9.1.1. Пароповітряні нагрівники

Пароповітряні нагрівники переважно одноходові щодо руху пари і з вертикальним розміщенням труб. Для забезпечення розрахункових характеристик пара повинна рівномірно розподілятись по трубах, а конденсат безпосередньо відводитись з них. Рівномірне розподілення пари потрібне для забезпечення рівномірності підігрівання повітряного потоку і для зменшення небезпеки замерзання конденсату в нижній частині нагрівника при невисоких навантаженнях (навантагах).

9.1.2. Водоповітряні теплообмінники

В цих теплообмінниках також повинні бути забезпечені рівномірність розподілення водного і повітряного потоків. Існують різні способи конструкційного виконання водяних ходів, які забезпечують достатньо рівномірне розподілення цих потоків при сприйнятних втратах тиску. Охолодники, які живляться артезіанською водою, повинні забезпечувати можливість очищення внутрішньої поверхні труб від піску та інших посторонніх домішків.

Водоповітряні теплообмінники, для збільшення їх теплопередачі, інколи оснащують турбулізаторами водяних потоків, які розміщуються всередині труб. Теплообмінники цього типу необхідно захищати водяними фільтрами від внутрішнього забруднення.

Всі види теплообмінників повинні допускати повне спорожнювання їх від води.

9.1.3. Вибір теплообмінника

При виборі теплообмінника потрібно враховувати: його призначення (явне підігрівання, явне охолодження, охолодження з осушенням, можливість випаданню інію); початкові параметри повітря (температури по сухому і мокрому термометрах; густина; барометричний тиск на висоті встановлення; вміст пилу, агресивних і небезпечних газів); потрібні кінцеві параметри повітря; характеристики тепло- і холодоносія (початкові температура і тиск; допускні зниження (або підвищення) температур і тисків); максимально допускну швидкість повітря для забезпечення винесення вологи; допускні втрати тиску повітряного потоку, які впливають на потужність приводу вентилятора; характер трубних підведень тепло- і холодоносія (розміри, розміщення, вид трубного обв’язування, забезпечення тиску і спускання рідини, можливість очищення внутрішніх поверхонь при живленні артезіанською водою); конструкцію приєднання до повітропроводів; конструкційні особливості власне теплообмінників (матеріяли колекторів, труб, оребрення; число рядів труб і їх розташування; тип і крок ребер); дренажні пристрої (піддони; дренажний лоток, труби і отвори); розділення теплообмінників на секції для полегшення регулювання і монтажу (число секцій і рядів); тиск повітря в місці приєднання до повітропроводів (чи каналів) і врахування можливого витікання повітря через нещільності кожуха теплообмінника, що особливо важливо при розміщенні теплообмінника на нагнітальній стороні вентилятора високого тиску; економічна доцільність у взаємозв’язку із вентиляційною системою, тобто повітряних потоків і потоків тепло (холодо) носіїв з урахуванням витрат, перепадів температур і тисків, потужності вентиляторів і насосів.

Розрахунок і добір теплообмінників для нагрівання повітря, його охолодження і осушення поданий в [4].

Водоповітряні і пароповітряні підігрівники зазвичай розраховують, приймаючи наступні граничні величини: швидкість повітряного потоку у фасадному перерізі 2,5...3,8 м/с (до 7,6 м/с) [5]; вагова швидкість у живому перерізі міжтрубного простору 3...8 кг/(м²·с) [4]; температуру гарячої води в системах теплопостачання низького тиску 70...95 ^оС, а в системах високого тиску - до 150 ^оС; швидкість води 0,6...2,1 м/с; опір по воді до 30 кПа; опір по повітрю 50...125 Па (до 250 Па в системах вентилювання виробничих приміщень).

Щоби забезпечити стійке регулювання теплопродуктивності і знизити небезпеку замерзання при малих навантагах (навантаженнях), перепад температур повітря в калорифері попереднього підігрівання обмежують 17 ^оС [5]. За необхідності підігрівання на більший перепад температур встановлюють послідовно по руху повітря два калорифери. Щоби зменшити небезпеку замерзання конденсату в парових калориферах, які регулюються по теплоносію, краще, якщо площа їх тепловіддавальної поверхні є меншою, а не більшою від розрахункової. Калорифери попереднього підігрівання зазвичай одно- або дворядні.

Калорифери вторинного підігрівання часто приймають із завищеною на 10...20 % площею тепловіддавальної поверхні для того, щоби забезпечити швидке нагрівання повітря при запусканні повітроготувальника в дію. Кількість рядів труб в калориферах вторинного підігрівання, в напрямку руху повітряного потоку, не більше чотирьох.

Теплова потужність (теплопродуктивність) водоповітряного нагрівника для підігрівання повітряного потоку з витратою [м³/год], визначають за формулами:

кВт , (9.1)

або

кВт (9.2)

де – температура повітряного потоку, відповідно, до і після нагрівника, ^оС; – ентальпії повітря, відповідно, до і після нагрівника, кДж/кг; – густина повітря, кг/м³; кДж//кг·К) – питома теплоємність сухого повітря.

Рис. 9.1. Схема процесу сухого нагрівання повітряного потоку в І-d діаграмі

Якщо потрібно підігрівати значний за витратою повітряний потік на невелику різницю температур, то економічно доцільним може бути використання невеликого за розмірами повітронагрівника з обвідним повітропроводом (каналом) і клапаном регулювання витрати в ньому; при цьому в повітронагрівнику відбувається глибоке підігрівання тієї частини повітряного потоку, що протікає крізь нього.