Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция.Часть 2. Учебно-методическое пособие для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляци.pdf
По затратам энергии мокрые пылеуловители делятся на:
− низконапорные (гидравлическое сопротивление не превышает 1500 Па);
− средненапорные (1500 – 3000 Па);
− высоконапорные (свыше 3000 Па).
Они представляют собой колонну круглого или прямоугольного сечения,
в которой осуществляется контакт между газом и каплями жидкости. По
направлению движения газа и жидкости полые скрубберы делятся на
прямоточные, противоточные и с поперечным подводом жидкости. Форсунки в
колонне устанавливаются в одном или нескольких сечениях.
31
2 Испытание калорифера. Определение коэффициента теплопередачи
калорифера
Цель работы: ознакомление с методикой определения коэффициента
теплопередачи.
Калориферы — приборы, применяемые для нагревания воздуха в
приточных системах вентиляции, системах кондиционирования воздуха,
воздушного отопления, а также в сушильных установках.
По виду теплоносителя калориферы могут быть огневыми, водяными,
паровыми и электрическими.
Рисунок 2.1 - Схема движения теплоносителя в калориферах:
а — одноходовых; б — многоходовых
Наибольшее распространение в настоящее время имеют водяные и
паровые калориферы, которые подразделяют на гладкотрубные и ребристые-,
последние, в свою очередь, подразделяют на пластинчатые и спиральнонавивные.
32
Различают одноходовые и многоходовые калориферы. В одноходовых
теплоноситель движется по трубкам в одном направлении, а в многоходовых
несколько раз меняет направление движения вследствие наличия в
коллекторных крышках перегородок (рис. 2.1).
Калориферы выполняют двух моделей: средней (С) и большой (Б)
(рис.2.2).
Рисунок 2.2 - Модели калориферов: а — большая, б — средняя
Установка калориферов по отношению к проходящему через них воздуху
может быть параллельной и последовательной. В первом случае воздух
встречает на своем пути сопротивление только одного калорифера при
сравнительно небольшой скорости, а во втором он преодолевает сопротивление
нескольких последовательно установленных калориферов при значительно
большей скорости, чем в первом случае, в связи с чем сопротивление проходу
воздуха при последовательной установке значительно больше, чем при
параллельной.
Параллельная установка калориферов по воздуху применяется тогда, когда
требуется нагреть большое количество воздуха на небольшую разность
температур, а последовательная установка калориферов по воздуху необходима
33
при большой степени нагрева воздуха, т. е. при большой разности конечной и
и
начальной температур
.
При выборе схемы установки калориферов по воздуху следует обращать
внимание на то, чтобы массовая скорость движения воздуха в живом сечении
калориферов находилась в пределах 4 12 /(
).
В калориферной установке все калориферы должны быть одинаковыми по
типу, модели и номеру.
Для регулирования теплоотдачи калорифера и изменения степени нагрева
воздуха предусматривают установку обводного клапана. Регулирование
температуры приточного воздуха осуществляют путем открытия обводного
клапана и пропуска через него некоторого количества холодного воздуха, минуя
калориферы. При теплоносителе паре установка обводного клапана обязательна,
так как пар не поддается качественному регулированию, а температура его
слишком высока (). Количественное регулирование пара не может быть
применено, так как в малом количестве он быстро отдает тепло и калориферы
могут замерзнуть. При теплоносителе воде установка обводного клапана
возможна, но не обязательна.
Обвязку калориферов трубопроводами осуществляют по двум схемам—
параллельной и последовательной.
Если в качестве теплоносителя применяется вода, то обвязка калориферов
трубопроводами возможна как по параллельной, так и по последовательной
схемам. При теплоносителе воде для увеличения теплоотдачи калориферов и
уменьшения площади их поверхности нагрева предпочтение следует отдавать
последовательной схеме движения воды по трубкам, при которой скорость
движения воды увеличивается до 0,2 - 0,4 м/с. Однако не следует стремиться
увеличивать скорость воды более 0,5 м/с, так как в этом случае не наблюдается
значительного увеличения теплоотдачи, а гидравлическое сопротивление
калориферов возрастает значительно.
Одноходовые калориферы на паре и на воде можно устанавливать с
вертикальным и горизонтальным расположением трубок.
34
Причинами замерзания калориферов, работающих на паре, могут быть
недостаточная производительность или неправильная установка
конденсатоотводчиков, падение давления пара, неисправность запорной
арматуры на паропроводах перед калориферами. Все это приводит к
скапливанию конденсата в нижней части калориферов и замерзанию их при
низких температурах.
При теплоносителе воде калориферы могут замерзать при малых скоростях
теплоносителя, особенно при движении воды снизу - вверх. Поэтому
наибольшей опасности замерзания подвергаются калориферы с
последовательным соединением по теплоносителю (при движении воды снизу вверх), и в этом случае необходимо стремиться к повышению скорости движения
воды в трубках калорифера. С этой целью при последовательном соединении
калориферов по теплоносителю следует применять многоходовые калориферы с
горизонтальным расположением трубок. Снижение запаса площади поверхности
нагрева и организация подачи воды сверху вниз уменьшают опасность
замерзания калориферов. Для предотвращения замерзания калориферов, а также
для поддержания нормальной их работы необходимо соблюдение
установленных параметров теплоносителя и расчетных объемов и температур
нагреваемого воздуха, проходящего через калориферы. В местах поступления в
приточную вентиляционную камеру наружного воздуха обязательна установка
утепленного, легко и плотно закрывающегося клапана. Очистка горячей воды в
фильтре-грязевике перед ее поступлением в калориферы способствует
нормальной эксплуатации трубок калориферов (предотвращает их засорение) и
является существенной мерой против их замерзания. С этой же целью
необходимо промывать трубки калориферов 1 раз в 2-3 года.
Калориферами называют теплообменные аппараты, служащие для
нагревания приточного воздуха.
Испытание калорифера проводится с целью определения коэффициента
теплопередачи и величины сопротивления, которое оказывает калорифер
прохождению через него воздуха.
35
Коэффициентом теплопередачи К калорифера называется количество
2
теплоты в Джоулях, которое передается от теплоносителя воздуху через 1 м
его
поверхности нагрева при разности температур между теплоносителем и
воздухом в 1°С за 1 секунду.
Порядок выполнения работы
Определение коэффициента теплопередачи калорифера при теплоносителе
воде производится на установке, схема которой представлена на рисунке 2.3.
Воздух подаётся к калориферу по всасывающему воздуховоду 2
центробежным вентилятором 1. Количество воздуха, проходящего через
калорифер 3, изменяется шибером 4, установленным на нагнетании вентилятора.
Теплоноситель-вода подаётся к калориферу по трубопроводу 5.
Температура нагреваемого воздуха измеряется перед входом в калорифер
термометром 6, после калорифера – термометром 7.
Для определения количества нагреваемого воздуха измеряют
динамическое давление пневмометрической трубкой с микроманометром в
воздуховоде перед калорифером (сечение I-I) и определяют скорость движения
воздуха v
, м/с, из формулы динамического давления:
I
=
д
. (2.1)
По средней скорости потока находят объемный L, м3/c, и массовый G, кг/с,
расходы воздуха:
, = , (2.2)
где F
=
– площадь поперечного сечения воздуховода, м2;
I
ρ
– плотность воздуха, кг/м3.
36
1 4 7
t
t
T
T5 6
2 3 I
II
III
Рисунок 2.3 - Схема установки для испытания калорифера
Коэффициент теплопередачи калорифера:
=
где Q – количество теплоты, воспринятой воздухом (равно количеству
теплоты, отданной теплоносителем), Вт;
∆t
– средняя разность температур теплоносителя и воздуха, °С;
cp
F – поверхность нагрева калорифера, м
Количество теплоты, отданной теплоносителем (водой):
=
Количество теплоты, воспринятой воздухом:
= (
, (2.3)
ср
2
(F = 30,4 м2):
(
Т
г
к
)
Т
. (2.4)
о
)
, (2.5)
н
где G – массовый расход воздуха, кг/с;
– массовый расход теплоносителя (воды), кг/с;
G
т
с, ст – массовая теплоёмкость соответственно воздуха и воды, кДж/(кг⋅°С);
Т
,То – температура воды соответственно до и после калорифера, °С;
г
,tк – температура воздуха соответственно до и после калорифера, °С.
t
н
37
Средняя разность температур:
ср
б
=
,
м
. (2.6)
б
м
Таким образом, для определения коэффициента теплопередачи
калорифера экспериментальным путём необходимо:
1. Определить количество теплоты, отданной теплоносителем воздуху (для
этого измеряются: количество воздуха, прошедшего через калорифер, а также
температуры воздуха и теплоносителя до и после калорифера).
2. Найти среднюю разность температур по методике, изложенной выше.
Измерение количества воздуха и температур воздуха и теплоносителя
производится при установившемся режиме, который обеспечивается запуском
установки за 20-30 мин до начала измерений.
Данные измерений и их обработки сводятся в таблицу 2.1.
Значение коэффициента теплопередачи, полученное опытным путём,
следует сравнить со значением, найденным аналитически.
Для пластинчатых калориферов коэффициент теплопередачи определяется
по формулам (при теплоносителе воде):
К = 15,24 (
К = 11,05 (
)
,,
)
, при w = 0,02÷0,25 м/с; (2.7)
, при w = 0,25÷1,0 м/с. (2.8)
,,
где v – средняя скорость движения воздуха в живом сечении калорифера,
м/с;
ρ
– плотность воздуха, кг/м3;
ρ
– массовая скорость воздуха, кг/(с⋅м2);
v
w – скорость движения воды в трубках калорифера, м/с.
38
Данные
1 2 3 4 5
6
Температура воздуха до
Температура воздуха после
Температура теплоносителя до
Температура теплоносителя
5
Средняя разность температур
∆tср
°С
6
Динамическое давление
Рд
Па
7
Средняя скорость воздуха
vср
м/с
Площадь сечения (I)
9
Расход воздуха
L
м3/с
Количество теплоты,
11
Расход теплоносителя
Gт
кг/с
Коэффициент теплопередачи
Коэффициент теплопередачи
Таблица 2.1 – Результаты измерений и расчетов
№
Наименование величин
п/п
1
калорифера
2
калорифера
3
калорифера
4
после калорифера
Обозначен
ие величин
t
н
tк
tг
tо
Ед. изм.
°С
°С
°С
°С
Способ
измерений
определения
и расчетов
8
воздуховода
10
полученное воздухом
12
(экспериментальный)
13
(аналитический)
Массовая скорость воздуха и скорость движения воды:
где fжв – площадь живого сечения калорифера для прохода воздуха,
2
,
м
=
жв
FI м2
Q Вт
К Вт/(м2⋅°С)
; =
К
т
2
Вт/(м
⋅°С)
, (2.9)
жт
(f
= 0,354 м2);
жв
– площадь живого сечения калорифера для прохода воды, м2,
f
жт
= 0,0092 м2).
(f
жт
39
1. Устройство калорифера.
2. Классификация калориферов.
3. Схемы обвязки калориферов по воздуху.
4. Схемы обвязки калориферов по теплоносителю.
5. Причины замерзания калорифера.
6. Что называется коэффициентом теплопередачи калорифера.
7. От чего зависит коэффициент теплопередачи калорифера.
8. Уравнение теплового баланса для калорифера.
9. Что такое массовая скорость воздуха.
Контрольные вопросы
40