Калориферы КСк. Расчет и подбор водяных калориферов КСк - Т.С.Т.

Поиск
Перейти к содержимому

Главное меню

Калориферы КСк. Расчет и подбор водяных калориферов КСк

Расчет и подбор водяных калориферов КСк осуществляется в следующей последовательности:   
1.
подсчет тепловой мощности для нагрева воздуха,   2. расчет фронтального сечения для прохода воздуха и подбор подходящих калориферов,   3. нахождение массовой скорости,   4. определение расхода теплоносителя,   5. подсчет скорости горячей воды в теплообменнике,   6. вычисление коэффициента теплопередачи,   7. определение среднего температурного напора,   8. нахождение теплопроизводительности калорифера или установки,   9. установление запаса по тепловой мощности,   10. расчет аэродинамического сопротивления,   11. определение гидравлического сопротивления по теплоносителю.

Raschet i podbor kaloriferov ksk

Все действия по расчету и подбору водяных калориферов типа КСк выложены пошагово. Прилагаются формулы и таблицы, технические данные и характеристики всех моделей данных воздухонагревателей. Каждый шаг подсчетов и вычислений сопровождается конкретным примером.

 
Plotnost vozduha pri raznyh temperaturah

1. Определить тепловую мощность для нагрева определенного объема воздуха.
а)  Определяем массовый расход нагреваемого воздуха
G (кг/ч) = L х р
L - объемное количество нагреваемого воздуха, м3/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/м3
б)  Определяем расход теплоты для нагревания воздуха
Q (Вт) = G х c х (t кон - t нач)
G -
массовый расход воздуха, кг/час
с - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг•K), (показатель берется по температуре входящего воздуха, смотреть ниже - по таблице)
t нач - температура воздуха на входе в теплообменник, °С
t кон - температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-1

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком  95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.
1. Определить тепловую мощность, необходимую для нагрева 17000 м3/час с температуры -25°С до +23°С.
а)  Определяем массовый расход нагреваемого воздуха
G (кг/ч) =17000 х 1.30 = 22100 кг/час
17000 - объемное количество нагреваемого воздуха, м3/час
1.30 - плотность воздуха при температуре -1°С (температура на входе -25°С плюс температура воздуха на выходе +23°С - делим на два)   (-25+23)/2= -2/2= -1    Плотность воздуха при температуре -1 имеет значение 1.30
б)  Определяем расход теплоты для нагревания воздуха
Q (Вт) = (22100/3600) х 1009 х (23 - (-25)) = 297319 Вт
22100 - массовый расход воздуха, кг/час
1009 - удельная теплоемкость при температуре входящего воздуха -25°С, Дж/(кг•K)
+23 - температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С
-25 - температура воздуха на входе в теплообменник, °С

Sredniaia raschetnaia temperatura holodnoj piatidnevki gorodov-1

Температуру входящего воздуха можно принять, исходя из географического региона, в котором будут эксплуатироваться калориферы. Данные с расчетными средними температурами городов представлены в 3-х таблицах справа. Если в таблице отсутствует ваш город, следует принять показатели близлежащего.

Teploemkost' vozduha - pri raznyh temperaturah
 

2. Подбор и расчет калориферов - этап второй. 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 (м2) = G / v
G - массовый расход воздуха, кг/час
v - массовая скорость воздуха - для оребренных калориферов принимается в диапазоне 3 - 5 (кг/м2•с). Допустимые значения - до 7 - 8 кг/м2•с

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-2

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком  95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.
2. Расчет фронтального сечения для прохода воздуха. Подбираем необходимую площадь сечения под массовый расход воздуха 22100 кг/час. Принимаем массовую скорость - 3.6 кг/м2•с.
f (м2) = (22100/3600) / 3.6 = 1.705 м2
22100 - массовый расход воздуха, кг/час
3.6 - массовая скорость воздуха, кг/м2•с

Из расчета получилась требуемая площадь фронтального сечения для прохода воздуха - 1.705 м2. Далее, ориентируясь на данные из нижевыложенной таблицы, подбираем калорифер КСк, подходящий под это сечение.
Наиболее подходящие модели КСк 3-11 и КСк 4-11 (площадь фронтального сечения этих теплообменников - 1.660 м2).

Что делать, если при расчете, мы получаем требуемую площадь сечения, а в таблице для подбора калориферов КСк, нет моделей с таким показателем. Тогда мы принимаем два или несколько калориферов одного номера, чтобы сумма их площадей соответствовала или приближалась к нужному значению. Например: при расчете у нас получилась требуемая площадь сечения - 0.926 м2. Воздухонагревателей с таким значением в таблице нет. Принимаем два теплообменника КСк 3-9 с площадью 0.455 м2 (в сумме это дает 0.910 м2) и монтируем их по воздуху параллельно.
При выборе трех или четырех рядной модели (одинаковые номера калориферов - имеют одну и ту же площадь фронтального сечения), ориентируемся на то, что теплообменники КСк4 (четыре ряда) при одной и той же входящей температуре и производительности по воздуху, нагревают его в среднем на восемь-двенадцать градусов больше, чем КСк3 (три ряда теплонесущих трубок), но имеют большее аэродинамическое сопротивление.

Ниже представлена таблица с данными воздухонагревателей типа КСк. В таблице приводятся основные технические характеристики всех моделей данного теплообменника: площадь поверхности нагрева и фронтального сечения, присоединительных патрубков, коллектора и живого сечения для прохода воды, длина теплонагревательных трубок, число ходов и рядов, масса.

Sredniaia raschetnaia temperatura holodnoj piatidnevki gorodov-2
Tablica podbora vodianyh kaloriferov ksk
 

3. Находим действительную массовую скорость для выбранного одного или нескольких калориферов.
v (кг/м2с) = G / f
G - массовый расход воздуха, кг/час
f - площадь действительного фронтального сечения, берущегося в расчет, м2

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-3

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком  95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.
3. Задача - найти действительную массовую скорость тех теплообменников, что мы подобрали. Принимаем калорифер КСк 3 11, как наиболее подходящий по фронтальному сечению для прохода воздуха (1.660 м2).
v (кг/м2•с) = (22100/3600) / 1.660 = 3.70 кг/м2•с
22100 - массовый расход воздуха, кг/час
1.660 - площадь фронтального сечения КСк 3-11, берущегося в расчет, м2


4. Рассчитываем расход теплоносителя.
Gw (кг/сек) = Q / ((cw х (t вх - t вых))
Q - расход тепла для нагрева воздуха, Вт
cw - удельная теплоемкость воды - принимается по таблице внизу - (температура воды на подаче и выходе суммируется и делится пополам), Дж/(кг•K)
t вх - температура воды на входе в теплообменник, °С
t вых - температура воды на выходе из теплообменника, °С

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-4

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком  95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.
4. Подсчет расхода горячей воды. Рассчитывается потребление теплоносителя с температурным графиком 95°С - 50°С для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С.
Gw (кг/сек) = 297319 / ((4192 х (95 - 50)) = 1.576 кг/сек
297319 - расход тепла для нагрева воздуха, Вт
4192 - удельная теплоемкость воды при температуре 72.5°С (95°С + 50°С = 145°С / 2 = 72.5°С), Дж/(кг•K)
95 - температура на входе в теплообменник, °С
50 - температура на выходе из теплообменника, °С

Sredniaia raschetnaia temperatura holodnoj piatidnevki gorodov-3
Teploemkost' vody - pri raznyh temperaturah
 

5. Подсчет скорости движения воды в трубках принятого калорифера.
W (м/сек) = Gw / (pw х fw)
Gw - расход теплоносителя, кг/сек
pw - плотность воды при средней температуре в воздухонагревателе (принимается по таблице внизу), кг/м3
fw - средняя площадь живого сечения одного хода теплообменника (принимается по таблице подбора калориферов КСк), м2

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-5

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком  95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.
5. Цель - подсчет скорости движения воды в трубках принятого оребренного воздухоподогревателя КСк 3 11.
W (м/сек) = 1.576 / (976 х 0.00235) = 0.687 м/сек
1.576 - расход теплоносителя, кг/сек
976 - плотность воды при средней температуре в теплообменнике (график 95°С-50°С, средняя 72.5°С), кг/м3
0.00235 - средняя площадь живого сечения одного хода калорифера КСк 3-11, м2

В случае если для расчета приняты два или более калориферов, эта формула действительна только при их последовательном подсоединении по теплоносителю. То есть калориферы присоединены так, что горячая вода пройдя по контурам одного теплообменника, подается во-второй и т.д. При параллельном подсоединении, например двух воздухонагревателей КСк по теплоносителю, значение
fw будет 2fw и т.д. Например: для нагрева воздуха нам требуются два теплообменника КСк 3-9 с площадью 0.455 м2 (в сумме это дает 0.910 м2). Расход теплоносителя составил 0.600 кг/сек. Подсчитать скорость движения одного хода калориферов. При последовательном подсоединении по теплоносителю формула будет иметь вид - W (м/сек) = Gw / (pw х fw), при параллельном (теплопровод подключен к каждому воздухонагревателю отдельно) - W (м/сек) = Gw / (pw х 2fw). Соответственно и скорость движения воды в трубках, в первом случае будет иметь большее значение, чем во втором. Рекомендуемая скорость движения теплоносителя в калориферах водяных типа КСк - (0.2 - 0.5) м/сек. Превышение этой скорости, связано с увеличением гидравлического сопротивления.

Plotnost vody pri raznyh temperaturah
 

6. Расчет коэффициента теплопередачи (теплотехнической эффективности), выбранного калорифера
Коэффициент теплоотдачи выбранного теплообменника, можно узнать двумя способами. Первый - рассчитать по формуле (использовав коэффициенты и показатели степеней данного вида воздухонагревателей). Второй - воспользоваться готовой таблицей, с данными при разных показателях массовой скорости воздуха и скорости воды. Табличные данные можно посмотреть на странице сайта: Калориферы КСк. Коэффициент теплопередачи калориферов КСк.

v - действительная массовая скорость воздуха, кг/м2•с
W - скорость движения воды в трубках, м/сек
A, n, m - значение модуля и степеней из таблицы

Расчетные значения для подсчета коэффициентов теплопередачи

Индекс калорифера

A

n

m

КСк2 (двухрядная модель)

33.3

0.383

0.175

КСк3 (трехрядная модель)

29.3

0.437

0.168

КСк4 (четырехрядная модель)

25.5

0.496

0.160

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-6

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком  95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.
6. Задача - подсчитать коэффициент теплоотдачи воздухонагревателя КСк 3 11 при массовой скорости в фронтальном сечении 3.70 кг/м2•с и скорости движения теплоносителя в трубках 0.687 м/сек.

= 48.73 Вт/(м2•°C)

3.70 - действительная массовая скорость воздуха, кг/м2•с
0.687 - скорость движения воды в трубках, м/сек
29.3, 0.437, 0.168 - значение модуля и степеней из таблицы

 

7. Расчет температурного напора. Ниже представлены формулы для определения среднего арифметического или среднего логарифмического температурного напора (в зависимости от итогового показателя отношения дельт температур). Если этот шаг вызовет у вас затруднения, его можно пропустить и перейти к пункту 8. Там представлена общая формула нахождения фактической тепловой мощности выбранного калорифера, которая позволит (в большинстве случаев) подобрать теплообменник с допустимой степенью погрешности.

Принцип работы водяного калорифера построен на теплообмене двух сред. Первичный теплоноситель - горячая или перегретая вода, вторичный - воздух. Поэтому этот теплообменник называют еще и водовоздушным. Нагрев воздуха происходит за счет отдачи тепла первичным теплоносителем (горячей водой) - вторичному теплоносителю (холодному воздуху). То есть условно мы можем разделить теплообменные среды на два потока или контура.
Первый контур - греющая сторона - теплоноситель горячая вода,    второй контур - нагреваемая сторона - теплоноситель воздух.
Чем больше разница температур потоков, тем эффективней происходит теплообмен.
Средний температурный напор рассчитывается по формуле:

Formuly i grafiki dlia rascheta srednego temperaturnogo napora kalorifera ksk

Натуральный логарифм ln  — это логарифм по основанию e, где e — иррациональная константа, равная приблизительно 2,718281828.
Обозначение -
ln(x)  показатель степени, в которую нужно возвести число 2,718281828, чтобы получить x.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-7

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком  95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.
7. Задача - подсчитать средний температурный напор с теплоносителем на входе +95°С - на выходе +50°С, температурой входящего-выходящего воздуха -25°С - +23°С

Formuly i grafiki dlia rascheta srednego temperaturnogo napora kalorifera ksk 3-11

Следует также учитывать, чтоиспользуется формула для нахождения среднелогарифмического температурного напора. Подробное описание расчета по этой формуле, можно посмотреть на странице сайта: Подбор калориферов КПСк.

 

8. Подсчет фактической тепловой мощности подобранных калорифера (ов).
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
K - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2•°C)
F - площадь поверхности нагрева выбранного калорифера (принимается по таблице подбора), м2
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

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-8

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком  95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.
8. Расчет фактической теплопроизводительности воздухоподогревателя КСк 3-11 при заложенных и подсчитанных значениях.
q (Вт) = 48.73 х 86.2 х ((95 +50)/2 - (-25 +23)/2)) = 48.73 х 86.2 х (145/2 - (-2/2)) = 48.73 х 86.2 х (72.5 + 1) = 308739 Вт
48.73
- коэффициент теплоотдачи калорифера, Вт/(м2•°C)
86.2 - площадь поверхности нагрева воздухонагревателя КСк 3-11, м2
95 - температура воды на входе в теплообменник, °С
50 - температура воды на выходе из теплообменника, °С
-25 - температура воздуха на входе в теплообменник, °С
23 - температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

 

9. Определяем запас тепловой производительности принятого калорифера (ов)
((q - Q) / Q) х 100
q - фактическая тепловая мощность подобранных калориферов, Вт
Q - расчетная тепловая мощность, Вт

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-9

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком  95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.
9. Осуществляем подсчет расхождения фактической и расчетной тепловой мощности подобранного теплообменника
((308739 - 297319) / 297319) х 100 = 3.8%
308739 - фактическая тепловая мощность подобранного теплообменника, Вт
297319 - расчетная тепловая мощность, Вт

Фактическая тепловая производительность принятого калорифера должна быть больше, чем расчетная. Диапазон допустимого процентного соотношения фактической и расчетной мощности, по разным источникам, может составлять от 96 до 120 (от - 4 до 20) %. В любом случае, нужно стремиться к максимально приближенному равенству мощностей (фактическая производительность = 100 - 110 % от расчетной). Если при подсчете, разница составила большее значение, чем вышеупомянутые цифры, следует произвести перерасчет.



10. Подсчитываем фактический расход воды.
Gw (кг/сек) = q / (cw х (t вх - t вых))
q - фактическая тепловая мощность подобранных калориферов, Вт
cw  - удельная теплоемкость воды - принимается по таблице (температура воды на подаче и выходе суммируется и делится пополам), Дж/(кг•K)
t вх - температура воды на входе в теплообменник, °С
t вых - температура воды на выходе из теплообменника, °С

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-10

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком  95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.
10. Задача - уточнить реальный расход воды в выбранном теплообменнике.
Gw (кг/сек) = 308739 / (4192 х (95 - 50)) = 1.637 кг/сек    - 5893 кг/час
308739 - фактическая тепловая мощность подобранного калорифера, Вт
4192  - удельная теплоемкость воды при температуре 72.5°С (95°С + 50°С = 145°С / 2 = 72.5°С), Дж/(кг•K)
95 - температура воды на входе в теплообменник, °С
50 - температура воды на выходе из теплообменника, °С



11. Расчет аэродинамического сопротивления. Величину потерь по воздуху можно узнать двумя способами. Первый - подсчитать по формуле, используя коэффициент и значения степеней подобранного калорифера. Второй - путем подбора - по таблице , используя данные при разной массовой скорости воздуха. Посмотреть таблицу с данными аэродинамических сопротивлений водяных калориферов КСк.

v - действительная массовая скорость воздуха, кг/м2•с
B, r - значение модуля и степеней из таблицы

Расчетные значения для подсчета аэродинамического сопротивления

Индекс калорифера

B

r

КСк2 (двухрядная модель)

4.23

1.832

КСк3 (трехрядная модель)

6.05

1.832

КСк4 (четырехрядная модель)

8.63

1.833

При установке водяных калориферов последовательно по ходу движения воздуха, полученное значение аэродинамического сопротивления умножаем на количество рядов теплообменников.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-11

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком  95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.
11. Задача - выяснить аэродинамическое сопротивление подобранного калорифера, при работе с заданными условиями.

3.70 - действительная массовая скорость воздуха, кг/м2•с
6.05, 1.832 - значение модуля и степени из таблицы



12. Расчет гидравлического сопротивления, подобранного калорифера (ов). Сопротивление по теплоносителя вычисляется по формулам. Первая требует довольно большего числа действий и подробно описана на странице сайта: Калориферы КСк. Гидравлическое сопротивление калориферов КСк. Вторая - более простая и решается на основе уже подсчитанных коэффициентов гидравлического сопротивления для конкретных моделей калориферов КСк. Таблица с коэффициентами представлена на вышеупомянутой странице. В этой же таблице, ориентируясь на скорость воды в трубках и массовую скорость воздуха в фронтальном сечении, можно узнать значение водного сопротивления, не прибегая к расчетам.

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

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-12

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком  95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.
12. Задача - выяснить гидравлическое сопротивление подобранного калорифера, при работе с заданными условиями.

34.25 - значение коэффициента гидравлического сопротивления для калорифера КСк 3 11 (взят по таблице)
0.687 - скорость движения воды в трубках принятого воздухонагревателя, м/сек

В случае принятия для расчета двух и более калориферов и их подключении по теплоносителю последовательно, полученное значение гидравлического сопротивления умножаем на число теплообменников, последовательно подключенных по воде.

Заключение. В результате расчета и подбора калорифера для нагрева входящего воздуха от -25°С до 23°С объемом 17000 м3/час, с использованием теплоносителя - горячей воды с температурным графиком 95°С - 50°С, был выбран оребренный водяной теплообменник КСк 3-11 трехрядный, четырехходовой. Полученные данные:   1. тепловая производительность калорифера для нагрева воздуха - 309 кВт,   2. массовая скорость в фронтальном сечении - 3.70 кг/м2с,   3. расход теплоносителя - 5893 кг/час,   4. скорость горячей воды в теплообменнике - 0.687 м/сек,   5. коэффициент теплопередачи - 48.73 Вт/(м2•°C),   6. запас по тепловой мощности - 4 %,   7. аэродинамическое сопротивление - 67 Па,   8. гидравлическое сопротивление - 16.2 кПа.

Konvertery edinic dlia rascheta kaloriferov ksk


Перейти на страницу: Калориферы КСк. Производство, технические характеристики. На странице представлены чертежи, фотографии, описание и таблицы с теплотехническими характеристиками, габаритными размерами водяных оребренных теплообменников данного типа.

  По всем техническим вопросам вы можете обратиться по телефону 8-961-737-83-14 ( без выходных )  Киляков Вадим Анатольевич
Контакты для связи:    электронная почта: zao_tst@mail.ru        телефон / факс +7(3846)682324   (пн - пт 9:00-17:00)
Юридический адрес нашего предприятия : г. Новосибирск, ул. Титова, 21     Почтовый адрес: Кемеровская область, г. Киселевск, ул. Юргинская,1
ЗАО (с 16.01.2015 ООО) Т.С.Т. - производство отопительного и теплообменного оборудования

города Новокузнецк, Кемерово
Промышленность России на портале PromPortal.su: компании, товары и услуги, объявления
Яндекс.Метрика
Назад к содержимому | Назад к главному меню