10.2. Компоновка калориферов

При компоновке калориферной установки следует иметь ввиду, что все калориферы должны быть одинаковыми по типу, модели и номеру для равномерного распределения воздуха.

I) Калориферы по отношению и проходом через них воздуха могут быть соединены следующим образом:

1) Параллельное соединение – такая установка применяется, когда нужно нагреть большое количество воздуха на небольшой разности температур (рис. 10.3)

а) одноходовые б) многоходовые

Рис. 10.3 Параллельное соединение по воздуху

2) Последовательное соединение применяется при большой степени нагрева воздуха (на 2030⁰С на один ряд калорифера)

а) одноходовые б) многоходовые

Рис. 10.4 Последовательное соединение по воздуху

3) Комбинированное соединение применяется при большом расходе воздуха и большой степени его нагрева.

рис.10.5 Комбинированное соединение по воздуху

Для регулирования теплообмена калорифера и изменения степени нагрева воздуха предусматривают установку обводного клапана. Регулирование t_{притока} проводят путём открытия обводного клапана и пропуска через него некоторого количества холодного воздуха. Минус калорифера при паре состоит в том, что установка обводного клапана обязательна, а при воде не обязательна.

В водяных калориферах степень нагрева воздуха можно регулировать либо изменяя количество проходящего через калорифер теплоносителя, либо его температуру, применяя смесительный насос с системой автоматики.

II) По отношению к теплоносителю калориферы могут быть соединены:

- параллельно; при теплоносителе “пар” применяется только параллельное соединение;

- последовательно; при этом соединении более полно используется температурный напор;

- комбинированное соединение.

Схемы присоединения калориферов трубопроводам:

Рис. 10.6. Схемы присоединения воздухонагревателей к трубопроводам: 1 и 2 – при теплоносителе “пар” низкого давления с гидравлическим затвором; 3 и 4 – при теплоносителе “пар” высокого давления с конденсатоотводчиками; 5, 6, 7, 8 – водяных одноходовых; 9-16 – водяных многоходовых; 1-6, 9, 10 – параллельное присоединение к трубопроводам; 7, 8, 13, 14, 15 и 16 – последовательное присоединение.

10.3. Расчет калориферов и компоновка калориферной установки

В общественных зданиях чаще всего в качестве теплоноси­теля используется вода. В этом случае следует применять многоходовые калориферы с горизонтальным расположением трубок с целью уменьшения опасности замерзания.

При теплоносителе-воде рекомендуется последовательное присоединение калориферов, что приводит к увеличению скорости воды в трубах, а следовательно, и к увеличению коэффициента теплопередачи К. Из уравнения (10.7) видно, что увеличение К вле­чет за собой уменьшение площади поверхности нагрева.

Наиболее часто применяемыми калориферами в настоящее время являются стальные пластинчатые многоходовые калорифе­ры КЗВП (средняя модель), К4ВП (большая модель) и многоходо­вые пластинчатые калориферы модели КВС-П и КВБ-П, техниче­ские характеристики которых приведены в [9].

Для подбора калорифера необходимо иметь следующие данные:

- количество воздуха, нагреваемое в калорифере, м /ч, или (), кг/ч;

- значения температур подаваемого в калорифер воздуха, _н, °С;

- значение температуры воздуха после калорифера, _к ,°С;

- тип калорифера, выбранного согласно [ 9.табл.П.1-11-25].

Расчет и компоновка калориферной установки проводятся в следующей последовательности:

1) Определяется количество теплоты, необходимое для на­грева воздуха (тепловая нагрузка на калорифере), кДж/ч:

(10.1)

(10.2)

где - теплоемкость и плотность воздуха в кДж/(кг°С) и кг/м³

соответственно.

2) Рассчитывают требуемую площадь живого сечения для прохождения воздуха, м², задаваясь массовой скоростью воздуха

(\/р), кг/см²:

(10.3)

3) Пользуясь техническими характеристиками калориферов [9], подбирают номер и число установленных параллельно по воз­духу калориферов таким образом, что

(10.4)

где N - количество калориферов, установленных в 1 ряду кало­риферной установки и соединенных параллельно по воздуху;

f_д - действительная площадь одного калорифера, м

4) Определяют действительную массовую скорость (\/)_д воздуха в живом сечении калорифера, кг/м²

(10.5)

5) Рассчитывают количество воды, проходящей через 1 ка­лорифер, м³/с

(10.6)

где С- теплоемкость воды, кДж/(кг град);

,- температура воды на входе и выходе из калорифера,°С;

n - число калориферов, параллельно присоединяемых по те­плоносителю.

6) Находят скорость воды в трубах калорифера, м/с

, (10.7) где - живое сечение трубок одного калорифера по воде, м²

При расчете w и G_w рассматривают варианты включения ка­лориферов по теплоносителю и выбирают наиболее целесообраз­ную скорость воды, руководствуясь [9].

7) В таблицах [9,табл.11.11 - II - 25] для данного вида калори­фера выбирают или подсчитывают значение коэффициента теп­лопередачи К, кДж/(ч-м²).

8) Вычисляют площадь калорифера, необходимую для на­грева воздуха, м²:

(10.8) где t_Т - средняя температура теплоносителя, равная 0,5 (t_Г + t₀), C.

t средняя температура воздуха, равная 0,5 (t_Н+ t), °С.

9) Определяют общее количество калориферов в установке

(10.9) где F_к - площадь нагрева калорифера выбранной модели [9], м .

Как правило, предусматривают запас по площади, состав­ляющей 15-20%

Если в первом ряду N калориферов, то в последующих ря­дах расположено (N - N) калориферов.

Например, если при расчете получилось N = 3, N = 5, то в первом ряду будет установлено 3 калорифера, во втором ряду необходимо установить тоже 3 калорифера, т.е. к установке при­нимается

N= 6.

10) Определяют величину запаса по площади. %, как

(10.10)

Если суммарная площадь нагрева калориферов меньше требуемой, то её увеличивают путем замены средней модели на большую, либо установкой подобранной модели или меньшей в два раза последовательно по воздуху.

При запасе, превышающем 20%,часть подогретого воздуха направляют через обводной клапан, а часть - через калорифер с уменьшенной площадью нагрева. (Расчет при этом повторяется.)

11) Определяют аэродинамическое сопротивление калори­ферной установки по воздуху, Па

, (10.11)

где n - число рядов калориферов по ходу воздуха;

- сопротивление одного калорифера по воздуху, опреде­ляемое по [9,прил.2].

12) Определяют гидравлическое сопротивление Р_Г кало­риферов, пользуясь (9, рис,13.8, табл, 13.5].

Схема установки и соединения калориферов по теплоноси­телю и воздуху должна быть приведена в графической части кур­сового проекта.

Последовательность расчёта паровых калориферов аналогична вышеприведённой.

К особенностям расчёта можно отнести:

- неопределяемость скорости движения пара в трубках калорифера;

- расход пара определяется через теплоту конденсации на линии насыщения:

(10.12)