Расчет и подбор воздухонагревателей

Воздухонагреватели предназначены для тепловой обработки воздуха до заданных параметров. Все базовые воздухонагреватели КТЦ3 имеют глубину 180 мм. Ширина всех теплообменников 1750 мм, кроме ВН для КТЦ3-10, его ширина 876 мм. Высота базовых секций : 1; 1,25; 1,5; 2 м. По ходу воздуха в базовых ВН может быть 1; 1,5 или 2 ряда трубок.

Расчет воздухонагревателя первого подогрева

Исходные данные:

G_п=6702 м³/ч, ⁰С, ⁰С, ⁰С, ⁰С

К расчету принимаем калорифер КТЦ3-10 01.10114 однорядный, площадь поверхности теплообмена F_р=18,4 м², площадь фронтального сечения f_в=1,030 м², = 0,00148 м² – площадь сечения для прохода воды.

Определяем расход теплоты, Вт, на нагрев воздуха по формуле

Q_вн1=0,278*G_в*c_в*(t_н-t_к)

где: c_в – удельная теплоёмкость воздуха 1 кДж/(кг*К),

G_в – расход воздуха, кг/ч

t_н, t_к – начальная, конечная температура воздуха, ⁰С,

Q_вн1=0,278*G_в*c_в*(t_к-t_н)=0,278*6702*1*(23,5+31)=101542 Вт

Определяем расход горячей воды G_w, кг/ч, через воздухонагреватель

G_w=

где: - начальная, конечная температура воды, ⁰С

G_w= кг/ч

Определяем массовую скорость движения воздуха , кг/(м²*с), по формуле 4.13[1]

Определяем скорость движения воды по трубкам калорифера, м/с, по формуле 4.14[1]

м/с

где: – плотность воды 1000 кг/м³

= 0,00148 м² – площадь сечения для прохода воды,

G_w - расход горячей воды, кг/ч

м/с

Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²*К), по формуле 4.12[1]

К=а*( ^q*w^r

где: a, q, r – численные коэффициенты, определяемые по таблице 4.2[3]

К=а*( ^q*w^r=28*1,807^0,448*0,65^0,129=34,53 Вт/(м²*К)

Определяем среднюю разность температур между теплоносителями по формуле 4.15[1]

где: – начальная и конечная температуры воды в калорифере, ⁰С,

- начальная и конечная температуры воздуха в калорифере, ⁰С

Определяем требуемую площадь теплообмена F_тр, м², по формуле

м²

Определяем количество калориферов

N= F_р = 51,66/18,4 = 2,82

Принимаем к расчету 3 калорифера, установленных последовательно по воде и по воздуху

Определяем запас поверхности теплообмена между требуемой и распологаемой поверхностями по формуле 4.17[1]

%

Условие подбора калорифера по запасу поверхности теплообмена выполняется.

Определяем аэродинамическое сопротивление воздухонагревателя ΔР_вн1, Па, по формуле

ΔР_вн1=b*( ^m*N

где: b, m - численные коэффициенты, определяемые по таблице 4.2[3]

N – число теплообменников, установленных последовательно по ходу воздуха

ΔР_вн1=4,16*1,807^1,707*3=34,26 Па

Расчет воздухонагревателя второго подогрева

Исходные данные:

G_п=6702 м³/ч, ⁰С, ⁰С, ⁰С, ⁰С

К расчету принимаем калорифер КТЦ3-10 01.11114 однорядный с обводным клапаном ВНО, площадь поверхности теплообмена F_р=14,55 м², площадь фронтального сечения f_в=0,83 м², = 0,00146 м² – площадь сечения для прохода воды.

Определяем расход теплоты, Вт, на нагрев воздуха по формуле

Q_вн1=0,278*G_в*c_в*(t_н-t_к)

где: c_в – удельная теплоёмкость воздуха 1 кДж/(кг*К),

G_в – расход воздуха, кг/ч

t_н, t_к – начальная, конечная температура воздуха, ⁰С,

Q_вн2=0,278*G_в*c_в*(t_к-t_н)=0,278*6702*1*(16,5-8,5)=14905 Вт

Определяем расход горячей воды G_w, кг/ч, через воздухонагреватель

G_w=

где: - начальная, конечная температура воды, ⁰С

G_w= кг/ч

Определяем массовую скорость движения воздуха , кг/(м²*с), по формуле

кг/(м²*с)

Определяем скорость движения воды по трубкам калорифера, м/с, по формуле

где: – плотность воды 1000 кг/м³

= 0,00146 м² – площадь сечения для прохода воды,

G_w - расход горячей воды, кг/ч

м/с

Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²*К), по формуле

К=а*( ^q*w^r

где: a, q, r – численные коэффициенты, определяемые по таблице 4.2[5]

К=а*( ^q*w^r=28*2,24^0,448*0,097^0,129=29,7 Вт/(м²*К)

Определяем среднюю разность температур между теплоносителями по формуле

где: – начальная и конечная температуры воды в калорифере, ⁰С,

- начальная и конечная температуры воздуха в калорифере, ⁰С

⁰С

Определяем требуемую площадь теплообмена F_тр, м², по формуле

⁰С

Определяем количество калориферов

N= F_р = 7,17/14,55 = 0,5 м²

Принимаем к расчету 1 калорифер.

Условие подбора калорифера по запасу поверхности теплообмена выполняется.

В связи с тем, что принят наименьший типоразмер калорифера при эксплуатации установки необходимо будет пользоваться обводным клапаном.

Определяем аэродинамическое сопротивление воздухонагревателя ΔР_вн2, Па, по таблице III.7 [2]

ΔР_вн2=55 Па

Подбор фильтров

Для очистки приточного воздуха в центральных системах кондиционирования КТЦ3 используются воздушные фильтры ФР1-3, ФР2-3, ФС-3.

ФР1-3 предназначены для очистки воздуха от атмосферной и волокнистой пыли при среднегодовой запыленности воздуха до 1 мг/м³ и при кратковременной запыленности до 10 мг/м³. Эффективность очистки от минеральной пыли - 88%, с использованием фильтрующего материала ФРНК-ПГ и более 90% при – ИФП-1.

ФР2-3 предназначены для очистки воздуха от атмосферной и волокнистой пыли при среднегодовой запыленности воздуха до 1 мг/м³ и при кратковременной запыленности до 10 мг/м³. Эффективность очистки от минеральной пыли - 88% , от волокнистой пыли - 90%.

ФС-3 (фильтрующие сетки пропитанные маслом) предназначены для очистки воздуха от пыли в СКВ и приточной вентиляции при запыленности воздуха до 10 мг/м³. Фильтры не предназначены для очистки от волокнистой пыли.

Расчетное сопротивление фильтров в начале эксплуатации 60 Па, при максимальной запыленности 200Па.

Для очистки воздуха принимаем фильтр ФС-3.