5 Підбір калориферів

При підборі калориферної установки визначається тип і номер калорифера чи декількох калориферів, які забезпечують потрібне нагрівання повітря. При проектуванні вентиляційних систем громадських та адміністративних будинків розрахунковими є зовнішні зимові температури за параметрами Б.

Одночасно вибирається схема з’єднання калориферів по повітрю і теплоносієві та виявляється опір установки по повітрю й воді.

При теплоносії, котрим виступає вода, застосовують переважно багатоходові калорифери, для пари ― лише одноходові. При виконанні курсових і дипломних проектів із вентиляції громадських та адміністративних будинків рекомендується вибирати калорифери марок КВС-П і КВБ-П, описаних у [9, с.422-424] або КСК [12, с.235].

У випадках, коли використовується часткова рециркуляція повітря, рекомендується рециркуляційне повітря вводити в припливну установку перед фільтром, а отже, до калорифера. При цьому початкова температура повітря, що нагрівається, повинна бути визначена як температура суміші зовнішнього і рециркуляційного повітря.

Калориферна установка може бути підібрана в декількох варіантах. Найкращий варіант має задовольняти три вимоги:

1 Поверхня калориферної установки повинна мати запас у межах від 0 до 10% (це вимога [1]).

2 Масова швидкість повітря має бути близька до оптимальної (при якій річні приведені витрати будуть мінімальними). При цьому бажано, щоб загальні втрати тиску по повітрю не перевищували 120 Па, а по воді ― 0,5-0,8 м.в.ст.

3 Мінімальна швидкість руху води в трубках калорифера повинна бути не меншою ніж 0,12 м/с [1, п.4.73а]. Параметри води як теплоносія можуть сягати значень від 95/70 до 150/70 °С. При цьому перевагу необхідно надати багатоходовим калориферам із горизонтальним розміщенням труб.

Витрати тепла на нагрівання припливного повітря, Вт, визначаються за формулою

, (14)

де L – кількість нагрітого (припливного) повітря, м³/год;

с – масова теплоємність повітря, кДж/(кг^оС);

 – густина повітря при температурі t_K, кг/м³;

t_K – кінцева температура повітря після калориферної установки, ^оС;

t_З – початкова (зовнішня) температура повітря, що приймається за параметром клімату Б, ^оС.

Необхідна площа живого перерізу в калорифері для проходу повітря, м² ,

, (15)

де – масова швидкість повітря, кг/м²с, яка приймається за економічними міркуваннями в межах 3-8 кг/(м²с), для ребристих калориферів – 2-5 кг/(м²с).

За знайденим живим перерізом для проходу повітря, користуючись, наприклад, табличними даними [15, табл.VII.36] чи [8, додаток II], вибирають модель, номер і кількість калориферів, що встановлюються паралельно до напрямку руху повітря, а також відповідну йому дійсну площу живого перерізу по повітрю f_д та живого перерізу трубок по воді f_тр, м².

За f_д уточнюється масова швидкість повітря, кг/(м²с),

і розраховується швидкість води в трубках калорифера, м/с,

, (16)

де Q – витрата тепла на підігрів припливного повітря, Вт;

с_пов – теплоємність води, яка дорівнює 4,19 кДж/(кг^оС);

n – кількість калориферів, увімкнених паралельно по теплоносію;

f_ТР – живий переріз трубок калориферів по воді, м²;

t_Г, t_ЗВ – температура води в подавальній і зворотній магістралях відповідно, ^оС.

Необхідна площа поверхні нагрівання калориферної установки F_у, м² ,

, (17)

де К – коефіцієнт теплопередачі калорифера, Вт/(м^{2 о}С);

Т_сер – середня температура теплоносія, ⁰С,

,

T_{сер –} середня температура повітря, яке проходить через калорифер, ⁰С,

.

Загальна кількість калориферів n (у шт.) дорівнює

,

де F_к – площа поверхні нагрівання одного калорифера, прийнятого в розрахунку, м².

При підборі калориферів запас на розрахункову площу поверхні нагрівання обчислюють за формулою

. (18)

При запасі, більшому ніж 10%, необхідно застосувати іншу модель або номер калорифера і провести повторний розрахунок.

Опір проходу повітря калориферної установки визначається залежно від [15, табл.8.32] з урахуванням кількості рядів калориферів за напрямом руху повітря.

Для попереднього підбору калориферів (типу, компоновки, режиму роботи, параметрів теплоносія) можна застосовувати програму VENT. Шлях до програми: “розділ вентиляції”  “повітряно-теплові завіси”  “розрахунок калориферів”.

Приклад 11.

Спочатку вводимо дані, які надалі не будуть змінюватися.

РОЗРАХУНОК КАЛОРИФЕРІВ (теплоносій - вода)

Початкова температура повітря, °С -22

Кінцева температура повітря, °С 18

Витрати повітря (нагрітого), м³/год 5000

Розрахункова температура теплоносія в подавальному трубопроводі, °С 130

Розрахункова температура теплоносія у зворотному трубопроводі, °С 70

Далі з меню вибираємо необхідну марку калорифера .

Багатоходові:

5- сталеві з гофрованими пластинами і плоскоовальними трубками КВБ-П

Після цього вводимо дані, котрі будуть коригуватися в процесі підбору калорифера.

Оптимальна масова швидкість повітря (1,5-7), кг/(м² с) 5

Машина робить попередній розрахунок і видає повідомлення щодо конструювання калориферної установки.

Паралельно по повітрю встановлено 1 калорифер. (ряд калор.). Будемо коригувати?

<Enter> - Hі ; <Spase> - Так ; <Esc> - Вихід.

Можемо залишити запропонований машиною варіант. Вибираємо “Ні”. Машина аналізує результати розрахунку, і, якщо не виконується умова по швидкості теплоносія – запропонує меню для редагування.

ПОПЕРЕДНІЙ РОЗРАХУНОК

Дійсна масова швидкість повітря 4,6 кг/м² с

Швидкість води в трубках калорифера 0,1086 - менше ніж 0,12 м/с

Виберіть можливий варіант дій:

1 - збільшити витрати теплоносія до W=0,12 м/с;

2 - продовжити розрахунок із W=0,1086 м/с;

3 - змінити оптимальну масову швидкість;

4 - задати новий тип калориферів;

<Esc> - розрахунок з початку.

Виберемо невелике збільшення витрат теплоносія.

Паралельно по теплоносію встановити 1 ряд калориферів.

Будемо коригувати?

<Enter> - Hі ; <Spase> - Так ; <Esc> - Вихід.

Можемо залишити запропонований машиною варіант. Вибираємо “Ні”.

РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКУ КАЛОРИФЕРІВ (теплоносій - вода)

Застосовано калорифери КBБ-П номер 8

Загальна кількість калориферів, шт. 1

Аеродинамічний опір 101,4 Па

Гідравлічний опір 584 Па

Дійсна масова швидкість повітря 4,6 кг/м² с

Запас по площі теплообміну 6 %

Витрати повітря (нагрітого) 5,00 т.м³/год

Витрати повітря через байпас 0,00 т.м³/год

Початкова температура повітря -22,0 °С

Кінцева температура повітря 20,5 °С

Температура повітряної суміші 20,5 °С

Температура теплоносія в подавальному трубопроводі 130,0 °С

Температура теплоносія в зворотному трубопроводі 71,0 °С

Витрати теплоносія 1117 кг/год

Швидкість води в трубках калорифера 0,120 м/с

Редагування - <Enter>; для виходу - <Esc>; для друку - <P>;

№ калорифера - ; витрати теплоносія ; байпас <PageUp>/<PageDn>.

Температуру нагрітого повітря можемо підрегулювати, відкриваючи байпас. При цьому необхідно контролювати запас площі поверхні (збільшується). Можна зменшити витрати води – знизиться швидкість води в трубках калорифера. Можливо, доведеться змінити номер калорифера.

Остаточно результати підбору калорифера виглядають так.

РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКУ КАЛОРИФЕРІВ (теплоносій - вода)

Застосовані калорифери КBБ-П номер 5

Загальна кількість калориферів 1

Аеродинамічний опір 72,1 Па

Гідравлічний опір 551 Па

Дійсна масова швидкість повітря 3,7 кг/м² с

Запас по площі теплообміну 10 %

Витрати повітря (нагрітого) 5,00 т.м³/год

Витрати повітря через байпас 0,50 т.м³/год

Початкова температура повітря -22,0 С

Кінцева температура повітря 22,4 С

Температура повітряної суміші 18,0 С

Температура теплоносія в подавальному трубопроводі 130,0 С

Температура теплоносія в зворотному трубопроводі 56,6 С

Витрати теплоносія 841 кг/год

Швидкість води в трубках калорифера 0,20 м/с