1. Определяем тепловой поток идущий на нагрев воздуха

Qв = 0,278∙V∙ρ∙Cp∙(tк – tн) (4.1)

где: V – объёмный расход воздуха, м³/ч;

ρ – плотность воздуха при температуре tк, кг/м³;

Ср = 1 кДж /(кг∙°С) – удельная изобарная теплоёмкость воздуха;

tк – температура воздуха после калорифера, °С;

tн – начальная температура воздуха, поступающего в калорифер, °С

tк будет ниже чем расчётная, поскольку имеют место теплоизбытки. Для её определения найдём тепловлажностное отношение

Температуру воздуха после калорифера для помещений без теплоизбытков следует принимать равной расчетной температуре внутреннего воздуха данного помещения, т.е tк=t_в: tк = 20°С

Плотность при этой температуре будет равна: ρ = 1,18 кг/м³

Qв = 0,278∙4040∙1,18∙(20 + 25) = 59637,6 (Вт)

2. Вычисляем площадь живого сечения (м2) калорифера для прохода воздуха:

f_р = V∙ρ / 3600∙(vρ)_p (4.4)

где: (vρ)_p - расчетная массовая скорость воздуха, принимаемая

равной 4...12 кг/(с м²);

f_р = 4040∙1,18 / 3600∙4 = 0,3 м²

Подбираем по таблице ([1] стр.30) модель и номер калорифера с площадью сечения по воздуху близкой расчетной.

Калорифер К3ПП -№8

Площадь живого сечения по воздуху которого f = 416 м²

Площадь живого сечения по теплоносителю f_тр = 0,0092 м²

Площадь поверхности нагрева F = 35,7 м²

3. Для выбранного калорифера вычисляем действительную массовую скорость воздуха:

vρ = V∙ρ / 3600∙f (4.5)

vρ = 40401,18 / 36000,354 = 3,2 кг/(см²)

Определяем скорость воды (м/с) в трубках калорифера:

w= Qв/[10³∙ρ_в∙с_в∙(t_Г – t_О) f_тр] (4.6)

где: ρ_в – плотность воды, принимаемая равной 1000 кг/м³;

с_в – удельная теплоёмкость воды, равная 4,19 кДж /(кг∙°С);

f_тр - площадь живого сечения трубок калорифера для прохода теплоносителя, м²

t_Г и t_О - температуры воды на входе в калорифер и выходе из него, С.

W = 59637,6 / [10³∙1000∙4,19∙ (95-70)∙ 0,0092] = 0,06 м/с

По графику [(рис.10) стр 31] находим значение коэффициента, и затем вычисляем коэффициент теплопередачи для выбранной модели калорифера

k= 23,8 Вт/(м²*С) и по формуле (4.7) ([1] стр.31)

4. Определяем фактический тепловой поток (Вт), передаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху по формуле:

Q_к = кF(t`_ср - t_ср) (4.7)

где: к - коэффициент теплопередачи, Вт/( м²С) ;

F - площадь поверхности нагрева калорифера, м²;

t`_ср- средняя температура теплоносителя, С; ([1] стр.32)

t_ср=(t_к+t_н)/2 - средняя температура нагреваемого воздуха, С: .

Для теплоносителя воды

t`_ср=(t_г+t_о)/2

t`_ср=(95+70)/2=82,5 С

t_ср=(20+(-25))/2= -2,5С

Q_к = 23,8 ∙35,7∙(82,5+2,5) = 72221 Вт

Проверим условие запаса по теплоотдаче Q_к = (1,15...1,2)Qв

Один калорифер обеспечивает необходимую теплоотдачу, таким образом:

Q_к.у. = 1∙Q_к = 1∙72221 = 72221

Определим запас по теплоотдаче:

(Q_к.у. – Qв)/ Qв = ((72221– 59637,67)/ 59637,67)*100% = 21%

Условие выполняется, следовательно, калорифер выбран правильно.

Поскольку свинарник находится вдали от населённого пункта для калорифера подберём из ПРИЛОЖЕНИЯ 1 водогрейный котёл типа КВ-Г-0,4-95Н с теплопроизводительностью 0,4 МВт с КПД = 91%. В виде топлива будем использовать природный газ.