Расчет водяных калориферов

 
 
 
 
 
 
 
 
 

       7 ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ПОДБОРЕ

 

       7.1 Тепловой баланс

       Q₁=Q₂, Вт,

       где

       Q₁ – тепло подводимое к изделию, Вт:

• для изделий с теплоносителем «вода» Q₁=G_w´с_w´(tw₁- tw₂)=К_w´F_к´Dt;
• для изделий с теплоносителем «пар» Q₁=G_п´ =К_s´F_к´Dt;

       Q₂ – тепло отводимое от изделия, Вт

       Q₂=G_в´с_в´(tв₂- tв₁);

       tw₁, tw₂, tв₁, tв_2, ts – температуры воды и воздуха на входе и выходе соответственно и температура пара, °С;

       G_w, G_п, G_в – расход воды, пара и воздуха соответственно, кг/с;

       с_w, с_в – теплоёмкость воды и воздуха соответственно, Дж/(кг´К);

        - скрытая теплота парообразования,  Дж/кг;

       К_w, К_s – коэффициент теплопередачи водяного или парового изделия соответственно, Вт/(м²´К);

       Fк – поверхность нагрева изделия, м²;

       Dt – средний температурный напор, °С.

       Теплофизические свойства теплоносителей принимаются  по таблицам физических свойств воздуха, воды и пара при средней температуре (среднеарифметическое значение) среды.

       7.2 Средний температурный напор:

       - для теплоносителя «вода» при        

                                                       при        

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       - для теплоносителя «пар» 

                                                                                     

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       7.4 Запас поверхности нагрева (мощности)

         , %

       Запас поверхности нагрева рекомендуется 10…20 %.

       При получаемом большом или меньшем  запасе рекомендуется принимать  другой воздухонагреватель и произвести расчёт вновь.

       8 ПРИМЕРЫ ПОДБОРА

 

       8.1 Подобрать калорифер модели КСк…-50А для нагрева Gв=12000 кг/ч воздуха от tв₁=минус 35 °С до tв₂=25 °С. Теплоноситель – вода с температурами (температурный график) на входе tw₁₌150 °С и tw₂=70 °С на выходе из калорифера. Дополнительные физические величины (теплоёмкость, плотность) принимаем по таблицам теплофизических свойств воды на линии насыщения и сухого воздуха.

       Решение:

       Составляем  уравнение теплового баланса  по воздушной стороне и определяем тепловую мощность

        Вт

       Рассчитываем  расход воды

         кг/с

       Принимаем массовую скорость воздуха в набегающем потоке (во фронтальном сечении) (nr)_н=3,6 кг/(м²´с), и по условию неразрывности определяем необходимую площадь фронтального сечения

         м²

       Калориферов с такой площадью живого сечения  нет (см. Таблицу 3). Принимаем два калорифера КСк3-9-50А с площадью фронтального сечения ¦в=0,455 м², живым сечением по воде ¦w=0,00084 м², площадью нагрева Fк=15,2 м² и включаем их по воздуху параллельно.

       Определяем  массовую скорость воздуха

         кг/(м²´с)

       Определяем  скорость воды в трубках (принимаем  последовательное соединение калориферов).

        м/с

       Рассчитываем  коэффициент теплопередачи

       К_w=44,7 ´ (nr)_н^0,405 ´ w^0,155= Вт/(м²´К)

       Определяем  температурный напор

        < 1,8

         °С

       Определяем  тепловую мощность двух калориферов КСк3-9-50А

         Вт » 252,4 кВт

       Запас площади поверхности составит

        %

       Запас площади поверхности превышает  рекомендуемый диапазон. Принимаем калориферы с меньшей площадью поверхности нагрева КСк3-8-50А и производим новый расчёт (площадь фронтального сечения ¦в=0,392 м², площадь поверхности нагрева Fк=13,1 м², длина теплоотдающего элемента L=0,780 м (см. Таблицу 4).

       Определяем массовую скорость воздуха

         кг/(м²´с)

       Скорость  воды в трубках остаётся прежней.

       Рассчитываем  коэффициент теплопередачи

       К_w=44,7 ´ (nr)_н^0,405 ´ w^0,155= Вт/(м²´К)

       Определяем  тепловую мощность двух калориферов КСк3-8-50А

         Вт » 237,1 кВт

       Запас площади поверхности составит

        %

       Уточняем  расход воды

         кг/с

       Аэродинамическое  сопротивление калорифера

       DР_а=4,60 ´ (nr)_н^1,916=4,60´4,52^1,916=82,8 Па

 

       8.2 Подобрать воздухонагреватель модели КПСк…-50А для нагрева Gв=4000 м³/ч воздуха от tв₁=минус 10 °С до tв₂=70 °С. Теплоноситель – сухой насыщенный пар давлением                  10 кгс/см². Воздухонагреватель работает без переохлаждения конденсата.

       Дополнительные физические величины (теплоёмкость и плотность воздуха, температура пара и скрытая теплота парообразования) принимаем по таблицам теплофизических свойств сухого воздуха и сухого насыщенного пара.

       Решение:

       Массовый расход воздуха

         кг/ч

       Составляем  уравнение теплового баланса  по воздушной стороне и определяем тепловую мощность

        Вт

       Рассчитываем  расход пара

         кг/с

       Принимаем массовую скорость воздуха в набегающем потоке (во фронтальном сечении) (nr)_н=3,6 кг/(м²´с), и по условию неразрывности определяем необходимую площадь фронтального сечения

         м²

       Принимаем воздухонагреватель КПСк37-50А с площадью фронтального сечения ¦в= 0,392 м², площадью нагрева Fк=13,1 м², длиной теплоотдающего элемента L=0,780 м (см.          Таблицу 4).

       Определяем  массовую скорость воздуха

         кг/(м²´с)

       Рассчитываем  коэффициент теплопередачи

       К_s=47,5 ´ (nr)_н^0,401 ´ L^-0,068=47,5´3,80^0,401´0,78^-0,068=82,5 Вт/(м²´К)

       Определяем  температурный напор

        ºС

       Определяем  тепловую мощность воздухонагревателя 

         Вт » 148,8 кВт

       Запас площади поверхности составит

        %

       Запас площади поверхности превышает  рекомендуемый диапазон. Принимаем воздухонагреватель с меньшей площадью поверхности нагрева КПСк37-50А и производим новый расчёт (площадь фронтального сечения ¦в=0,329 м², площадь поверхности нагрева Fк=11,0 м², длина теплоотдающего элемента L=0,655 м (см. Таблицу 4).

       Массовая скорость воздуха

         кг/(м²´с)

       Коэффициент теплопередачи

       К_s=47,5 ´ (nr)_н^0,401 ´ L^-0,068=47,5´4,53^0,401´0,655^-0,068=89,6 Вт/(м²´К)

       Тепловая  мощность

         Вт » 135,7 кВт

       Запас площади поверхности составит

        %

       Уточняем расход пара

         кг/с

       Аэродинамическое  сопротивление 

       DР_а=4,60 ´ (nr)_н^1,916=4,6×4,53^1,916=83,1 Па

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      9 Производительность по воздуху

 

      Таблица – 13