0,0122	152	143	155	190	196
8	35,7	45,7	0,416	0,0092	0,0122	174	164	178	218	225
9	41,6	53,3	0,486	0,0107	0,0143	201	180	204	254	259
10	47,8	61,2	0,558	0,0107	0,0143	224	215	232	285	293

За табл. 10.6 обирають розрахункову формулу, потім обчислюють коефіцієнт теплопередачі від теплоносія до повітря k_к, Вт/(м²·К).

Таблиця 10.6. Коефіцієнт теплопередачі калориферів та аеродинамічний опір Δр_к, Па

Модель калорифера	Теплоносій-пара: kк=В1(υρ)n1		Теплоносій-пара: kк=В1(υρ)n2 υm			Δp=
	В1	n1	В2	n2	m	В3	n3
КВБ	17,79	0,351	17,79	0,34	0,149	1,5	1,69
КФС, КМС, К3ПП,К3ВП	14,06	0,366	12,9	0,393	0,106	1,2	1,76
КФБ, КМБ, К4ПП, К4ВП	11,63	0,42	11,05	0,446	0,034	1,72	1,72
КФБО	-	-	23,05	0,35	0,13	5,98	1,53
КФСО	-	-	21,85	0,35	0,13	8,27	1,53
КСк3	-	-	26,2	0,44	0,17	5,77	1,83
КСк4	-	-	22,8	0,50	0,16	8,44	1,71

Площу поверхні нагріву калориферної установки А_к.у. м², визначають за формулою:

А_к.у. = (10.15)

де t_с.т. — середня температура теплоносія, °С; t_с.п.— середня температура повітря, °С.

Якщо теплоносієм є вода, то t_с.т. визначають як середньоарифметичне значення температури води на вході в калорифер t^′_т та виході з нього

t_с.т.=

Якщо теплоносій—пара, то t_с.т.= 100 °С. Середню температуру повітря в калорифері t_с.п. визначають як середньоарифметичне значення температур повітря на вході в калорифер t^′_п та на виході з нього — t^″_п :

t_с.п.=

Кількість калориферів становить:

n=A_к.у./A_к (10.16)

Якщо теплоносієм є пара, то розрахункова поверхня нагріву одного калорифера А^р_к=А_к.у/n не повинна перевищувати фактичну поверхню нагріву підібраної моделі калорифера A_к більш ніж на 10 %, а якщо теплоносій—гаряча вода, то на 20 %. При невиконанні зазначених умов приймають іншу модель калорифера, або інший номер калорифера і повторюють розрахунок.

Втрати тиску повітря в калориферній установці з n калориферів залежить від її схеми компонування. При послідовному з’єднанні калориферів по повітрю:

Δр_к.у.=nΔр (10.17)

а при паралельному:

Δр_к.у.= Δр/n (10.18)

де Δр — втрати тиску повітря в повітряному тракті одного калорифера (див. табл. 10.6).

Фактична потужність вибраного калорифера буде більшою розрахункової на 15...20 %. Якщо потужність одного калорифера недостатня для цього, то вибирають кілька калориферів із таким розрахунком, щоб nФ₁= (1,15...1,20)Ф, де п— кількість калориферів; Ф₁ — теплова потужність одного калорифера. У такому випадку п калориферів з’єднують по повітрю послідовно. При такій схемі з'єднання п однотипних калориферів параметри (υρ) та k лишаються незмінними, а теплопередача поверхні та гідравлічний опір калориферної установки будуть дорівнювати арифметичній сумі п відповідних показників. Якщо в обраних калориферних установках теплоносієм є вода, то рекомендується послідовне з'єднання калориферів по теплоносію, а якщо теплоносій — пара, то паралельне.

129