Практическая работа №__ Подбор калорифера
.pdfПодбор калорифера
Нагревание воздуха в приточных камерах вентиляционных систем производится в теплообменных аппаратах, называемых калориферами. В качестве греющей среды может использоваться горячая вода, пар, электроэнергия.
Установка калориферов по отношению к проходящему через них воздуху может быть параллельной и последовательной. При последовательной схеме увеличивается скорость воздуха, что приводит к 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. Если теплоноситель – вода, то 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 и теплоносителю, аэродинамическое и гидравлическое сопротивление.
Исходные данные
Исходные данные для расчета выбрать из таблицы 1 и таблицы 2 в соответствии с вариантом.
Таблица 1
Первая цифра |
Месторасположение |
Температура воздуха наиболее |
варианта |
здания, город |
холодной пятидневки, °С |
|
|
(СНиП 23-01-99) |
0 |
Майкоп |
-19 |
1 |
Ялта |
-6 |
2 |
Волгоград |
-25 |
3 |
Калуга |
-27 |
4 |
Кострома |
-31 |
5 |
Уфа |
-35 |
6 |
Воронеж |
-26 |
Таблица 2
Вторая |
Объем воздуха для |
Температура |
Температура |
|
цифра |
нагревания, L, м3/ч |
приточного воздуха, |
теплоносителя |
|
варианта |
|
t пр ,°С |
t гор, °С |
t обр , °С |
1 |
6500 |
14 |
150 |
65 |
2 |
5400 |
15 |
145 |
68 |
3 |
4800 |
16 |
140 |
70 |
4 |
6200 |
17 |
135 |
72 |
5 |
5700 |
18 |
145 |
62 |
6 |
3200 |
13 |
130 |
60 |
7 |
4400 |
14 |
148 |
72 |
8 |
7000 |
16 |
152 |
75 |
9 |
5200 |
17 |
142 |
67 |
0 |
6100 |
15 |
140 |
66 |
Примем данные для ознакомительного расчета
1.Объемный расход воздуха для нагревания L = 6800 м3/ч.
2.Теплоноситель – перегретая вода с параметрами t гор = 150 °С; t обр = 70 °С.
3.Температура приточного воздуха t пр = 13 °С.
4.Проектируемое здание расположено в г. Воронеж.
Порядок расчета
Расчётная температура наружного воздуха в холодный период для г. Воронежа
tнБ –26 °С.
Учитывая нагрев воздуха в вентиляторе на 1 °С, воздух в калориферах необходимо подогревать до температуры
tк tпр 1 13 1 12 С .
1. Расход теплоты, необходимой для нагревания приточного воздуха, определяем по формуле:
Q 0,28 L к с tк tн
где L – расход нагреваемого воздуха (для холодного периода года), м3/ч;
к – плотность воздуха, кг/м3, при температуре tк , °С;
с– удельная теплоемкость воздуха – 1,005 кДж/(кг·°С);
tн – температура воздуха до калорифера, °С, принимают равной tнБ для
холодного периода года;
tк – температура воздуха после калорифера, °С.
Плотность воздуха при tк ,°С находим по таблице 3.
Таблица 3 – Зависимость плотности воздуха от температуры
|
Температура, |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
|
t°C |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плотность, |
1,293 |
1,284 |
1,275 |
1,266 |
1,257 |
1,247 |
1,239 |
1,23 |
1,221 |
1,213 |
1,205 |
1,197 |
1,189 |
1,181 |
1,173 |
1,165 |
|
кг/м3 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q0,28 6800 1,239 1,005 12 ( 26) 90092 Вт .
2.Задаемся массовой скоростью ' из интервала 3 8 кг/(м2·с) и
находим площадь фронтального сечения калориферной установки для прохода воздуха по формуле:
|
|
|
f |
L к |
, |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
в |
3600 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
f |
6800 1,239 |
0,39 м2 . |
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
в |
3600 6 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
3. Используя таблицу 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Таблица 4 - Технические характеристики калориферов КСк3 |
||||||||||
Обозначение |
FН, м2 |
fв, м2 |
|
|
fтр, м2 |
|
А |
Размер калорифера: |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
длина × высота, м |
КСк 3–5 |
10,20 |
0,21 |
|
|
0,0008 |
|
11,20 |
0,42×0,5 |
||
КСк 3–6 |
13,26 |
0,27 |
|
|
0,000846 |
|
12,12 |
0,53×0,5 |
||
КСк 3–7 |
16,34 |
0,33 |
|
|
0,000846 |
|
12,97 |
0,65×0,5 |
||
КСк 3–8 |
19,42 |
0,39 |
|
|
0,000846 |
|
13,83 |
0,78×0,5 |
||
КСк 3–9 |
22,50 |
0,46 |
|
|
0,000846 |
|
14,68 |
0,9×0,5 |
||
КСк 3–10 |
28,66 |
0,58 |
|
|
0,000846 |
|
16,39 |
1,15×0,5 |
||
КСк 3–11 |
83,12 |
1,66 |
|
|
0,00258 |
|
34,25 |
1,7×1,0 |
||
КСк 3–12 |
125,27 |
2,49 |
|
|
0,0030 |
|
64,29 |
1,7×1,5 |
||
принимаем к установке один калорифер марки КСк 3–8 с параметрами
f в = 0,39 м2; fтр = 0,000846 м2; F н = 19,42 м2.
4. Находим действительную массовую скорость по формуле при установке одного калорифера:
где
где
|
L |
|
, |
|
|
||
3600 |
fв |
fв - суммарная площадь живого сечения калориферов, м2.
|
6800 1,238 |
6 |
кг |
, |
|
3600 0,39 |
|
м2 с |
|
5. Находим расход воды в калориферной установке по формуле:
Gж |
|
|
Q |
|
, |
|
|
|
|||
|
сж tгор |
tобр |
|||
|
0,28 |
|
|||
сж – удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг·°С); tгор – температура горячей (подающей) воды, °С;
tобр – температура обратной воды, °С.
Gж |
|
|
90092 |
|
960 кг / ч . |
|
|
|
|||
|
4,19 150 |
70 |
|||
|
0, 28 |
|
|||
6. Находим скорость воды в трубках калориферов по формуле:
|
|
тр |
|
|
Gж |
|
, |
|
|
|
fтр |
|
|
||||
|
|
|
|
1000 3600 |
||||
тр |
|
|
960 |
|
0,3152 м / с. |
|||
|
|
|
|
|||||
0,000846 1000 3600 |
||||||||
|
|
|
|
|||||
7. По найденным значениям и тр по таблице 5 находим коэффициент теплопередачи калорифера:
Таблица 5 - Данные для подбора воздухонагревателей КСк3
, |
|
Коэффициент теплопередачи k, Вт/(м2 °С) при скорости движения теплоносителя |
|
||||||||||
|
|
||||||||||||
кг/м2·с |
|
|
|
|
|
по трубам, тр м/с |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
1-2 |
|
1,5 |
|
24,2 |
26,69 |
28,58 |
29,98 |
31,14 |
32,11 |
32,96 |
33,69 |
34,35 |
34,98 |
36,07 |
|
2 |
|
28,8 |
30,27 |
32,41 |
34 |
35,31 |
36,42 |
37,37 |
38,2 |
38,96 |
39,67 |
40,9 |
|
2,5 |
|
31,9 |
33,36 |
35,72 |
37,46 |
38,91 |
40,13 |
41,18 |
42,1 |
42,93 |
43,72 |
45,07 |
|
3 |
|
34,6 |
36,13 |
38,68 |
40,58 |
42,14 |
43,47 |
44,6 |
45,6 |
46,5 |
47,35 |
48,82 |
|
3,5 |
|
36,1 |
38,65 |
41,39 |
43,42 |
45,09 |
46,51 |
47,72 |
48,79 |
49,75 |
50,66 |
52,23 |
|
4 |
|
39,5 |
40,98 |
43,88 |
46,03 |
47,8 |
49,3 |
50,59 |
51,72 |
52,74 |
53,71 |
55,37 |
|
4,5 |
|
41,6 |
43,12 |
46,18 |
48,44 |
50,3 |
51,89 |
53,24 |
54,43 |
55,5 |
56,52 |
58,27 |
|
5 |
|
43,7 |
45,16 |
48,35 |
50,72 |
52,68 |
54,33 |
55,75 |
57 |
58,12 |
59,19 |
61,02 |
|
5,5 |
|
45,6 |
47,08 |
50,41 |
52,88 |
54,92 |
56,65 |
58,13 |
59,42 |
60,6 |
61,71 |
63,62 |
|
6 |
|
47,4 |
48,91 |
52,38 |
54,94 |
57,06 |
58,85 |
60,39 |
61,74 |
62,95 |
64,11 |
66,1 |
|
6,5 |
|
49,1 |
50,66 |
54,24 |
56,9 |
59,09 |
60,95 |
62,54 |
63,93 |
65,2 |
66,39 |
68,45 |
|
7 |
|
51,8 |
52,32 |
56,03 |
58,77 |
61,03 |
62,95 |
64,6 |
66,04 |
67,34 |
68,58 |
70,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аэродинамиче- |
сопротивское - |
, Па |
лениеР |
||
|
|
К |
12,73
21,56
32,43
45,3
60,08
76,73
95,2
115,47
137,5
161,26
186,73
213,89
k = 52,77 Вт/(м2·°С).
8. Определяем требуемую поверхность нагрева и средние температуры теплоносителя и воздуха:
Fтр |
|
1,1 Q |
|
, |
||
|
|
|
||||
k tсрТ |
tсрВ |
|
||||
|
|
|
||||
где Q – расход теплоты для нагревания воздуха, Вт; tсрТ – средняя температура теплоносителя, °С;
tсрВ - средняя температура нагреваемого воздуха, °С
k – коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м2·°С)
tТ |
|
|
tгор tобр |
|
150 70 |
110 С , |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
ср |
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
t В |
|
|
tн tк |
26 12 7 С |
||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
ср |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
F |
|
|
|
|
1,1 90092 |
16,05 м2 . |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
52,77 110 |
( 7) |
|||||||||
тр |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||
9.Определяем общее число устанавливаемых калориферов и
действительную площадь поверхности нагрева:
n Fтр ,
FН
|
|
|
16, |
05 |
0,826 |
n |
19, |
42 |
|||
n округляем до ближайшего целого n =1
FД FН n ,
FД 19,42 1 19,42 м2 .
10. Запас площади поверхности нагрева калорифера
FД Fтр 100 ,
Fтр
19, 42 16,05 100 20,98% . 16,05
Запас поверхности нагрева должен быть не более 10 %. При избыточной тепловой мощности калориферной установки более 10 % следует применить другую модель или номер калорифера и произвести повторный расчет.
Для данного случая необходимо произвести перерасчет с выбором другого калорифера или нескольких калориферов с выбором конкретной системы подключения (параллельной или последовательной).
11. Аэродинамическое сопротивление калорифера определяем таблице 5 при = 6 кг/(м2·с):
Рк = 161,26 Па.
12. Гидравлическое сопротивление калорифера определяем при тр = 0,3152 м/с; А = 13,83 (таблица 4):
Pтр А тр2 ,
Pтр 13,83 0,31522 1,374кПа .