Как найти объем калорифера

Расчет мощности водяного калорифера приточной вентиляции онлайн

Расчет калорифера (нагревателя) приточной установки

При конструировании системы воздушного отопления используются уже готовые калориферные установки.

Для правильного подбора необходимого оборудования достаточно знать: необходимую мощность калорифера, который впоследствии будет монтироваться в системе отопления приточной вентиляции, температуру воздуха на его выходе из калориферной установки и расход теплоносителя.

Для упрощения производимых расчетов вашему вниманию представлен онлайн-калькулятор расчета основных данных для правильного подбора калорифера.

С помощью него вы сможете рассчитать:

1. Тепловую мощность калорифера кВт. В поля калькулятора следует ввести исходные данные об объеме проходящего через калорифер воздуха, данные о температуре поступаемого на вход воздуха, необходимую температуру воздушного потока на выходе из калорифера.
2. Температуру воздуха на выходе. В соответствующие поля следует ввести исходные данные об объеме нагреваемого воздуха, температуре воздушного потока на входе в установку и полученную при первом расчете тепловую мощность калорифера.
3. Расход теплоносителя. Для этого в поля онлайн-калькулятора следует ввести исходные данные: о тепловой мощности установки, полученные при первом подсчете, о температуре теплоносителя подаваемого на вход в калорифер, и значение температуры на выходе из устройства.

Расчета калориферов, в качестве теплоносителя которых используется вода или пар, происходит по определенной методике. Здесь важной составляющей являются не только точные расчеты, но и определенная последовательность действий.

Расчет производительности для нагрева воздуха определенного объема

Определяем массовый расход нагреваемого воздуха

G (кг/ч) = L х р

где:

L — объемное количество нагреваемого воздуха, м.куб/час
p — плотность воздуха при средней температуре (сумму температуры воздуха на входе и выходе из калорифера разделить на два) — таблица показателей плотности представлена выше, кг/м.куб

Определяем расход теплоты для нагревания воздуха

Q (Вт) = G х c х (t кон — t нач)

где:

G — массовый расход воздуха, кг/час с — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг•K), (показатель берется по температуре входящего воздуха из таблицы)
t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С
t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

Вычисление фронтального сечения устройства, требующегося для прохода воздушного потока

Определившись с необходимой тепловой мощностью для обогрева требуемого объема, находим фронтальное сечение для прохода воздуха.

Фронтальное сечение — рабочее внутреннее сечение с теплоотдающими трубками, через которое непосредственно проходят потоки нагнетаемого холодного воздуха.

f (м.кв) = G / v

где:

G — массовый расход воздуха, кг/час
v — массовая скорость воздуха — для оребренных калориферов принимается в диапазоне 3 — 5 (кг/м.кв•с). Допустимые значения — до 7 — 8 кг/м.кв•с

Вычисление значений массовой скорости

Находим действительную массовую скорость для калориферной установки

  V(кг/м.кв•с) = G / f

где:

G — массовый расход воздуха, кг/час
f — площадь действительного фронтального сечения, берущегося в расчет, м.кв

Расчет расхода теплоносителя в калориферной установке

Рассчитываем расход теплоносителя

Gw (кг/сек) = Q / ((cw х (t вх — t вых))

где:

Q — расход тепла для нагрева воздуха, Вт
cw — удельная теплоемкость воды Дж/(кг•K)
t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С
t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С

Подсчет скорости движения воды в трубах калорифера

W (м/сек) = Gw / (pw х fw)

где:

Gw — расход теплоносителя, кг/сек
pw — плотность воды при средней температуре в воздухонагревателе (принимается по таблице внизу), кг/м.куб
fw — средняя площадь живого сечения одного хода теплообменника (принимается по таблице подбора калориферов КСк), м.кв

Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплотехнической эффективности рассчитывается по формуле

К_{вт/(м.куб х С)} = А х Vⁿ х W^m

где:

V – действительная массовая скорость кг/м.кв х с
W – скорость движения воды в трубах м/сек
A

Расчет тепловой производительности калориферной установки

Подсчет фактической тепловой мощности:

q (Вт) = K х F х ((t вх +t вых)/2 — (t нач +t кон)/2))

или, если подсчитан температурный напор, то:

q (Вт) = K х F х средний температурный напор

где:

K — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м.кв•°C)
F — площадь поверхности нагрева выбранного калорифера (принимается по таблице подбора), м.кв
t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С
t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С
t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С
t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

Определение запаса устройства по тепловой мощности

Определяем запас тепловой производительности:

((q — Q) / Q) х 100

где:

q — фактическая тепловая мощность подобранных калориферов, Вт
Q — расчетная тепловая мощность, Вт

Расчет аэродинамического сопротивления

Расчет аэродинамического сопротивления. Величину потерь по воздуху можно рассчитать по формуле:

ΔР_{а (Па)}=В х V^r

где:

v — действительная массовая скорость воздуха, кг/м.кв•с
B, r — значение модуля и степеней из таблицы

Определение гидравлического сопротивления теплоносителя

Расчет гидравлического сопротивления калорифера вычисляется по следующей формуле:

ΔPw(кПа)= С х W²

где:

С — значение коэффициента гидравлического сопротивления заданной модели теплообменника (смотреть по таблице)
W — скорость движения воды в трубках воздухонагревателя, м/сек.

1. Расчет калорифера

Калориферы
– приборы, применяемые для нагревания
воздуха в приточных системах вентиляции,
системах кондиционирования воздуха,
воздушного отопления, а также в сушильных
камерах.

Подбор
калорифера осуществляется на холодный
период.

1. Определяем
   расход тепла на нагревание приточного
   воздуха (Богословский, стр. 202, ф-ла
   XII.1):

где

– массовое количество нагреваемого
воздуха, кг/ч;

– начальная и конечная температура
воздуха, т.е. до калорифера и после него
соответственно;

– удельная теплоемкость воздуха ().

1. Задаваясь
   массовой скорость 4,6 кг/с·м²
   находим необходимую площадь живого
   сечения калориферной установки
   (Богословский, стр. 203, ф-ла XII.4):

Калорифер с данной
площадью живого сечения существует,
следовательно, необходимо установить
только 1 калорифер.

1. Определяемся с
   установкой калориферов. Теплоноситель
   принимаем – воду. Она должна пройти
   через площадь сечения трубок каждого
   калорифера (принимаем по табл. 2.23 спр.
   Староверова, стр. 424):

1. Параметры
   теплоносителя:

– температура горячей воды

– температуры оборотной воды

1. Определяем
   скорость движения теплоносителя в
   трубках калорифера (Богословский, стр.
   203, ф-ла XII.8):

где

– плотность воды

– теплоемкость воды

– площадь живого сечения по теплоносителю

1. Находим
   коэффициент теплопередачи (Староверов,
   стр. 423, табл. II.22):

по таблице:

по формуле:

1. Площадь поверхности
   нагрева:

1. Находим необходимую
   площадь поверхности нагрева калорифера:

где

– средняя температура теплоносителя

– средняя температура нагрева воздуха,
проходящего через калорифер

1. Определяем запас
   площади нагрева калорифера:

1. Определяем
   сопротивление калорифера проходу
   воздуха:

где

– число последовательно расположенных
калориферов;

– сопротивление одного калорифера.

1. Проверяем значение
   сопротивления калорифера проходу
   воздуха:

1. Подбор и расчет воздухораспределителей

Так как в цехе
имеются пылевыделения, то приток воздуха
необходимо делать в верхнюю зону
помещения. В помещениях большой высоты
возможна подача притока свободными
струями.

Для дальнейших
расчетов выберем приколонные
четырехструйные воздухораспределители
серии НРВ.

Для того, чтобы
начать расчет, необходимо определить
возможное количество воздухораспределителей

где

– объем приточного воздуха на холодный
период года, 24361 кг/ч;

–
производительность одного
воздухораспределителя, принимаемая
(Староверов, стр. 195, табл. 8.9.)

24361/5
= 4872,2 м³/ч
– расход воздуха на участке.

Выбираем
5 воздухораспределителей с номинальной
пропускной способностью 5000 м³/ч.
Площадь выпускного патрубка
м².

Расчет по Староверову:

Воздухораспределители
следует рассчитывать по схеме 3, пользуясь
нижеприведенными формулами (Староверов,
табл. 8.1, стр. 178). Принять в этих формулах
К_в
= 1, ,

ξ =3 (Староверов,
стр. 195)

Расчет проводим
по методичке:

1. Место
   входа оси плоской струи в рабочую зону
   примем в плоскости оси прохода. Оно
   представляет собой прямую, расположенную
   на плоскости, ограничивающей сверху
   рабочую зону и отстоящую на расстоянии
   2 м от пола.

2. Ось воздухоприточной
   струи помещаем на высоте 8 метров или
   0,6 от высоты помещения. Это условие
   обеспечивает свободное развитие струи
   и не налипание ее на потолок или пол.

3. Исходя
   из расположения оси струи и места
   расположения линии пересечения оси
   плоской струи с верхней границей рабочей
   зоны, принимаем координату x=2,5
   м, а координату y=1,0
   м.

Расчетная длина
оси струи:

Для
щели коэффициенты затухания: m=4,5
n=3,2
(Староверов, стр. 180, табл. 8.1.)

1. Задаемся
   температурой притока, с учетом подогрева
   в вентиляторе – 11.
   Избыточная температура составит
   20-11=9.

2. Параметры воздуха
   на входе струи в рабочую зону определяем
   в соответствии с обязательным приложением
   6:

• Максимальная
  скорость на оси струи 1,8*0,2 = 0,36 м/с

• Избыточная
  температура

1. Задаемся шириной
   щели 0,05 м, тогда скорость приточного
   воздуха на выходе из щели, обеспечивающая
   вход струи в точку с указанными
   координатами, равна:

1. Длина щели
   принимается равной 0,8*47,2 = 37,76. Тогда
   ширина щели, рассчитанная по величине
   притока:

Ширина щели
= 0,2 м.

1. Определяем
   скорость на входе струи в рабочую зону.
   В нашем случае ,
   так как 8,5<6*37,76, поэтому вычисляем
   скорость на входе струи в рабочую зону
   как:

Более точно скорость
на входе в рабочую зону определится
после введения поправки на стеснение,
принимаемой по данным таблицы. Величина

С
учетом поправки

1. Максимальная
   скорость в обратном потоке

1. Определяем
   избыточную температуру на входе в
   рабочую зону:

1. Относительная
   площадь струи, поступающая в помещение:

Равномерность
распределения параметров в рабочей
зоне помещения удовлетворяют требованиям
норм (0,5 ≥
≥ 0,2)

1. Проверка правильности
   геометрических соотношений

Расчет выполнен
правильно.