Глава 10. Теплообменные аппараты

10.1. Воздухонагреватели и калориферы

Воздухонагреватели и калориферы - это поверхностные теплообменные аппараты, предназначенные для нагрева приточного воздуха в системах вентиляции, кондиционирования воздуха, систем воздушного отопления и воздушно-тепловых завес.

Для удобства определения назначения теплообменника условно принято называть воздухонагревателями теплообменные аппараты для систем кондиционирования воздуха, а калориферами – теплообменные аппараты для систем вентиляции, воздушного отопления и воздушно-тепловых завес.

10.2. Классификация калориферов

Классификация отечественных теплообменников.

1. По виду теплоносителя:

- огневые;

- водяные;

- паровые;

- электрические.

2. По движению теплоносителя:

- одноходовые (теплоноситель – вода или пар);

- многоходовые (теплоноситель – вода).

3. По виду оребрения:

- пластинчатые;

- спирально-навивные;

- накатные (биметаллические).

4. По числу трубок по ходу движения воздуха:

- малой модели (2 трубки), имеют толщину 180 мм;

- калориферы средней модели (3 трубки), имеют толщину 180 мм;

- калориферы большой модели (4 трубки), имеют толщину 220 мм.

5. По материалу:

- стальные;

10.3. Классификация воздухонагревателей

Кондиционеры и приточные камеры выпускаются следующими фирмами: «ВЕЗА», «Воздухотехника», «КОРФ» (Москва), «Петроспект» (Санкт-Петербург).

Классификация отечественных кондиционеров.

1. По виду теплоносителя:

- водяные;

- электрические;

- паровые.

2. По движению теплоносителя: многоходовые.

3. По виду оребрения: накатные.

4. По числу трубок по ходу движения воздуха:

- однорядные 1R;

- полуторядные 1,5R;

- двурядные 2R.

5. По материалу: биметаллические (сталь + алюминий, медь + алюминий)

10.4. Основные элементы калориферов

К основным элементам калориферов относятся:

1. Входной патрубок;

2. Распределительный коллектор;

3. Трубки калорифера;

4. Оребрение;

5. Сборный коллектор;

6. Выпускной патрубок;

Рис. 57

Если давление в системе небольшое, то теплоноситель лучше подводить сверху.

7. Перегородки, обеспечивающие изменение направления хода теплоносителя.

Рис. 58

Паровые калориферы все одноходовые, их отличительная особенность – расположение входного и выпускного патрубков с верхней и нижней стороны. У многоходовых водяных калориферов входной и выпускной патрубку находятся с боковых сторон.

Площадь, которая не занята трубками или оребрением называется площадью живого сечения для прохода воздуха f_в, м².

Площадь поперечного сечения трубок одного хода – площадь живого сечения трубок (площадь живого сечения для прохода теплоносителя) f_тр, м².

Суммарная площадь трубок и оребрения калорифера называется площадью теплоотдающей поверхности калорифера или нагревателя, F_к, м²

10.5. Основные конструкции калориферов и воздухонагревателей

Существующие в настоящее время калориферы имеют расположение трубок в шахматном, коридорном или зигзагообразном порядке (рис.59).

Рис. 59

Оребрение трубок калориферов: пластинчатое, состоящим из пластин прямоугольной, круглой или овальной формы; спирально-навивное, накатное (рис. 60).

Рис. 60

Пластинчатые калориферы состоят из металлических трубок, на которые надеты пластины различной формы.

Спирально-навивные калориферы имеют оребрение в виде металлической пластины, навитой вокруг металлической трубки.

Накатные калориферы – на металлическую трубку или трубку из другого материала надета алюминиевая трубка, которая впоследствии прокатана на вальцах.

Разновидность оребрения обеспечивает различный удельный тепловой поток для выпускаемых моделей калориферов.

Воздухонагреватели, выпускаемые для кондиционеров серии КТЦ-3: однорядные, полуторорядные и двурядные (рис. 61).

Рис. 61

У воздухонагревателей, выпускаемых фирмой «ВЕЗА», трубки располагаются в шахматном порядке и, в зависимости от требуемого потока для нагрева воздуха, - от одно- до четырехрядных.

Калориферы малой и средней моделей имеют толщину (длину) калориферной сетки 180 мм, а большой модели – 220 мм.

Все калориферы для кондиционеров КТЦ-3 имеют толщину секции воздухонагревателя 180 мм. У воздухонагревателей фирмы «ВЕЗА» толщина (длина) калориферной секции зависит от производительности кондиционера:

• от 1600 до 8000 м³/ч включительно – секция воздухонагревателя имеет длину δ = 320 мм;

• от 10000 до 40000 м³/ч включительно – секция воздухонагревателя имеет длину δ = 360 мм;

• от 50000 до 100000 м³/ч включительно – секция воздухонагревателя имеет длину δ = 400 мм.

Электрические воздухонагреватели фирмы «ВЕЗА» марки ТЭНР имеют длину секции при тех же производительностях соответственно 380, 420 и 460 мм.

Воздухонагреватели имеют оребрение только биметаллическое (т.е. накатные). У кондиционеров КТЦ-3: сталь + алюминий, у кондиционеров фирмы «ВЕЗА-6» медь + медь.

В настоящее время выпускаются следующие основные маркировки отечественных калориферов.

Паровые пластинчатые (7÷12):

К3ПП – средняя модель;

К4ПП – большая модель;

КПС-П – калорифер средней модели;

КПБ-П – калорифер большой модели.

Водяные пластинчатые (6÷12):

К3ВП – водяной средней модели;

К4ВП – водяной большой модели;

КВС-П – водяной средней модели;

КВБ-П – водяной большой модели;

КСк-3 – водяной биметаллический средней модели;

КСк-4 – водяной биметаллический большой модели;

Все приведенные выше воздухонагреватели являются пластинчатыми, сталь + сталь. Калориферы КСк-3 и КСк-4 (Кострома) являются биметаллическими: сталь + алюминий.

До 1996 года выпускались калориферы СТД, они имели металлические пластины овальной формы (сталь + сталь).

Калориферы одной и той же модели, но с разными теплоносителями (К3ПП и К3ВП) имеют одинаковые габаритные размеры, одинаковую площадь теплоотдающей поверхности F_к, одинаковую площадь живого сечения для прохода воздуха (f_в), но различную площадь живого сечения для прохода теплоносителя (f_тр), и различное расположение входного и выпускного патрубков для теплоносителя.

Воздухонагреватели для кондиционеров КТЦ-3 выпускаются 2-х марок: ВН (перекрывает всю площадь поперечного сечения кондиционера) и ВНО (воздухонагреватель с обводным каналом) (рис.62).

Рис. 62

При подборе воздухонагревателей для конкретных параметров воздуха внутри и снаружи помещения варьировать можно либо марку воздухонагревателя (ВН или ВНО), либо их рядность, т.к. для типовых серий кондиционеров КТЦ-3 (кондиционер тепловой центральный) имеются строго определенные размеры и для каждой секции воздухонагревателя типового кондиционера существует ограниченный строго определенный набор воздухонагревателей ВН или ВНО.

Набор воздухонагревателей для кондиционеров конкретной производительности приведен в каталогах или справочнике проектировщика.

ВНВ – воздухонагреватель водяной

ВНП – воздухонагреватель паровой

ТЭНР – теплоэлектронагреватель с регулируемым теплообменом

КВН – канальный воздухонагреватель

Для воздухонагревателей кондиционеров фирмы «ВЕЗА» выпускаются ВНВ, ВНП и ТЭНР. Для канальных (подвесных) кондиционеров ККП воздухонагреватели имеют марку КВН.

Каждая марка воздухонагревателей имеет 5 групп цифр, характеризующих их габаритные размеры для соответствующих типовых секций по производительности кондиционеров.

ВНВ и ВНП одного и того же базового размера отличаются только расстоянием между входным и выходным патрубками и площадью живого сечения для прохода теплоносителя. У ВНП входной и выходной патрубки располагаются с боковой стороны, но расстояния у них меньше, чем у однотипных с ними ВНВ.

У ТЭНР трубчатые воздухонагревательные элементы (рис.63) соединены по группам, для того чтобы регулировать теплообмен (тепловую мощность воздухонагревателя).

В настоящее время выпускаются калориферы марки СФО, но их применение строго ограничено определенными типами помещений и сооружений. Электрокалориферы для воздушного отопления используются при строгом технико-экономическом обосновании.

Рис. 63