5.3.2. Расчет воздухонагревателя

1. По индексу кондиционера предварительно выбираем воздухонагреватель с обводным клапаном или без него (табл. 5.4).

2. Из табл. 5.4 находим площадь теплоотдающей поверхности − F_p, м², и площадь фронтального сечения для прохода воздуха в ВН − _в, м².

3. Вычисляем теплоту, необходимую для нагрева воздуха Q_в, Вт, по формуле

, (5.6)

где с_в = 1,005 кДж/(кг × °С) – удельная теплоемкость воздуха;

− параметры воздуха, нагреваемого в ВН первого подогрева в ХПГ.

4. Количество воды G_w^ВН, кг/ч, проходящей через ВН, определяется по формуле

^, (5.7)

где с_w = 4,19 кДж/(кг×°С) – теплоемкость воды; T_г и T_о – температуры воды на входе в ВН и на выходе из него, принимаемые 150 и 70 ºС соответственно.

5. Массовая скорость движения воздуха в живом сечении ВН , кг/(м²×с), определяется по формуле

. (5.8)

6. Коэффициент теплоотдачи воздухонагревателя К^ВН, Вт/(м²×^оС), определяется по формуле

^, (5.9)

где ω^ВН − скорость движения воды в трубках воздухонагревателя, м/с; νρ − массовая скорость движения воздуха в живом сечении ВН, кг/(м²×с); α, q_вн, r – коэффициенты, численные значения которых приведены в табл. 5.6.

Таблица 5.6

Расчетные коэффициенты [12]

Количество рядов теплообменника	α	qвн	r	bвн	т
1	28,0	0,448	0,129	4,16	1,707
1,5	25,3	0,47	0,087	3,92	1,761
2	25,5	0,485	0,127	3,94	1,716

7. Находим скорость движения воды в трубках ВН ω^ВН, м/с, по формуле

, (5.10)

где f_w − площадь сечения для прохода воды, м² (см. примечание к табл. 5.4); ρ_w − плотность воды при ее средней температуре, кг/м³, определяемая по зависимости

, (5.11)

где − средняя температура воды на входе в ВН и на выходе из него, ^оС.

8. Определяем среднюю разность температур , ^оС, между теплоносителями по формуле

. (5.12)

9. Определяем требуемую площадь теплообмена воздухоподогревателя , м², по формуле

. (5.13)

При этом необходимо выполнить следующее условие: между площадью теплоотдающей поверхности предварительно подобранного ВН и требуемой поверхностью запас поверхности теплообмена не должен превышать 10 %, т.к. при большем запасе по теплопроизводительности возможно замерзание воды в трубках [10]:

(5.14)

При большем чем на 10 % расхождении величин, больше _, рекомендуется уменьшить скорость движения воды до ν_min равному 0,15 м/с, откорректировать расход воды и ее конечную температуру, и повторно произвести расчет требуемой поверхности ВН.

При наличии двух и более ВН на каждой ступени подогрева условие (5.14) может быть выполнено путем изменения схемы обвязки ВН.

Снизить можно также уменьшением рядности теплообменника.

10. Определяем аэродинамическое сопротивление воздухонагревателя , Па, по формуле

, (5.15)

где b_вн, m − коэффициенты, определяемые по табл. 5.6; N₁ − число теплообменников, установленных последовательно по ходу воздуха.

Значение должно быть не больше номинального, указанного в табл. 5.5.

Расчет ВН второго подогрева осуществляется по той же методике, что и расчет ВН первого подогрева, при этом – параметры воздуха, нагреваемого ВН второго подогрева (формула (5.6)). При этом необходимо учитывать, что тепловыделения в зале есть не всегда, поэтому ВН второго подогрева рассчитываются по параметрам ( ).

Пример. Подобрать и рассчитать воздухонагреватель для тепловой обработки воз­духа до заданных параметров.

Начальные параметры воздуха в ХПГ составляют t_н = -6 ºС, φ_н = 60 %, J_н = -2,5 кДж/кг, d_н = 1,2 г/кг сухого воздуха.

Конечные параметры воздуха составляют t_к = 21,4 ºС, J_к = 36,9 кДж/кг, φ_к = 45 %.

Параметры внутреннего воздуха равны t_в = 20 ºС, J_в = 24,9 кДж/кг, φ_в = 8 %, d_в = 6,6 г/кг сухого воздуха.

По табл. 5.4 выбираем воздухонагреватель с обводным клапаном: индекс 01.10114, F_p = 14,55 м², _в = 0,83 м², _w = 0,00148 м².

По формуле (5.6) получим

.

По формуле (5.7) определим .

По формуле (5.8) получим .

По формуле (5.11) определим

.

По формуле (5.10) определим .

По формуле (5.9) получим .

По формуле (5.12) получим

.

По формуле (5.13) определим

.

Однако , следовательно, применение воздухонагревателя с обводным клапаном (индекс 01.10114) невозможно.

Повторим расчет, выбрав по табл. 5.4 воздухонагреватель с обводным клапаном: индекс 01.10314, F_p = 20,9 м², _в = 0,83 м², _w = 0,00215 м².

Из предыдущего расчета имеем

, , , , .

По формуле (5.10) определим

.

По формуле (5.9) получим .

По формуле (5.13) определим

По формуле (5.14) определим

Условие выполнено, замерзания воды в трубках ВН не будет.

По формуле (5.14) получим

.