2.1.2 Выбор вентиляторов
Вентилятор следует подобрать по подаче и полному давлению, которое он должен развивать во время работы.
Требуемая подача LB вентилятора определятся по формуле
,
где kп – коэффициент, учитывающий наличие подсосов воздуха в воздуховоде, kп = 1,1.
м
3/ч.
Необходимый напор, который должен создавать вентилятор
,
где НТ–потери напора в трубопроводе, Па;
hМС –потери напора от местных сопротивлений, Па.;
∆hк–аэродинамическое сопротивление электрокалорифера.
,
где - коэффициент трения воздуха в трубопроводе, = 0,02;
l – длина трубопровода, м;
d – эквивалентный диаметр трубопровода, м;
- скорость движения приточного воздуха в трубопроводе, = 10…15 м/с;
- плотность воздуха в воздуховоде, = 1,214 кг/м 3.
Па.
,
где
-сумма
коэффициентов местных сопротивлений
отдельных участков приточной системы.
Па.
Па.
По номограмме для данной производительности и напора определяем, что наиболее приемлем центробежный вентилятор Ц4-70 А=7100, кпд=0.8
Частота вращения n= 1420 об/мин
Установленную мощность электродвигателя определяют по формуле
,
где kЗ- коэффициент запаса мощности, принимают для центробежных вентиляторов kЗ = 1,1…1,3;
- к.п.д. вентилятора;
п – к.п.д передачи.
кВт
Для привода вентилятора следует применить электродвигатель марки 4АМ80А4УЗ
2.1.3 Тепловой расчет нагревательного блока электрокалорифера
В качестве нагревательных элементов в электрокалориферах используют трубчатые электронагреватели (ТЭН), смонтированные в единый конструктивный блок.
В задачу теплового расчёта блока ТЭНов входит определение количества ТЭНов в блоке и действительной температуры поверхности нагревательного элемента. Результаты теплового расчёта используют для уточнения конструктивных параметров блока.
Мощность одного ТЭНа определяют исходя из мощности калорифера PК и числа ТЭНов z, установленных в калорифере
,
Число ТЭНов z принимают кратным 3(z=15), причем мощность одного ТЭНа не должна превышать 3…4 кВт. ТЭН подбирают по паспортным данным.
Вт.
Выбираем ТЭН73В13/2,5К220. Мощность ТЭНа Рm=2500 Вт, активная длина la=0,73м, диаметр d=0,013м
Произведем расчет для шахматной компоновки ТЭНов (рисунок 1.1)
Для первого ряда нагревателей скомпонованного нагревательного блока должно выполняться условие:
0С,
где
-
действительная средняя температура
поверхности нагревателей первого
ряда, 0С;
- суммарная мощность
нагревателей первого ряда, Вт;
СР - средний коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 0С);
-
суммарная площадь теплоотдающей
поверхности нагревателей первого
ряда, м2;
tв - температура воздушного потока после калорифера, 0С.
Рисунок 2.1 – Схема коридорной компоновки блока ТЭНов
Суммарную мощность нагревателей определяют из параметров выбранных ТЭНов по формуле
,
где k – количество ТЭНов в ряду, шт;
Pт – мощность поверхности одного ТЭНа, кВт.
Вт.
Суммарную площадь нагревателей определяют из параметров выбранных ТЭНов по формуле
,
где Fт – площадь поверхности одного ТЭНа, м2.
Площадь поверхности оребренногоТЭНа
,
где lа – активная длина ТЭНа, м;
d – диаметр ТЭНа, м;
h – высота ребра, м;
a – шаг оребрения, м.
м2.
м2.
Для пучков поперечно обтекаемых труб следует учитывать средний коэффициент теплоотдачи ср, так как условия передачи теплоты отдельными рядами нагревателей различны и определяются турбулизацией воздушного потока.
Коэффициент теплоотдачи ТЭНа определяют по эмпирическому выражению
,
где Nu – критерий Нуссельта;
- коэффициент теплопроводности воздуха, = 0,027 Вт/(м0С);
d – диаметр ТЭНа, м.
Критерий Нуссельта для конкретных условий теплообмена рассчитывают по выражениям для коридорной компоновки
где Re -критерий Рейнольдса.
При
,
Критерий Рейнольдса характеризует режим обтекания ТЭНов воздухом и равен
,
где - скорость воздушного потока, м/с;
- коэффициент
кинематической вязкости воздуха,
м2/с.
Так как значение критерия Рейнольдса больше 1000, следовательно
Вт/(м2*
0С).
Для обеспечения эффективной термической нагрузки ТЭНов, не приводящей к перегреву нагревателей, следует обеспечивать в зоне теплообмена движение потока воздуха со скоростью не менее 6 м/с. Учитывая возрастание аэродинамического сопротивления конструкции воздушного канала и нагревательного блока с ростом скорости потока воздуха, последнюю следует ограничить 15 м/с.
Средний коэффициент теплоотдачи для шахматной компоновки
,
где n - количество рядов труб в пучке нагревательного блока.
Вт/(м2*0С).
Температура воздушного потока после калорифера равна
,
где PК – суммарная мощность ТЭНов калорифера, кВт;
- плотность воздуха, кг/м3;
св – удельная теплоемкость воздуха, св = 1 кДж/(кг 0С);
Lв – производительность калорифера, м3/с.
0С
0С
Условие (1.22) выполняется, следовательно принимаем выбранные ТЭНы и его компановку.