 |
Значения коэффициентов теплопередачи для воздухонагревателей типа КПС-П
|
|
|
|
Исходные данные для подбора воздухонагревательной установки
| № варианта | Температура нагреваемого воздуха, оС | Расход нагреваемого воздуха L, м3/ч | № варианта | Температура нагреваемого воздуха, оС | Расход нагреваемого воздуха L, м3/ч | ||
| начальная t н | конечная t к | начальная t н | конечная t к | ||||
| -22 | 34,3 | -19 | 32,8 | ||||
| -31 | 31,7 | -27 | 32,3 | ||||
| -39 | 28,7 | -35 | 30,1 | ||||
| -43 | 25,9 | -25 | 27,9 | ||||
| -24 | 40,4 | -19 | 25,7 | ||||
| -25 | 38,3 | -25 | 39,7 | ||||
| -22 | 35,7 | -25 | 39,8 | ||||
| -25 | 33,2 | -18 | 40,8 | ||||
| -30 | 32,7 | -37 | 44,7 | ||||
| -24 | 30,4 | -34 | 42,0 | ||||
| -28 | 28,0 | -27 | 31,1 | ||||
| -30 | 25,6 | -22 | 33,0 | ||||
| -21 | 39,4 | -25 | 23,0 | ||||
| -31 | 37,7 | -31 | 39,9 | ||||
| -15 | 35,2 | -23 | 51,9 |
В данной задаче определить:
а) тепловую мощность, необходимую для нагревания требуемого объема воздуха 
, 
;
б) требуемый расход теплоносителя для нагрева воздуха до заданной температуры 
, 
;
в) требуемую поверхность нагрева воздухонагревателя 
, 
;
г) аэродинамическое сопротивление воздуха 
, 
, и гидравлическое сопротивление теплоносителя 
для выбранной калориферной установки.
Оформление работы выполнить в соответствии с СТО ВоГТУ 2.7-2006 «Проекты дипломные и курсовые. Общие требования и правила оформления расчетно-пояснительной записки».
Порядок расчета задачи №6
Количество теплоты , воспринимаемое воздухом с начальной температурой 
, 
, для его нагрева до температуры 
, находится по уравнению теплового баланса, :
 ,
| (6.1) |
где 
- удельная массовая изобарная теплоемкость воздуха, 
;
- плотность воздуха при его начальной температуре , 
.
|
|
|
В дальнейшем задаются массовой скоростью воздуха 
, которая лежит в пределах 
.
Тогда требуемое живое сечение воздухонагревательной установки 
по воздуху определяется через следующее выражение, 
:
 .
| (6.2) |
По паспортным данным (табл. 6.2) осуществляют выбор одного или нескольких параллельно по ходу воздуха калориферов, у которых суммарное значение живых сечений по воздуху 
приблизительно равно требуемому .
Уточнение массовой скорости воздуха 
выполняется на основании предыдущей формулы (6.2), :
 .
| (6.3) |
Массовый расход теплоносителя 
, требуемый для работы воздухонагревателя с учетом заданных условий, рассчитывается по формуле, :
для воды  ,
| (6.4) |
для пара  ,
| (6.5) |
где 
- удельная массовая изобарная теплоемкость воды, 
;
- удельная теплота парообразования, 
.
Таблица 6.2
Технические данные калориферов моделей КВС-П и КПС-П
| Модель и номер калорифера | Площадь поверхности нагрева калорифера F, м2 | Площадь живого сечения, м2 | Число ходов теплоносителя nx | Условный диаметр патрубка теплоносителя d у, мм | |
| по воздуху f | по теплоносителю f тп | ||||
| КВС 6А-П | 11,40 | 0,1392 | 0,00116 | ||
| КВС 7А-П | 14,16 | 0,1720 | 0,00116 | ||
| КВС 8А-П | 16,92 | 0,2048 | 0,00116 | ||
| КВС 9А-П | 19,56 | 0,2376 | 0,00116 | ||
| КВС 10А-П | 25,08 | 0,3033 | 0,00116 | ||
| КВС 11А-П | 72,00 | 0,8665 | 0,00232 | ||
| КВС 12-П | 108,0 | 1,2985 | 0,00347 | ||
| КПС 6-П-0143 | 11,40 | 0,2670 | 0,005227 | ||
| КПС 7-П-0143 | 14,16 | 0,3290 | 0,005227 | ||
| КПС 8-П-0143 | 16,92 | 0,3920 | 0,005227 | ||
| КПС 9-П-0143 | 19,56 | 0,4550 | 0,005227 | ||
| КПС 10-П-0143 | 25,08 | 0,5810 | 0,005227 | ||
| КПС 11-П-0143 | 72,00 | 1,6600 | 0,010455 | ||
| КПС 12-П-0143 | 108,0 | 2,4880 | 0,015680 |
Скорость воды в живом сечении воздухонагревателя 
равна, 
:
 ,
| (6.6) |
где 
- плотность теплоносителя (для воды – );
- площадь живого сечения по теплоносителю (табл. 6.2), .
Коэффициент теплопередачи 
для калориферов КВС рассчитывается по формуле, 
:
 ,
| (6.7) |
|
|
|
а для калориферов КПС находится по табл. 6.3.
Таблица 6.3
Значения коэффициентов теплопередачи для воздухонагревателей типа КПС-П
| Марки воздухонагревателей | Формулы для расчета k, Вт/(м2×оС) |
| КПС 6-П-0143 | 
|
| КПС 7-П-0143 | 
|
| КПС 8-П-0143 | 
|
| КПС 9-П-0143 | 
|
| КПС 10-П-0143 | 
|
| КПС 11-П-0143 | 
|
| КПС 12-П-0143 |
|
Требуемая поверхность нагрева калориферной установки вычисляется по уравнению теплопередачи, :
 .
| (6.8) |
Температурный напор воздухонагревательной установки 
определяется по выражению, :
для воды  ,
| (6.9) |
для пара  .
| (6.10) |
где 
- температура насыщения водяного пара при данном давлении, .
Расчетное число рядов калориферной установки по ходу движения воздуха рассчитывается по формуле:
 ,
| (6.11) |
где 
и 
- соответственно суммарная поверхность нагрева, , и число калориферов в одном ряду;
- площадь нагрева одного калорифера (табл. 6.2), .
Полученное число 
округляют до ближайшего целого в большую сторону 
. В итоге действительную поверхность нагрева калориферной установки 
можно найти по формуле, :
 .
| (6.12) |
Запас поверхности нагрева калориферной установки 
вычисляется по соотношению, 
:
 .
| (6.13) |
В соответствии с выражением (6.13) запас поверхности нагрева должен составлять не более 
.
Потери давления по воздуху в калориферной установке равны, :
для КВС  ,
| (6.14) |
для КПС  .
| (6.15) |
Гидравлическое сопротивление калориферной установки по теплоносителю рассчитывается по уравнению, 
:
 .
| (6.16) |
где 
- число ходов по теплоносителю (табл. 6.2);
- условный диаметр патрубка для теплоносителя (табл. 6.2), 
.
Пример расчета задачи №6
Подобрать воздухонагревательную установку из калориферов типа КВС при теплоносителе перегретая вода с параметрами 
, 
: начальная и конечная температуры воздуха соответственно 
и 
; расход нагреваемого воздуха 
.
Решение: по формуле (6.1) рассчитаем расход теплоты , идущий на подогрев приточного воздуха, предварительно определив плотность воздуха по формуле (3.4):
.
Задаемся массовой скоростью воздуха 
.
По формуле (6.2) находим требуемое живое сечение воздухонагревательной установки :
.
В соответствии с табл. 6.2 принимаем к установке параллельно по воздуху три калорифера марки КВС 9А-П, для которых 
.
|
|
|
Уточняем массовую скорость воздуха на основании выражения (6.3):
.
Массовый расход воды в калориферной установке по формуле (6.4):
.
Скорость воды в трубках калорифера 
найдем по уравнению (6.6):
.
Коэффициент теплопередачи для группы калориферов КВС 9А-П рассчитаем по формуле (6.7):
.
Температурный напор воздухонагревательной установки вычислим по выражению (6.9):
.
Требуемая поверхность нагрева с учетом формулы (6.8) составит:
.
Расчетное число рядов 
калориферной установки по ходу движения воздуха (6.11) будет равно:
.
Таким образом, 
. Действительная поверхность нагрева калориферной установки (6.12):
.
Найдем запас поверхности нагрева калориферной установки (6.13):
.
Запас оказался больше допустимого. Принимаем к установке параллельно по воздуховоду три калорифера КВС 8А-П, для которых 
.
Повторяем расчет предыдущего примера, начиная с формулы (6.3):
;
;
;
;
;
;
, ;
;
.
Такой запас нагрева 
удовлетворяет предъявляемым требованиям.
Находим сопротивление калориферной установки проходу воздуха с помощью уравнения (6.14):
.
Гидравлическое сопротивление калориферной установки рассчитывается по формуле (6.16):
.
|
|
|
