9. Расчет парового калорифера.

Наибольшее распространение получили стальные пластинчатые калориферы одноходовые и многоходовые. Для нагрева воздуха в сушильной установке применяются одноходовые калориферы, обогреваемые водяным паром с давлением не более 0,6 МПа или водой.

9.1. Тепловой поток, расходуемый на нагрев воздуха Q_н, Вт:

, [4, стр.61]

где L – массовый расход нагреваемого воздуха; ;

I₀ и I₁ – начальная и конечная энтальпия воздуха;

9.2. Площадь поверхности теплообмена калорифера F_к, м²:

, [4, стр.61]

где - средняя разность температур воздуха и пара, К;

пар

воздух

; ;

К – коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/м²К.

Коэффициент теплопередачи для пластинчатого калорифера может быть определён по эмпирическим формулам. При обогреве паром:

, [4, стр.62]

где М – массовая скорость воздуха в калорифере;

, [4, стр.62]

где f_в – живое сечение калорифера для прохода воздуха.

Подбирая методом последовательных приближений f_в из характеристик стандартных калориферов, рассчитывается площадь поверхности теплообмена (площадь должна соответствовать той модели калорифера, f_в для которой совпадает с выбранным).

Пусть [4, табл.19], тогда

,

,

.

Такая площадь соответствует калориферу КФС-2 [4, табл.19]

Таблица 1. Характеристика пластинчатого калорифера.

Модель и номер калорифера	Площадь поверхности нагрева, м2	Живое сечение, м2		Габаритные размеры, мм			Трубная резьба штуцеров для теплоносителя (в дюймах)	Масса,кг
		по воздуху	по теплоносителю	Длина (по ходу воздуха)	ширина	высота
КФС-2	9,9	0,115	0,0046	200	412	760	1 1/4	57,03

10. Расчет электрического калорифера.

Расчёт электрического калорифера сводится к расчету одного ТЭНа и определению количества ТЭНов. Основными достоинствами ТЭНов являются:

- возможность эксплуатации при непосредственном контакте с нагреваемыми средами, которые могут быть газообразными и жидкими, при давлении 10⁶ Па, а так же твёрдыми;

- надёжность при вибрациях и значительных ударных нагрузках;

- разнообразная конфигурация.

Суммарная мощность ТЭН Р_сум, кВт:

По характеристике нагреваемой среды подбирается вид ТЭНа. [5, табл.1]

Таблица 2. Характеристика ТЭНа

Удельная мощность, Вт/см2, не более	Нагреваемая среда	Обозначение нагреваемой среды	Характер нагрева	Материал
5,5	Воздух и прочие газы и газовые смеси	О	Нагрев в среде с движущимся со скоростью не менее 6 м/с воздухом до температуры на оболочке 450 °С	Углеродистая сталь

Пользуясь данными каталога , подбирается ТЭН, соответствующий требованиям условий эксплуатации (среда, мощность, напряжение), имеющий наиболее приемлемую форму и размеры. [5, табл.4]

Таблица 3. Параметры ТЭНа.

Индекс завода-изготовителя	Номер по каталогу 12.15.04-77	Номер по каталогу 12.15.04-75	Условное обозначение	Номинальная мощность одного элемента, кВт	Номинальный ток, А	Номинальное сопротивление, Ом
Ми	201	472	ТЭН-44А13/0,4О110	0,4	3,64	30,22

Удельная поверхностная мощность	Размеры, мм					Активная длина,мм
	габаритные			установочные
	А	Б	В	Г	Д
2,72	490	---	---	---	---	360

Lr	R	Резьба на контактном стержне	Крепёжная арматура	Масса, кг	Номер рисунка
360	---	М4	---	0,32	3

Необходимое количество ТЭНов:

,

где р – номинальная мощность одного элемента, кВт.

.

Располагаются ТЭНы в 4 ряда по 3 ТЭНа в каждом.

Наружный диаметр калорифера D=100 мм,

Длина калорифера L=490 мм.

Площадь живого сечения для прохода воздуха F_жив, м²:

,

где d=13 мм – диаметр ТЭНа;

1. Скорость движения воздуха в калорифере:

, [1, стр.16]

где V – объёмный расход воздуха, м³/с:

,

где - плотность воздуха при температуре воздуха Т:

T – средняя температура воздуха в калорифере;

;

; [1,стр. 13]

Если установить 3 поперечные перегородки, то скорость воздуха увеличиться в 4 раза: .

2. Коэффициент теплоотдачи α:

, [1,стр.150]

где λ – коэффициент теплопроводности воздуха при средней температуре:

	50	61,15	100
	0,279	x	0,0326

[1,стр.530]

;

Nu – критерий Нуссельта:

, [1,стр.157]

где =1 – коэффициент, учитывающий влияние угла атаки (φ=90°). [1,стр.157]

Re – критерий Рейнольдса:

, [1,стр.27]

где μ_возд – вязкость воздуха при t = 61,15°С:

; [1,стр. 15]

;

3. Количество теплоты, передаваемое калорифером воздуху:

, [1,стр. 168]

где F – площадь поверхности теплообмена, м²:

,

где - активная длина ТЭНа.

;

- средняя разность температур воздуха и ТЭНа, К;

450

450

ТЭН

воздух

; ;

.

Эта теплота Q = 7,2 кВт больше, чем суммарная мощность ТЭНов, необходимая на нагрев воздуха Р = 4,71 кВт, поэтому можно использовать данный калорифер.

4. Гидравлическое сопротивление электрического калорифера Δр_кал, Па:

Гидравлическое сопротивления электрического калорифера рассчитывается так же, как гидравлическое сопротивление кожухотрубчатого теплообменника с поперечными перегородками.

, [1,стр. 21]

где Eu – критерий Эйлера:

, [1,стр. 26]

где b=1 – поправочный коэффициент, зависящий от угла атаки φ = 90°

[1,табл 1.2.];

m=4 – число рядов труб в пучке в направлении движения потока;

S₁=7мм – поперечный шаг;