Основные формулы используемые при подборе калориферов

5.1 Тепловой баланс: Q₁= Q₂, Вт

Где Q₁- подводимое к изделию, Вт

· Для изделий с теплоносителем «вода» Q₁=G_w∙ c_w∙ (t_w1- t_w2) = K_w∙F_k∙Δt;

· Для изделий с теплоносителем «пар» Q₁=G_п∙ r_n= K_s∙F_k∙Δt;

Q₂-тепло отводимое от изделия, Вт

Q₂ = G_в∙с_в∙ (t_в2– t_в1);

t_w1, t_w2, t_в1, t_в2, t_s– температуры воды и воздуха на входе и выходе соответственно и темпеатура пара, ͦС;

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

c_w, c_в– теплоемкость воды и воздуха соответственно, Дж/(кг∙К);

r_n– скрытая теплота парообразования, Дж/кг;

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

F_k– поверхность нагрева изделия, м²;

Δt– средний температурный напор, ͦС;

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

5.2 Средний температурный напор:

· Для теплоносителя «вода» при

при

· Для теплоносителя «пар»

tw ̓

Δtм=tw ̓-

tw ̓ ̓

ts

} Δtм=ts-

{

{

tB ̓ ̓

}

Δ tб=t_s-

tB ̓

tв ̓

Δtб=tw ̓ ̓-

tВ ̓̓ ̓

5.3 Коэффициент теплопередачи соответственно водяных и паровых изделий К_w, К_s Вт/(м² ∙ °С) определяется по формулам:

для изделий ВНВ113-2...УЗ;

для изделий КСкЗ-...-02ХЛЗБ;ВНВ113-3...01УЗ;ВНВ123-3...01АТЗ

для изделий КСкЗ-6-50АУЗ... КСкЗ-10-50АУЗ;ВНВ123-306-50АТЗ... ВНВ123-310-50АТЗ

для изделий КСкЗ-11-50АУЗ... КСкЗ-12-50АУЗ; ВНВ123-31 1-50АТЗ, ВНВ123-312-50АТЗ

для изделий КСк4-...-02ХЛЗБ;ВНВ1 13-4...01УЗ; ВНВ123-4...01 АТЗ

для изделий КСк4-6-50АУЗ... КСк4-10-50АУЗ;ВНВ123-406-50АТЗ... ВНВ123-410-50АТЗ

для изделий КСк4-11-50АУЗ... КСк4-12-50АУЗ; ВНВ123-41 1-50АТЗ, ВНВ123-412-50АТЗ

для изделий ВНП113-2...УЗ

для изделий КПЗ...-Ск-01УЗ; ВНП113-3...01УЗ; ВНП123-3...01АТЗ;КПСкЗ...-50АУЗ;ВНП123-3...-50АТЗ

для изделий КП4...-Ск-01УЗ;ВНП113-4...01УЗ; ВНП123-4...01 АТЗ; КПСк4...-50АУЗ; ВНП123-4...-50АТЗ

где массовая скорость воздуха в набегающем потоке (во фронтальном сечении), кг/(м²∙с);

ω – скорость теплоносителя в трубах, м/с;

L – длина теплоотдающего элемента, м (принимается по табл. 3,4,6,8 и 10).

5.4 Запас поверхности нагрева (мощности)

, %

Запас поверхности нагрева рекомендуется 15… 20%.

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

5.5 Аэродинамическое сопротивление, ΔP_a, Па:

для изделий ВНВ113-2...01УЗ;ВНШ 13-2...УЗ

для изделий КСкЗ...-02ХЛЗБ; ВНВ113-3...(МУЗ; ВНВ123-3...01АТЗ; КПЗ...-Ск-01УЗ; ВНП113-3...(МУЗ; ВНП123-3...01АТЗ

для изделий КСкЗ...-50АУЗ; ВНВ123-3...-50АТЗ; ВНП123-3...-50АТЗ

для изделий КСк4-...-02ХЛЗБ; ВНВ113-4...01УЗ; ВНВ123-4...01 АТЗ; КП4...-Ск-01УЗ; ВНП113-4...01УЗ; ВНП123-4...01АТЗ

для изделий КСк4...-50АУЗ; ВНВ123-4...-50АТЗ; ВНП123-4...-50АТЗ

5.6 Гидравлическое сопротивление, ΔP_ω, Па:

, где

ρ_ω – плотность воды, кг/м³;

ω – скорость воды, м/с;

F_w, F_n, F_к - площадь сечения соответственно одного хода, патрубка и коллектора (принимается по таблицам 1,2,5,7,9), м²;

D – внутренний диаметр теплоотдающей трубки, м;

L – длина теплообменного элемента (в свету), м.

6. Примеры подбора.

6.1 Подобрать калорифер марки КСк…-50А для нагрева G_в=12000 кг/ч воздуха от t_в1 = минус 35С до t_в2 = 25С. Теплоноситель – вода с температурами (температурный график) на входе t_w1= 150 C и t_w2 = 70 C на выходе из калорифера. Дополнительные физические величины (теплоемкость, плотность) принимаем по таблицам теплофизических свойств воды и воздуха при средних температурах.

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) (vρ)_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). Принимаем два калорифера КСк3-9-50А с помощью фронтального сечения м², живым сечением по воде м², поверхностью нагрева F_k=15,3 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:

Вт/(м²∙K).

Определяем температурный напор:

ͦС

Определяем тепловую мощность двух калориферов КСк3-9-50А

Вт ≈ 245 кВт

Запас поверхности нагрева составляет:

Уточняем расход воды:

кг/с

Аэродинамическое сопротивление калорифера

Па

6.2 Подобрать воздухонагреватель марки КПСк…-50А для нагрева G_в= 4000 м³/ч воздуха от t_в1 = 10 С до t_в2 = 70 С. Теплоноситель – сухой насыщенный пар давлением 10 кгс/см². Воздухонагреватель работает без переохлаждения конденсата.

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

Составляем уравнение теплового баланса по воздушной стороне и определяем тепловую мощность:

Вт

Рассчитываем расход пара:

м²

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

м²

Принимаем воздухонагреватель КПСк38-50А с площадью фронтального сечения м², длиной теплоотдающего элемента L=0,780 м. (см. таблицы).

Определяем массовую скорость воздуха:

кг/(м²∙с)

Рассчитываем коэффициент теплопередачи:

Вт/(м²∙К)

Определяем температурный напор:

Определяем тепловую мощность воздухонагревателя:

Вт ≈ 35,3 кВт

Запас поверхности нагрева составит:

%

Уточняем расход пара:

кг/с

Аэродинамическое сопротивление:

Па

9. Подбор пылеочистного оборудования.

9.1 Подбор фильтра.

, шт.

где

n – количество фильтров, [шт.]

L – объем перемещаемого воздуха,

g – удельная нагрузка фильтрующей поверхности фильтра,

9.2 Подбор пылеуловителя.

, [%]

где

ε – коэффициент очистки воздуха (эффективность очистки), [%]

k₁ и k₂ – начальная и конечная концентрации пыли соответственно.

Пример задач.

Задача №1 (подбор фильтра).

Определить необходимое количество устанавливаемых ячейковых масляных фильтров для приточной камеры,

если объем перемещаемого воздуха L=18000 .

Принять удельную нагрузку фильтрующей поверхности фильтра g = 6000 .

[шт.]

Ответ: Необходимо установить 3 ячейковых масляных фильтра.

Задача №2 (подбор пылеуловителя).

Определить коэффициент очистки воздуха, удаляемого системой аспирации от шлифовальных кругов, если концентрация пыли в воздухе системы k₁= 600 мг/м³.

Допускаемая концентрация пыли в наружном воздухе не должна превышать k₂= 60 мг/м³/

[%]

Ответ: Коэффициент очистки воздуха ε = 90%.

Приложение 1.

Выделение тепла, влаги и углекислого газа одним человеком.

Условия выделения вредностей

gco2

Температура внутреннего воздуха, ͦС

gя

g

gвл

gя

g

gвл

gя

g

gвл

gя

g

gвл

Физическая работа средней тяжести

То же легкая

Работа умственная (учреждения, вузы и пр.)

Покой (театры, кино и пр.)

Примечание:

1. g_я- тепло явное, [Вт]; g – тепло полное, [Вт]; g_вл- влаговыделение, [г/час]; g_co2 – выделение CO₂, [г/час].

2. Полное тепловыделение одинаково при 25 и 30 ͦС.

3. Характеристика выполняемой работы: в зрительных залах – покой; в читательных залах, классах школ – умственная работа; в обеденных залах (посетитель) – легкая физическая работа, обслуживающий персонал – физическая работа средней тяжести.

Приложение 2.

Допустимое содержание CO₂, [г/кг]

Помещения	Содержание CO2
Внутренний воздух	Места постоянного пребывания людей (жилые комнаты, школы)	1,5
Больницы и детские комнаты	1,0
Места периодического пребывания людей	1,9
Места кратковременного пребывания людей (залы кинотеатров, клубов)	3,0
Наружный воздух (город)	Малый	0,6
Большой	0,75