Расчет и подбор воздухонагревателей

 

1. Для кондиционеров расход (производительность) определяются по I-d диаграмме до расчета воздухонагревателей, поэтому массовая скорость определяется по выражению, кг/(м²·с):

. (190)

Для КТЦ-3 массовая скорость υρ=1÷12 кг/(м²·с), для кондиционеров КЦКП фирмы «ВЕЗА» υρ = 1 ÷ 4 кг/(м²·с).

При нагреве воздуха в воздухонагревателе скорость воздуха увеличивается из-за объемного расширения, постоянной величиной является массовая скорость υρ (скорость при нагревании увеличивается, а плотность при этом уменьшается).

Скорость живого сечения для прохода теплоносителя f_в принимается по каталогу.

2. Определяется тепловая мощность воздухонагревателя, Вт:

Q_к = 0,278 · G_в · с_в · (t_к – t_н), (191)

где G_в – массовый расход воздуха, кг/ч;

t_н – температура воздуха на входе в воздухонагреватель, °С;

t_в – температура воздуха на выходе из воздухонагревателя, °С.

3. Рассчитывается расход теплоносителя (воды), кг/ч:

, (192)

где t_{w 2} – температура теплоносителя на выходе из воздухонагревателя, °С;

t_{w 2} – температура теплоносителя на входе в воздухонагреватель, °С;

n – число воздухонагревателей, параллельно подсоединенных по теплоносителю;

с_w – теплоемкость теплоносителя (воды), с_w = 4,19 кДж/(кг·°С).

4. Определяется скорость движения теплоносителя в воздухонагревателе, м/с:

, (193)

где f_тр – площадь живого сечения трубок (по каталогу), м²;

ρ_w – плотность теплоносителя, ρ_w ≈ 1000 кг/м³.

Оптимальной скоростью для воздухонагревателей КТЦ-3 ВН и ВНО является 0,15÷0,3 м/с, нормальная скорость движения теплоносителя по трубкам составляет w = 0,1 ÷ 1,0 м/с.

5. По значениям массовой скорости υρ и скорости движения теплоносителя w из каталогов или по формулам, установленным экспериментально, определяется значение коэффициента теплопередачи воздухонагревателя k:

k = f (υρ; w).

Пример расчета воздухонагревателя приведен в методических указаниях «Расчет теплообменного оборудования в системах вентиляции и системах кондиционирования воздуха»:

. (194)

Для однорядных воздухонагревателей КТЦ-3 А = 28,03; n₁ = 0,447; n₂ = 0,29.

Для полуторорядных воздухонагревателей КТЦ-3 А = 25,3; n₁ = 0,448; n₂ = 0,087.

Для двурядных воздухонагревателей КТЦ-3 А = 25,48; n₁ = 0,485; n₂ = 0,127.

6. Вычисляется расчетная площадь теплоотдающей поверхности воздухонагревателя, м²:

; (195)

, (196)

где ∆t_ср – перепад средних температур теплоносителя и воздуха, °С.

1. Рассчитывается число воздухонагревателей:

→ n_к, n_к ≥ n. (197)

2. Определяется общая площадь теплообменной поверхности воздухонагревателя, м²:

F_к = F_{к 1} · n_к. (198)

3. В соответствии с требованием СНиП запас по тепловой мощности не должен превышать 10%:

, (199)

где Q_Fк – тепловая мощность при F_к, Вт;

Q_к – тепловая мощность при F_р, Вт.

. (200)

Оптимальный запас составляет от 5 до 10% для водяных воздухонагревателей, для паровых – до 20%. Этот запас должен быть в пределах 10% из-за возможности замораживания воздухонагревателя при t_н = 0÷(-5°С).

Если неравенство (200) не выполняется, то меняют либо рядность, либо марку воздухонагревателя с ВН на ВНО, либо число воздухонагревателей n.

Если и при изменении рядности или марки с числом параллельно присоединенных воздухонагревателей не выполняется условие (200), то производят регулировку теплоотдачи воздухонагревателя.

Существует 3 способа регулирования воздухонагревателей.

1. Увеличение перегрева воздуха на выходе из воздухонагревателя. Этот способ используется только для регулировки калориферов при воздушном отоплении. Для воздухонагревателей этот способ не приемлем, т.к. точка с параметрами t_к точно зафиксирована на J-d диаграмме при построении процесса обработки воздуха.

2. Изменение параметров теплоносителя на входе в воздухонагреватель t_{w 1}- переменная величина. Данное регулирование осуществляется по температурному графику котельной или ТЭЦ.

3. Изменение расхода теплоносителя, проходящего через воздухонагреватель, G_w - переменная величина. Для воздухонагревателей это наиболее эффективный способ регулирования.

Порядок регулирования

1. Для теплоносителя – воды - определяется температурный показатель воздухонагревателя:

. (201)

2. Задаются значением ориентировочной скорости движения теплоносителя в трубках воздухонагревателя w_ор, т.к. регулируют тот воздухонагреватель, у которого числовое значение запаса наиболее близко к 10%, то значение массовой скорости уже известно (см. ф.190).

По значению w_ор и υρ определяют коэффициент теплопередачи воздухонагревателя k.

3. Рассчитывают модифицированный критерий Фурье:

. (202)

4. По графикам, приведенным в справочной литературе, в зависимости от температурного показателя и критерия Фурье находят гидравлический показатель воздухонагревателя:

W_г = f (θ_t; Fo_в).

5. Определяют комплексов теплообменивающихся сред:

. (203)

Выразив из (203) значение расхода теплоносителя, рассчитывают его по зависимости:

. (204)

6. Определяют расчетное значение скорости:

. (205)

и сравниваем его с принятым ранее ориентировочным значением. Они должны быть приблизительно равны w_р ≈ w_ор. Если w_р ≠ w_ор, то расчет повторяют с пункта 2.

7. Определяют температуру теплоносителя на выходе из воздухонагревателя:

, (206)

где – реальная тепловая мощность, Вт. Значение - должно быть не менее 25 ^оС.