Гидравлическая система водяных калориферов КСК
Гидравлический тракт оребренного воздухоподогревателя формируется и состоит из следующих основных элементов: 1. патрубков или штуцеров для подвода и отвода воды (диаметры патрубков: 32 мм - для 1-10 номеров, 50 мм - для 11 и 12 номеров); 2. двух коллекторов или крышек полуэллиптической формы, для прохода и распределения теплоносителя; 3. теплоотдающих стальных трубок диаметром 16 мм с развитым алюминиевым оребрением для циркуляции воды по контуру модуля; 4. трубных решеток, с приваренными к ним, с одной стороны – коллекторами, с другой – теплоотдающими элементами; 5. разделительных сегментов или перегородок, расположенных внутри коллектора и образующих многоходовое движение воды.
Наличие поперечных разделительных сегментов в водяном калорифере приводит к увеличению скорости движения теплоносителя, и соответственно, повышению теплотехнических показателей воздухонагревателя типа КСк 02 ХЛ3 без изменения количественного расхода горячей воды. Ниже представлена таблица с теплотехническими данными калорифера КСк 4-11 в разных модификациях.
| Объем нагреваемого воздуха, м³/ч | 18000 | ||
| Температура воздуха на входе в калорифер, °С | -25 | ||
| Температура теплоносителя на входе в калорифер, °С | 95 | ||
| Расход теплоносителя, м³/ч | 8.0 | ||
| Калорифер КСк 4-11 | 2-х ходовой | 4-х ходовой | 6-ти ходовой |
| Температура воздуха на выходе из калорифера, °С | 25 | 28 | 30 |
| Температура воды на выходе из калорифера, °С | 55 | 53 | 52 |
| Скорость теплоносителя, м/сек | 0.37 | 0.74 | 1.10 |
| Гидравлическое сопротивление, кПа | 2.1 | 17.8 | 61.3 |
| Коэффициент теплопередачи, Вт/(м?*град) | 44.8 | 50.0 | 53.4 |
| Производительность по теплу, кВт | 364 | 387 | 400 |
Число ходов для прохода теплоносителя в типовых водяных калориферах типа КСк всегда имеет четное значение. При монтаже теплообменников КСк, расположение биметаллических нагревательных элементов должно быть горизонтальным. Широкое распространение получили четырех и шести ходовые модели данных воздухонагревателей. На чертежах представлены схемы движения теплоносителя в четырех и шестиходовом исполнении.
Горячая вода, через входящий патрубок поступает в гидравлический тракт воздухонагревателя и последовательно, через отделенные перегородкой пучки трубок проходит по контурам в одном, затем в противоположном направлении.
Гидравлическое сопротивление калориферов КСк складывается из линейных сопротивлений, связанных с потерями на трение по длине трубок, и местных гидравлических потерь, обусловленных наличием в модуле участков, деформирующих поток. Именно по этой причине, с увеличением количества разделительных сегментов, увеличивается и гидравлическое сопротивление. Это происходит из-за того, что чем на большее число перегородок-ходов или камер разделен водяной теплообменник, тем меньшее живое сечение (количество трубок) остается для прохода теплоносителя. Скорость теплоносителя возрастает, и соответственно, возрастает гидравлическое сопротивление. К тому же увеличивается количество участков с изменением направления потока. Наглядно это видно из таблицы, когда при одинаковом расходе теплоносителя, показатели гидравлического сопротивления с увеличением количества камер существенно выше. Тепловая мощность и температура нагрева воздуха на такой же порядок не отличаются.
Наиболее оптимальные показатели скорости воды в трубках 0.2 – 0.5 м/сек. Превышение этого значения не приводит к значительному увеличению коэффициента теплопередачи, в то время как гидравлическое сопротивление существенно возрастает. Также не рекомендуется принимать скорость теплоносителя менее 0.12 м/сек, из-за увеличения вероятности замораживания калориферов. Пороговое верхнее значение - 1.2 м/сек, свыше которого наблюдается значительный рост потерь давления.
При компоновке калориферов КСк в секции из нескольких модулей, воздухонагреватели можно подключать к теплоносителю, как последовательно, так и параллельно. Последовательная схема подключения предполагает собой запитку от подающего трубопровода системы отопления только первого в блоке нагревателей калорифера. В последующие воздухонагреватели вода поступает уже пройдя по контурам предыдущего. При параллельной схеме к питающему трубопроводу подключается каждый калорифер. Выбор в пользу той или иной конструкции калорифера КСк 02 ХЛ3 или схемы подключения, необходимо делать, исходя из технического задания и характеристик гидравлической сети, с которой приходится работать. Следует также понимать, что повышение параметров теплоносителя существенно сокращает требуемый его расход и гидравлические потери. В представленной таблице выложены основные теплотехнические показатели калорифера КСк 4-10 при разной температуре подаваемого теплоносителя. Расчет произведен для четырех и шести ходовых моделей, исходя из задания нагреть воздух объемом 6500 метров кубических час до температуры +25 градусов.
| Объем нагреваемого воздуха, м³/ч | 6500 | |||||||||||
| Температура воздуха на выходе из калорифера, °С | +25 | |||||||||||
| Температура воды на входе в калорифер, °С | 115 | 95 | 80 | |||||||||
| Температура входящего воздуха, °С | -30 | -20 | -10 | 0 | -30 | -20 | -10 | 0 | -30 | -20 | -10 | 0 |
| Калорифер КСк 4-10 6-ти ходовой | ||||||||||||
| Температура воды на выходе из калорифера, °С | 49 | 39 | 30 | 24 | 53 | 45 | 35 | 27 | 55 | 48 | 40 | 32 |
| Расход теплоносителя, м³/ч | 1.9 | 1.3 | 0.9 | 0.6 | 3.0 | 2.0 | 1.3 | 0.8 | 5.1 | 3.2 | 1.9 | 1.1 |
| Скорость теплоносителя, м/сек | 0.54 | 0.37 | 0.25 | 0.16 | 0.85 | 0.55 | 0.35 | 0.22 | 1.40 | 0.87 | 0.52 | 0.30 |
| Гидравлическое сопротивление, кПа | 5.2 | 2.4 | 1.1 | 0.5 | 12.5 | 5.4 | 2.2 | 0.8 | 33.8 | 13.0 | 4.6 | 1.5 |
| Производительность по теплу, кВт | 147 | 116 | 87 | 60 | 147 | 116 | 87 | 60 | 147 | 116 | 87 | 60 |
| Калорифер КСк 4-10 4-х ходовой | ||||||||||||
| Температура воды на выходе из калорифера, °С | 55 | 44 | 35 | 27 | 59 | 50 | 40 | 31 | 59 | 52 | 43 | 35 |
| Расход теплоносителя, м³/ч | 2.1 | 1.4 | 1.0 | 0.7 | 3.5 | 2.3 | 1.4 | 0.9 | 6.2 | 3.7 | 2.1 | 1.2 |
| Скорость теплоносителя, м/сек | 0.40 | 0.27 | 0.18 | 0.12 | 0.64 | 0.42 | 0.25 | 0.15 | 1.14 | 0.67 | 0.37 | 0.22 |
| Гидравлическое сопротивление, кПа | 2.4 | 1.1 | 0.5 | 0.2 | 6.1 | 2.6 | 1.0 | 0.3 | 19.3 | 6.7 | 2.1 | 0.7 |
| Производительность по теплу, кВт | 147 | 116 | 87 | 60 | 147 | 116 | 87 | 60 | 147 | 116 | 87 | 60 |
Следует также отметить, что внутренняя полость теплоотдающих трубок, в процессе эксплуатации становится шероховатой, обрастает накипью и загрязнениями. Чем больше эксплуатируется теплообменник, тем более откладываются всевозможные отложения в его гидравлическом тракте. Это приводит к снижению теплотехнических характеристик воздухоподогревателя КСк и существенному росту его гидравлического сопротивления. Поэтому периодически, один раз в два-три года желательно проводить химическую чистку его внутренних полостей.
