Файл: В.В. Назаревич Калориферная установка.pdf

27

5.2. Расчет и выбор калориферов

Правильный подбор калориферной установки должен обеспечить минимум приведенных затрат, причем подбор должен увязываться с расчетом общего расхода воздуха в системе вентиляции и выбором вентилятора.

Для выбора калориферов используют исходные данные:

-расход нагреваемого воздуха Lв, м3/с;

-начальные и конечные температуры воздуха tв′ , tв′′, °С. Началь-

ную температуру принимают по данным СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика". Для условий Кузбасса tв′ = -55°С [4];

-температуры греющей воды в подающем и обратном трубопроводах I контура системы теплоснабжения tвд′ , tвд′′ , °С;

-температуры промежуточного низкозамерзающего теплоносителя II контура системы теплоснабжения tт′ , tт′′ , °С.

Порядок расчета

Определяют расчетный расход тепла для нагрева подаваемого в систему воздуха в заданных интервалах температур или тепловую

мощность калориферной установки

Qp Lвсрв ( tв′′ −tв′ ),

где Lв – объемная производительность вентилятора, м3/с; срв – удель-

ная массовая изобарная теплоемкость воздуха в интервале рассматриваемых температур, принимают из таблиц [6], Дж/(кг·К); ρв – плот-

ность при конечной температуре воздуха после калориферов, кг/м3; tв′ , tв′′ – начальная и конечная температуры воздуха, °С.

Определяют расчетный массовый расход промежуточного теплоносителя, обеспечивающий расчетную тепловую мощность калориферной установки:

где срт – удельная массовая изобарная теплоемкость промежуточного теплоносителя, принимают из таблиц [6], Дж/(кг·К); ρт – плотность теплоносителя II контура, кг/м3.

28

Расчет количества секций в установке находим графоаналитическим способом по точке пересечения расходной и термодинамической характеристик проектируемой калориферной установки (рис. 5.2).

( ρV ),

кг/(м2·с)

( ρV )′= f ( L,n )

расходная

( ρV ) = f ′( Qp ,∆t,tm , fm

Б термодинамическая

( ρV )раб

п, шт.

Рис. 5.2. Графоаналитический расчет количества калориферных секций по характеристикам установки:

Б – точка расчетного рабочего режима

где ( ρV ) – массовая скорость воздуха, проходящего через калорифе-

ры, кг/(м2·с); m – количество секций, последовательно соединённых в стояке, шт.; n – количество стояков, параллельно включенных на сеть теплоснабжения, шт.; N – общее число секций в установке, N = m / n , шт.; срт – средняя, массовая изобарная теплоёмкость теплоносителя,

Дж/(кг·К); Fс – поверхность теплообмена секции, м3; fт, fв – живое

сечение секции, соответственно, по теплоносителю и по воздуху, м2; A, a , b – постоянные коэффициенты, показатели степеней в выраже-

нии для расчета коэффициента теплопередачи, K = A( ρV )a (Wm )b

29

(табл. 5.2); Wm – скорость прохождения греющего теплоносителя по трубкам секции, м/с; ∆tт – температурный диапазон теплосъёма с

промежуточного теплоносителя, °С; ∆t – температурный напор между воздухом и теплоносителем на калориферной секции, °С.

Рис. 5.3. График определения температурного напора между теплоносителями на калориферных секциях

При расчете характеристик установки для нахождения условий пересечения характеристик (совместное решение уравнений 5.1 и 5.2) в

точке А следует варьировать перемещенными ∆tт, ∆t , ( ρV ) и с. Температура теплоносителя tm′ не должна превышать 90°С, массовая ско-

рость истока воздуха, проходящего через калориферные секции, должна находиться в пределах ( ρV ) = (3÷5) кг/(м2·с) [4], скорость теплоно-

сителя по теплообменным трубкам в пределах ( ρV ) = (0,2÷0,4) м/с [4]. Для расчетного количества секций ( N p ) проводим проверочный

расчет - расчетная скорость теплоносителя по трубкам секции

- расчетная массовая скорость воздуха

- коэффициент теплопередачи

K = A( ρV )a(Wт )b , Вт/(м2·К); - число секций в установке

N ′= KQ∆ptFc , шт.

При правильном решении должны получить равенство N p = N ′.

30

5.3. Промежуточный теплообменник

Для подогрева промежуточного низкозамерзающего теплоносителя в двухконтурной системе теплоснабжения калориферной установки используются водоподогреватели.

Наибольшее распространение получили кожухотрубные скоростные секционные водоводяные подогреватели ОСТ 34588-68, 34602-68, 34603-68, которые выпускаются двух типоразмеров, отличающихся диаметром стального корпуса и числом латунных трубок [7].

В этих подогревателях теплопередача осуществляется через металлическую поверхность, теплоносители друг от друга изолированы и тем самым обеспечивается наибольшая надежность и простота обслуживания.

Кожухотрубный подогреватель состоит из стального цилиндрического корпуса с патрубками для входа и выхода теплоносителя, трубного пучка, вставленного в корпус и состоящего из трубок малого диаметра от 16 до 30 мм, развальцованных или обваренных в трубных решетках, и камеры-крышки с патрубками для входа и выхода теплоносителя из трубного пучка. Таким образом, один теплоноситель внутри трубок, а другой снаружи – между корпусом и трубками.

Кожухотрубные теплообменники могут быть одноходовыми и многоходовыми (двух, четырех). Чтобы вход и выход теплоносителя был с одного конца аппарата, число ходов делают четным.

Теплообменные трубки трубных пучков могут быть стальными и латунными. Пучки труб обычно связаны каркасом в виде перегородок, которые предотвращают единовременно и прогиб трубок.

Для снижения температурных напряжений аппараты снабжаются компенсаторами температурных удлинений, которые могут иметь раз-

табл. 5.5.

Наряду с кожухотрубными начали применять пластинчатые теплообменники – водоподогреватели конструкции УкрНИИхиммаша [8].

Пластинчатые теплообменники являются разновидностью рекуперативных теплообменных аппаратов.

31

Рис. 5.4. Скоростные водонагреватели:

а− кожухотрубный; б − пластинчатый;

1– кожух; 2 – патрубок; 3 – фланцевое соединение; 4 – фланец; 5 – теплообменные трубки;

6 – трубная доска; 7 – переходной патрубок; 8 - калач

Отличительной особенностью их конструкции является форма поверхности теплообмена в виде тонких гофрированных металлических пластин, образующих щелевидные каналы, по которым движутся теплоносители: с одной стороны – греющий, с другой – нагреваемый. Гофрирование поверхностей пластин производится с целью создания искусственной турбулизации сред при сравнительно небольших дополнительных затратах энергии; при этом обеспечивается значительный рост теплоотдачи.

Основные типы пластин − 0,3, 0,6 и 0,5П − различаются между собой толщиной, площадью поверхности нагрева (габаритами), взаимным расположением, а также высотой и количеством гофр.