Нагревател във вентилация, енергийна площадка
Въздухът се нагрява в захранващите камери на вентилационните системи в топлообменници, наречени нагреватели. Като отоплителна среда може да се използва гореща вода, пара, електричество. Подобряването на нагревателите върви по пътя на увеличаване на топлообменната повърхност поради различната форма на напречното сечение на тръбите, използването на ребра и увеличаването на коефициента на топлопреминаване.
Широко разпространени биметални нагреватели със спираловидни ребра:KSkZ и KSk4, KPZ-SK и KP4-SK. Топлообменният елемент е тръба, съставена от две тръби, разположени една върху друга. Вътрешната тръба е стоманена, външната е алуминиева с навити перки.
Като топлоносител в нагревателиKSkZ и KSk4 се използва прегрята вода с работно свръхналягане до 1,2 MPa и температура до 180°C. Тези нагреватели са многоходови, монтирани хоризонтално. Средният модел (KSkZ) има три реда тръби по протежение на въздушния поток, големият модел (KSk4) има четири реда.
Топлоносителят в нагревателитеКПЗ-СК и КП4-СК е пара със свръхналягане до 1,2 МРа. Нагревателите KPZ-SK и KP4-SK са еднопроходни и са монтирани с вертикално разположение на топлопреносни тръби и разклонителни тръби, разклонителна тръба за подаване на пара отгоре, за източване на кондензат отдолу.
Спецификации за нагреватели
Ширината на един нагревател KSKZ и KSK4 (дълбочина по въздушния поток) е 180 mm.
Монтирането на нагреватели по отношение на преминаващия през тях въздух може да бъде паралелно и последователно. При последователна схема скоростта на въздуха се увеличава, което води до повишен топлопренос от нагревателите, но в същото време се увеличава съпротивлението на нагревателната инсталация.
Свързването на тръбопроводи към многоходови нагреватели се извършва по две схеми - паралелна и последователна.Оптималната скорост на движение на водата в тръбите е 0,2-0,5 m/s.Увеличаването на скоростта над 0,5 m/s не води до значително увеличение на топлопреминаването, а хидравличното съпротивление на нагревателите се увеличава значително.Не се препоръчва да се приема скорост на движение на водата под 0,12 m/s, за да се предотврати замръзване на нагревателите.
За парен охладител се използва само паралелна тръбна схема за нагреватели.
В резултат на изчисляването на нагревателите се определя техният тип, брой, количество, схеми на свързване на въздух и охлаждаща течност, аеродинамично и хидравлично съпротивление.
1. Консумация на топлина за отопление на въздух Q, W
Q = 0,28*L *pK *c *(tK –t N)
L е консумацията на нагрят въздух, m 3 / h;
рК - плътност на въздуха, kg/m 3 , при температура tK °С;
c е специфичният топлинен капацитет на въздуха, 1,005 kJ/(kg °C);
tH е температурата на въздуха пред въздухонагревателя, °C;
tK е температурата на въздуха след нагревателя, °С.
2. Задаваме масовата скоростvp 'kg / (m 2 s):
за нагреватели KSK оптималните стойности саvp=4 - 6 kg / (m 2 s), допустимо -vp= 3 - 8 kg / (m 2 -s).
3. Определете челното сечениеfB‘, m 2, за преминаване на въздух:
fB‘ =Lp /(3600*vp ‘)
4. Според референтните данни (технически характеристики на нагревателите), въз основа на получената стойностfB‘, избираме типа, броя и броя на нагревателите, монтирани паралелно във въздуха,?fBTAB, което е приблизително равно наfB'. Изписваме табличните данни: нагревателната повърхност на един нагревателFHTAB, m 2, свободна площ за преминаване на водаfTR, m 2.
5. Намерете действителната масова скорост kg / (m 2 s):
vp =Lp /(3600?fBTAB )
6. Намираме масовия дебит на водата SZh, kg / h,
GW=Q/ (0,28*sW*(tHOR–tRW))
cJ е специфичният топлинен капацитет на водата, cJ = 4,19 kJ/(kg °C).
7. Намираме скоростта на водата в тръбите на нагревателите, m / s:
VTR=GF/ (fTR*1000*3600)
От масовата скоростvp и скоростта на водатаvTP (за парата само по масова скорост) намираме коефициента на топлопреминаване k, W/(m 2 °C).
Данни за избор на въздухонагреватели KSK3
Данни за избор на въздухонагреватели KSK4
8. Намерете необходимата площ на нагревателната повърхност на нагревателитеFTR, m 2.
F TP = 1.1Q / (k *(t СРm –t СР В )
Q е консумацията на топлина за отопление на въздуха, W;
t СРm — средна температура на охлаждащата течност, °С;
t СР В — средна температура на нагрятия въздух, °С;
k е коефициентът на топлопреминаване на нагревателя, W / (m 2 ° С).
За водаt СРm= (tHOR+tOBR)/2, къдетоtHOR е температурата на горещата (подаваната) вода, °С;tOBR — температура на връщащата вода, °C.
За пара t HOR m е равно натемпература на насищане при съответното налягане.
9. Определете общия брой инсталирани нагреватели, бр.:
n‘ =F TR /FH TAB
Закръглявайки броя на нагревателите до най-близкото цяло число l, намираме действителната площ на нагревателната повърхност,FD, m 2, на инсталацията на въздухонагревателя:
F Y =F N TAB *n
10. Определете резерва на нагревателната повърхност на калоричната единица,%
F = (FD-FTR)*100 /FTR
Маржът на нагревателната повърхност трябва да бъде не повече от 10%. При излишен топлинен поток над 10% трябва да се използва друг модел или номер на нагревателя и да се преизчисли.
11. Определете аеродинамичното съпротивление на въздухонагревателя чрез масовата скорост на въздуха от таблиците. В зависимост от схемата за инсталиране на въздухонагревателя определяме общото им аеродинамично съпротивление?PK , Pa.
12. Хидродинамично съпротивление на нагревателя при преминаване на вода?PTR
?PTP = A*vTP2
А е коефициентът, взет съгласно таблицата.
Хидравличното съпротивление на инсталацията се определя чрез умножаване на съпротивлението на един нагревател по броя на нагревателите, свързани последователно с вода.