1520
.pdf
е р и я в н у т р и в у з о в с к и х СибАДИм е т о д и ч е с к и х у к а з а н и й С и б А Д И
М н стерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
« ибирск й государственный автомо ильно-дорожный университет (СибАДИ)» Кафедра «Городское стро тельство, хозяйство и экспертиза объектов недвижимости»
КАЛОРИФЕРЫ
Методические указания к практическим работам Составитель В.М. Кулишкина
Омск ▪ 2018
УДК 711 |
_____________________________ |
||
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, |
|||
ББК 38.9 |
причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция |
||
К17 |
маркировке не подлежит. |
_____________________________ |
|
|
|
|
|
|
Рецензент |
|
|
СибАДИ |
|||
|
канд. техн. наук М.В. Максимова (СибАДИ) |
||
Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в |
|||
качестве метод ческ |
х указаний. |
|
|
К17 Калор феры |
[Электронный |
ресурс] : |
методические указания |
к практ ческ м работам / сост. В.М. Кулишкина. – (Серия внутривузовских |
|||
методическ х указан й С АДИ). – Электрон. дан. – |
Омск : СибАДИ, 2018. – |
||
URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r |
plus/cgiirbis 64 ft.exe. - Режим доступа: |
||
для автор зованных пользователей. |
|
|
|
Даны теоретические положения, методика и примеры расчета, рекомендации по выполнению практических работ в соответствии с современными нормативными документами.
Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.
Предназначены для выполнения практических работ студентами всех форм обучения, направления «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция».
Подготовлены на кафедре «Городское строительство, хозяйство экспертиза объектов недвижимости».
Текстовое (символьное) издание (1,5 МБ)
Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:
Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader
Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова
Издание первое. Дата подписания к использованию 07.06.2018
Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018
ВВЕДЕНИЕ
Вентиляция – Обмен воздуха в помещениях для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ с целью обеспечения допустимых метеорологических условий и чистоты воздуха в
СдипломногоЦелью настоящ х методических указаний является закрепление теорет ческ х знан й практических навыков по вентиляции зданий и
обслуживаемой или рабочей зоне.
В методологических указаниях изложены теоретические положения, методики выполнения работ с примерами, практические рекомендации по
организац |
воздухообмена в помещениях, обеспечению допустимых |
метеоуслов й |
ч стоты воздуха в помещениях. |
сооружен й разл чного назначения.
Метод ческ е указания могут служить пособием при выполнении курсового проектабАпо д сциплине «Вентиляция» и специальной части
проекта (ра оты) по специальности 08.03.01. Каждая практ ческая ра ота рассчитана на 2 часа.
Д И
3
1. ПОДБОР КАЛОРИФЕРОВ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Цель работы: определить:
а) количество и типоразмер калориферов; Сб) схемы обвязки калориферов по воздуху и воде.
Задание: Предусмотреть калориферную секцию для приточной камеры, если ее про зводительность L, м3/час, температура внутри
вентил руемого помещения tвp, °C, температура теплоносителя (воды) в
приточныхздании tгор – tобр, °C. Теоретические положения
КалорбАферы – пр оры, применяемые для нагревания воздуха в
с стемах вент ляции, системах кондиционирования воздуха,
воздушного отоплен я, воздушно-тепловых завесах, а также в сушильных установках.
По виду теплоносителя калориферы могут быть водяными паровыми и электрическими.
Д Рисунок 1 –Схема движения теплоносителяИпо ходам калорифера КСк
Различают одноходовые и многоходовые калориферы. В одноходовых теплоноситель движется по трубам в одном направлении, а в многоходовых – несколько раз меняет направление движения вследствие наличия в коллекторных крышках перегородок.
Калориферы выполняют двух моделей: средней (С) и большой (Б). Водяные и паровые калориферы подразделяют на гладкотрубные и ребристые, а ребристые – на пластинчатые и спиральнонавивные.
Установка калориферов по отношению к проходящему через них воздуху может быть параллельной и последовательной. При последовательной схеме увеличивается скорость воздуха, что приводит к
4
повышенной теплоотдаче калориферов, но при этом возрастает сопротивление калориферной установки. Присоединение трубопроводов к многоходовым калориферам осуществляется по двум схемам – параллельной и последовательной.
Оптимальная скорость движения воды в трубках 0,2–0,5 м/с. При теплоносителе воде в основном применяют последовательное соединение калориферов по воде и параллельное – по воздуху. В результате расчета калориферов определяется их тип, номер, количество, схемы соединения
по |
воздуху |
теплоносителю, аэродинамическое и гидравлическое |
|||
сопрот |
влен |
е. |
|
|
|
|
Расчеты про звод ть согласно таблиц №1–7 (см. приложение). |
||||
С |
|
|
|||
|
|
|
2. ПОДБОР КАЛОРИФЕРОВ. |
|
|
|
|
|
МЕТОДИКА РАСЧЕТА |
|
|
и |
|
|
|||
|
Расчет калор феров производится в следующем порядке: |
|
|||
|
1. Расход теплоты для нагревания воздуха, Вт, определяют по формуле |
||||
|
|
|
Qинф 0,28 L к c(tк tн ), |
(1) |
|
где |
L – расход нагреваемого воздуха (для холодного периода года), м3/ч; |
||||
|
ρк – плотность воздуха, кг/м3 , при температуре tк , °С; |
|
|||
|
с – удельная теплоемкость воздуха – 1,005 к ж/(кг·°С); |
|
|||
|
t – температура воздуха до калорифера, °С, принимают равной t Б для |
||||
|
н |
бА |
н |
||
холодного периода года; |
|
|
|||
|
tк – температура воздуха после калорифера, °С. |
|
|||
|
2. Задаются предварительной массовой скоростью воздуха |
в живом |
|||
|
|
|
2 |
|
|
сечении калорифера в пределахД3–8 кг/(м ·с). |
|||||
|
|
|
|
И |
|
5
С |
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
||
|
бА |
|
|
||
|
|
Д |
|
||
|
Рисунок 2 - График гидравлического сопротивления калориферов с |
|
|||
|
|
поправочными коэффициентами |
|
|
|
3. Определяют живое (фронтальное) сечение для прохода воздуха, м2, |
|||||
по формуле |
|
L к |
|
|
|
|
|
fв' |
|
(2) |
|
|
|
3600 ' |
|
|
|
4. По справочным данным (см. Приложение), исходя из полученного |
|||||
значения |
fв' , подбирают тип, номер и число устанавливаемых параллельно |
||||
по воздуху и последовательно по теплоносителю калориферов, суммарная |
|||||
площадь |
живого |
сечения которых |
f приблизительно |
равна |
f ' . |
|
|
|
в |
|
в |
Выписывают табличные данные: поверхность нагреваИодного калорифера |
|||||
Fн ,м2, живое сечение для прохода воды fтр ,м2. |
кг/(с·м2), |
в |
|||
5. Определяют |
действительную |
массовую скорость, |
|||
калориферах
|
L |
к |
|
|
|
3600 f |
(3) |
||||
|
|||||
|
в |
||||
6
6. Определяем массовый расход воды. При теплоносителе воде количество проходящей через каждый калорифер воды, м3/ч, вычисляют по формуле
|
|
Gж Q/[0,28 cж (tгор |
tобр )], |
(4) |
где |
cж – удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг ͦC) |
|||
С |
|
|
|
|
Q – расход тепла на нагрев воздуха, ккал/ч; |
|
|
||
tгор |
и tобр – температура воды соответственно на входе и выходе из |
|||
калорифера, °C. |
|
|
|
|
7. Находят скорость воды в трубках калориферов, м/с: |
|
|||
калорифераk, Вт/(м ·°С) (см. Приложение). |
|
(5) |
||
|
|
тр Gж /(1000 3600 fтр ), |
||
где |
|
|
2 |
. |
fтр ˗ ж вое сечен е тру ок калориферов для прохода воды м |
||||
|
бА |
|
||
8. По массовой скорости и скорости воды |
тр (при паре только по |
|||
массовой скорости) по та лицам находят коэффициент теплопередачи |
||||
|
|
2 |
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
И |
||
|
Рисунок 3 - Схемы подводок теплоносителя к калориферам |
|
||
(схемы обвязки калориферов):
а, б – параллельное и последовательное (соответственно) соединение многоходовых калориферов при теплоносителе воде; в – соединение калориферов при теплоносителе паре; 1 – горячая вода; 2 – обратная вода; 3 – калориферы; 4 – запорная арматура; 5 – тройник с пробками; 6 – пар; 7 – конденсат; 8 – конденсатоотводчики
7
9. Рассчитывают необходимую площадь поверхности нагрева калориферной установки, м2:
|
F |
|
|
1,1 Q |
|
, |
(6) |
|
тр |
k (tсрТ tсрВ |
) |
||||
|
|
|
|
|
|||
где Q– расход теплоты для нагревания воздуха, Вт; |
|
||||||
tсрТ |
– средняя температура теплоносителя, °С; |
|
|||||
tсрВ |
(tН tК )/2 - средняя температура нагреваемого воздуха, °С; |
|
|||||
k- коэфф ц ент теплопередачи калорифера, Вт/(м2·°С). |
|
||||||
редняя температура теплоносителя, |
tТ |
|
|||
ср , °C, равна: |
|
||||
С |
|
|
|
|
|
а) |
теплонос теле воде |
|
|
|
(7) |
|
|
tсрТ (tгор tобр )/2 |
|||
б) при насыщенном паре давлением до 0,03 МПа; |
|
||||
при |
tсрТ |
100 C |
|
||
|
|
|
|
||
в) при насыщенном паре давлением свыше до 0,03 МПа |
|
||||
|
|
tсрТ |
tпара |
|
|
где tпара – температура насыщенного пара, соответствующая его |
|||||
давлению. |
бА |
|
|||
|
|
||||
|
|
Д |
|
||
|
|
|
|
И |
|
Рисунок 4 –Калориферы КСк3-6-02ХЛхА / КСк3-10-02ХЛ3А: 1 – патрубки для подвода и отвода теплоносителя;
2 – теплопередающая трубка теплообменного элемента; 3 – боковые щитки; 4 – уплотнительные прокладки; 5 – перегородки в распределительно-сборных коллекторах;
6 – крышка; 7 – трубная решетка
8
10. Определяют общее число устанавливаемых калориферов, шт:
|
|
|
|
n Fтр / Fн , |
|
(8) |
|
где Fн ˗ площадь поверхности нагрева одного |
калорифера |
выбранной |
|||||
модели, м2. |
|
|
|
|
|
|
|
Округляя число калориферов до ближайшего целого n, находят |
|||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
действительную площадь поверхности нагрева установки, FД , м2: |
|||||||
|
|
|
FД FН n |
|
|
||
11. Запас площади поверхности нагрева калориферной установки , % : |
|||||||
избыточной |
|
FД Fтр |
100% |
|
(9) |
||
|
|
||||||
|
Fтр |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
Запас поверхности |
нагрева должен быть не более 10%. При |
||||||
|
тепловой мощности калориферной установки более 10% |
||||||
следует пр мен ть другую модель или номер калорифера и произвести |
|||||||
|
табл |
|
|
||||
повторный расчет. |
|
|
|
|
|
|
|
12. По |
цам, по |
массовой скорости |
воздуха |
определяют |
|||
сопрот влен е калор ферной установки по воздуху (см. Приложение). В зависимости от схемы установки калориферов по воздуху определяют их общее аэродинамическое сопротивление Рк, Па (при последовательной по воздуху установке калориферов потерю давления определяют умножением потери давления одного ряда калориферов на число рядов).
По графику (см. рис. 2) в зависимости от количества воды и размера
подводящих труб калорифера находят сопротивление калорифера по воде. |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
Д |
|
|
||||||||
При многоходовых калориферах полученное сопротивление |
|||||||||||||||
умножают на поправочныйАкоэффициент: |
|
|
Таблица 1 |
||||||||||||
Поправочные коэффициенты для учета влияния числа ходов на |
|
|
|||||||||||||
гидравлическое сопротивление многоходовых калориферов |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число ходов в |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
11 |
|
12 |
|
калорифере |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поправочный |
1 |
1,5 |
2 |
2,7 |
3,4 |
4,1 |
4,7 |
5,4 |
6,1 |
6,8 |
|
7,5 |
|
8,2 |
|
коэффциент |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|||||||
Сопротивление калориферной установки определяется умножением |
|||||||||||||||
сопротивления одного калорифера на число калориферов, соединенных |
|||||||||||||||
последовательно по воде. На сопротивление по воздуху следует давать |
|||||||||||||||
запас 10%, на сопротивлением по воде – 20%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
9
13. Гидродинамическое сопротивление калорифера проходу воды ∆Pтр , кПа:
|
|
|
|
A 2 |
|
|
|
|
тр |
тр |
(10) |
|
|
|
|
|
|
где А – коэффициент, принимаемый по таблице «Гидравлическое |
|||||
сопротивление калориферов» (см. прил., см. табл.5, 6) |
|
||||
С |
3. ПРИМЕР РАСЧЕТА |
|
|||
|
|
|
|||
Исходные данные: |
|
|
|
|
|
здание |
|
|
|
||
1) |
Объемный расход воздуха для нагревания L = 6800 м3 /ч; |
|
|||
2) |
Теплонос тель – перегретая вода с параметрами tгор = 150 °С; |
|
|||
tобр = 70 ° ; |
|
|
|
|
|
3) |
Температура пр |
точного воздуха tпр = 13 °С; |
|
||
4) |
бА |
|
|||
Проект руемое |
|
расположено в г. Минск. |
|
||
Решен е:
Расчётная температура наружного воздуха в холодный период для г. Минск tнБ 24 C .
Учитывая нагрев воздуха в вентиляторе на 1°С, воздух в
калориферах |
нео ходимо |
подогревать |
до |
температуры |
tкк = tпp -1=13-1=12 C . |
|
|
|
|
1. Расход теплоты, необходимой для нагревания приточного воздуха, определяем по формуле (1)
Qинф 0,28 6800 1,005Д1,238(12 24) 85280Вт.
Плотность воздуха при tк=12°С, =353/(273+12)=1,238кг/м3.
3.Принимаем к установке один калориферИмарки КСк 3–7 (см.
Приложение) с параметрами в f=0,33 м2; fтр = 0,000846 м2; Fн = 16,34 м2.
4.Находим действительную массовую скорость по формуле (3) при установке одного калорифера:
|
6800 1,2 |
6,9кг/(м2 с) |
|
3600 0,33 |
|||
|
|
10