Расчет калориферного отопления

В том случае, если в производственном помещении предусматривается воздушное отопление, расчет и выбор калориферов производятся следующим образом. Определяют часовой расход тепла на нагрев воздуха (Вт) внутри по­мещения

Q_в = 0,278 с_в- G_в (t_в - t_n)/р_к, где с_в — теплоемкость воздуха, кДж/м3 К (с_в = 1 кДж/м3 К);

G_в - количество нагреваемого воздуха, кг/ч;

t_в - температура воздуха внутри помещения, °С;

t_н - расчетная температура наружного воздуха (t_н = -30°С);

_к - плотность воздуха, выходящего из калорифера, кг/м3 (табл. 2.11).

0,278 - коэффициент перевода (1 кДж/ч = 0,278 Вт).

Таблица 2.11 - Плотность воздуха при различных температурах и барометриче­ском давлении

18

20

1,157

1,146

1,165

1,157

1,173

1,165

1,181

1,173

1,189

1,181

1,197

1,189

1,205

1,197

1,213

1,205

1,221

1,213

1,229

1,221

Задаваясь массовой скоростью воздуха и_г, в пределах экономически выгод­ной, определяют предварительно живое сечение F_к (м²) калориферной установ­ки

В

3600Я

(2.19)

где G_в - количество нагреваемого воздуха, кг/ч;

и_г - массовая скорость воздуха, кг/м² -с, (v_T = 5... 10 кг/м² -с). По расчетному живому сечению и техническим характеристикам подби­рают модель и номер калорифера (табл. 2.12).

Таблица 2.12 - Техническая характеристика калорифера

При параллельном подключении двух калориферов живое расчетное сече­ние выбираемых калориферов уменьшается в два раза.

Рассчитывают массовую скорость и_м (кг/м² • с) воздуха для принятой моде­ли калорифера

3„ =

3600-F

1

(2.20)

ле

где F_кф - фактическое живое сечение выбранных калориферов, м2. Находят скорость движения воды и_т (м/с) в трубках калорифера по форму-

\?т —

Q

ЮОО-С,-/,

В

(2.21)

где Qe ~ расход тепла на нагрев воздуха, Вт (1 Вт = 3,6 кДж/ч); fmp - полное сечение для прохода воды в калорифере, м²; t1 - температура воды при входе в калорифер, °С; t2 - температура воды при выходе из калорифера, °С; _в - теплоемкость воды, кДж/м³ • К (с_в = 4,19 кДж/м³К); 1000 - коэффициент перевода {3,6/3600 = 1000); _в - плотность воды (р_в= 1000кг/м).

Средняя скорость воды должна находиться в пределах 0,2...0,5 м/с. Исходя из расчетной массовой скорости воздуха и_м, определяют коэффициент теплопе­редачи К_Т калорифера (табл. 2.13).

Таблица 2.13 - Коэффициент теплопередачи К_Т калориферов КФС и КФБ, Вт/(м² • К)

муле

Определяют расчетную поверхность нагрева F_рас(м²) калорифера по фор-

Qв

—, (2.22)

"Т ' V-cpT ~К_Рв)

где (t_срT - средняя температура теплоносителя, которая принимается рав­ной для воды (t1 + t₂)/2, для насыщенного пара при давлении до 0,03 атмосфер (100°С), более 0,3 атмосфер - температура пара;

t_срВ - средняя температура воздуха, равная полусумме начальной и конеч­ном температуры воздуха в помещении

КрВ

Рассчитывают количество устанавливаемых калориферов по формуле

Щ =

F

(2.23)

где F_рас - расчетная поверхность нагрева выбранного калорифера, м²;

F_K поверхность нагрева выбранного калорифера, м²(табл. 2.12). Определяют суммарную площадь калориферной установки DF_ycm (м²)

Е

рас

пк ' ^Fк

(2.24)

где п_к - фактическое число калориферов в установке. По массовой скорости воздуха х>_м из табл. 2.14 определяют сопротивление движению воздуха в установке.

Таблица 2.14 Сопротивление движению воздуха (Ар) через калориферы КФС иКФБ

Пример 2.4. Рассчитать калориферное (воздушное) отопление для поме­щения объемом V = 525 м³, если известно, что температура внутри помещения должна быть на уровне 20°С, температура снаружи -15°С, кратность воздухо­обмена К = 2.

Решение. Определим часовой расход тепла на нагрев воздуха (Вт) внутри помещении по формуле (2.18), принимая количество нагреваемого воздуха

G_e=V- К = 525x2 = 1050м3/ч, Плотность воздуха в формуле не учитываем

Q_в = 0,278 с_в Q_в (U - t_н) = 0,278 х 1 х 1050 х (20 - (-15)) = 10216,5 Вт/ч

Задаемся массовой скоростью воздуха v_r = 5 кг/м² с.

Определяем предварительно живое сечение F_к (м²) калориферной установ­ки по формуле (2.19), принимая плотность воздуха при температуре 20°С рав­ной 1,205 кг/м³ (табл. 2.11)

F_k = G ^k = 1050x1,205/(3600x5) = 0,07 м^{2 к} 36005,

По расчетному живому сечению и техническим характеристикам подбира-

ем модель и номер калорифера из таблицы 2.12 - КБФ №2, площадь поверхно­сти нагрева 12,7 м², фактическое живое сечение для прохода воздуха F_кф = 0,115м², для прохода теплоносителя f_тр = 0,0061 м².

Рассчитываем массовую скорость х>_м (кг/м -с) воздуха для принятой мо­дели калорифера по формуле (2.20) с учетом фактического живого сечения ка­лорифера F_кф = 0,115 м²

3 м G в= 1050x1,205/(3600x0,115) = 3,05кг/м² -с

3600-F^

Находим скорость движения воды х>_м (м/с) в трубках калорифера по фор­муле (2.21), принимая температуру воды на входе и выходе из калорифера 80°С и 60°С соответственно, полное сечение для прохода воды (теплоносителя) в ка­лорифере f_тр = 0,0061 м²

З_т = Q в--------------- = 10216,5/1000 • 4,19 • 1000 • 0,0061(80 - 60) = 0,02м/с

1000 •C_B-/_m;,-/v(t₁-f₂)

Исходя из расчетной массовой скорости воздуха и скорости движения теп­лоносителя определяем коэффициент теплопередачи К_Т калорифера по табл.2.13: для массовой скорости воздуха v_M = 3,05 кг/м²-с и скорости теплоно­сителя х>т = 0,02 м/с коэффициент теплопередачи КТ = 9 Вт /м К.

Определяем расчетную поверхность нагрева F_рас = (м) калорифера по формуле (2.22), рассчитав предварительно среднюю температуру теплоносите­ля t_срT = (t1 + t₂)/2, = (80+60)/2 = 70°С и среднюю температуру воздуха в по­мещении t_cpB = ^" ^+tk> = (15 + 20)/2 = 17,5°С

_:в^------- = 10216,5 /[9(70 -17,5)]= 2 1,6м²

^рас

Рассчитываем количество устанавливаемых калориферов по формуле (2.23), принимая поверхность нагрева выбранного калорифера по табл. 2.12

F_К= 12,7 м²

F

Принимаем 2 калорифера КБФ № 2.

Определяем суммарную площадь калориферной установки DF_ycm (м²), со­стоящей из калориферов, по формуле (2.24)

SF_ycm = n_K- F_К= 2x12,7 = 25,4м²

По массовой скорости воздуха х>_м из табл. 2.14 определяем сопротивление движению воздуха в калорифере КБФ: Ар = 2 кг/м².

Вывод. Для воздушного отопления помещений необходимы 2 калорифера КБФ.

Задачи

1 Определить потребное количество тепла для создания нормальной тем-
пературы внутри жилого дома площадью 100 м2 и высотой 6 м, если удельная
тепловая характеристика 0,3 Вт/м3 °С, наружная температура - 12°С.

2 Определите необходимое количество секций нагревательных приборов,
если площадь поверхности одной секции 0,6 м², суммарные потери тепла 12000
Вт, температура воды на входе в отопительную систему 80 градусов, на выходе
55 градусов, коэффициент теплопередачи 0,9 Вт/м² °С.

3 Определить площадь поверхности нагрева отопительных приборов паро­
вой системы отопления, если коэффициент теплоотдачи равен 10 Вт/м2 °С, тем­
пература внутри административного помещения объемом 100 м³ должна быть
не ниже 23 °С.