Расчет калорифера как рассчитать мощность прибора для нагрева воздуха для отопления

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕРНОЙ УСТАНОВКИ

1.1 Тепловой расчет нагревательных элементов

В задачу теплового расчёта блока ТЭНов входит определение количества ТЭНов в блоке и действительной температуры поверхности нагревательного элемента. Результаты теплового расчёта используют для уточнения конструктивных параметров блока.

Задание на расчет приведено в приложении 1.

Мощность одного ТЭНа определяют исходя из мощности калорифера

_к

Число ТЭНов z принимают кратным 3, причем мощность одного ТЭНа не должна превышать 3…4 кВт. ТЭН подбирают по паспортным данным (приложение 1).

По конструктивному исполнению различают блоки с коридорной и шахматной компоновкой ТЭНов (рисунок 1.1).

а)	б)
а – коридорная компоновка; б – шахматная компоновка. Рисунок 1.1 – Схемы компоновки блока ТЭНов

Для первого ряда нагревателей скомпонованного нагревательного блока должно выполняться условие:

о

где t_н1 — действительная средняя температура поверхности нагревателей первого ряда, оС; P_m1 — суммарная мощность нагревателей первого ряда, Вт; _ср— средний коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2оС); F_т1- суммарная площадь теплоотдающей поверхности нагревателей первого ряда, м2; t_в — температура воздушного потока после калорифера, оС.

Суммарную мощность и суммарную площадь нагревателей определяют из параметров выбранных ТЭНов по формулам
, , (1.3)

где k – количество ТЭНов в ряду, шт; P_т, F_т – соответственно мощность, Вт, и площадь поверхности, м2, одного ТЭНа.

Площадь поверхности оребренного ТЭНа
, (1.4)

где d – диаметр ТЭНа, м; l_а – активная длина ТЭНа, м; h_р – высота ребра, м; a – шаг оребрения, м.

Для пучков поперечно обтекаемых труб следует учитывать средний коэффициент теплоотдачи _ср, так как условия передачи теплоты отдельными рядами нагревателей различны и определяются турбулизацией воздушного потока. Теплоотдача первого и второго рядов трубок по сравнению с третьим рядом меньше. Если теплоотдачу третьего ряда ТЭНов принять за единицу, то теплоотдача первого ряда составит около 0,6, второго — около 0,7 в шахматных пучках и около 0,9 — в коридорных от теплоотдачи третьего ряда. Для всех рядов после третьего коэффициент теплоотдачи можно считать неизменным и равным теплоотдаче третьего ряда.

Коэффициент теплоотдачи ТЭНа определяют по эмпирическому выражению

где Nu – критерий Нуссельта,  — коэффициент теплопроводности воздуха,

 = оd

Критерий Нуссельта для конкретных условий теплообмена рассчитывают по выражениям

для коридорных пучков труб

при Re  1103

при Re > 1103

для шахматных пучков труб:

при Re  1103, (1.8)

при Re > 1103

где Re -критерий Рейнольдса.

Критерий Рейнольдса характеризует режим обтекания ТЭНов воздухом и равен
, (1.10)

где  — скорость воздушного потока, м/с;  — коэффициент кинематической вязкости воздуха,  = 18,510-6 м2 /с.

Для обеспечения эффективной термической нагрузки ТЭНов, не приводящей к перегреву нагревателей, следует обеспечивать в зоне теплообмена движение потока воздуха со скоростью не менее 6 м/с. Учитывая возрастание аэродинамического сопротивления конструкции воздушного канала и нагревательного блока с ростом скорости потока воздуха, последнюю следует ограничить 15 м/с.

Средний коэффициент теплоотдачи

для коридорных пучков
, (1.11)

для шахматных пучков

где n — количество рядов труб в пучке нагревательного блока.

Температура воздушного потока после калорифера равна
, (1.13)

где P_к – суммарная мощность ТЭНов калорифера, кВт;  — плотность воздуха, кг/м3; с_в – удельная теплоемкость воздуха, с_в= 1 кДж/(кгоС); Lв – производительность калорифера, м3/с.

Если условие (1.2) не выполняется, выбирают другой нагревательный элемент или изменяют принятые в расчете скорость воздуха, компоновку нагревательного блока.

Таблица 1.1 — значения коэффициента сИсходные данныеПоделитесь с Вашими друзьями:

Электротехнология

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕРНОЙ УСТАНОВКИ

страница 2/8 Дата 19.03.2018 Размер 368 Kb. Название файла Электротехнология.doc Учебное заведение Ижевская Государственная Сельскохозяйственная Академия

  2            

Рисунок 1.1 – Схемы компоновки блока ТЭНов

1.1 Тепловой расчет нагревательных элементов В качестве нагревательных элементов в электрокалориферах используют трубчатые электронагреватели (ТЭН), смонтированные в единый конструктивный блок. В задачу теплового расчёта блока ТЭНов входит определение количества ТЭНов в блоке и действительной температуры поверхности нагревательного элемента. Результаты теплового расчёта используют для уточнения конструктивных параметров блока. Задание на расчет приведено в приложении 1. Мощность одного ТЭНа определяют исходя из мощности калорифера Pк и числа ТЭНов z, установленных в калорифере. . (1.1) Число ТЭНов z принимают кратным 3, причем мощность одного ТЭНа не должна превышать 3…4 кВт. ТЭН подбирают по паспортным данным (приложение 1). По конструктивному исполнению различают блоки с коридорной и шахматной компоновкой ТЭНов (рисунок 1.1). а) б) а – коридорная компоновка; б – шахматная компоновка. Рисунок 1.1 – Схемы компоновки блока ТЭНов Для первого ряда нагревателей скомпонованного нагревательного блока должно выполняться условие: оС, (1.2) где tн1 — действительная средняя температура поверхности нагревателей первого ряда, оС; Pm1 — суммарная мощность нагревателей первого ряда, Вт; ср— средний коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2оС); Fт1- суммарная площадь теплоотдающей поверхности нагревателей первого ряда, м2; tв — температура воздушного потока после калорифера, оС. Суммарную мощность и суммарную площадь нагревателей определяют из параметров выбранных ТЭНов по формулам , , (1.3) где k – количество ТЭНов в ряду, шт; Pт, Fт – соответственно мощность, Вт, и площадь поверхности, м2, одного ТЭНа. Площадь поверхности оребренного ТЭНа , (1.4) где d – диаметр ТЭНа, м; lа – активная длина ТЭНа, м; hр – высота ребра, м; a – шаг оребрения, м. Для пучков поперечно обтекаемых труб следует учитывать средний коэффициент теплоотдачи ср, так как условия передачи теплоты отдельными рядами нагревателей различны и определяются турбулизацией воздушного потока. Теплоотдача первого и второго рядов трубок по сравнению с третьим рядом меньше. Если теплоотдачу третьего ряда ТЭНов принять за единицу, то теплоотдача первого ряда составит около 0,6, второго — около 0,7 в шахматных пучках и около 0,9 — в коридорных от теплоотдачи третьего ряда. Для всех рядов после третьего коэффициент теплоотдачи можно считать неизменным и равным теплоотдаче третьего ряда. Коэффициент теплоотдачи ТЭНа определяют по эмпирическому выражению , (1.5) где Nu – критерий Нуссельта,  — коэффициент теплопроводности воздуха,  = 0,027 Вт/(моС); d – диаметр ТЭНа, м. Критерий Нуссельта для конкретных условий теплообмена рассчитывают по выражениям для коридорных пучков труб при Re  1103 , (1.6) при Re > 1103 , (1.7) для шахматных пучков труб: при Re  1103, (1.8) при Re > 1103 , (1.9) где Re -критерий Рейнольдса. Критерий Рейнольдса характеризует режим обтекания ТЭНов воздухом и равен , (1.10) где  — скорость воздушного потока, м/с;  — коэффициент кинематической вязкости воздуха,  = 18,510-6 м2 /с. Для обеспечения эффективной термической нагрузки ТЭНов, не приводящей к перегреву нагревателей, следует обеспечивать в зоне теплообмена движение потока воздуха со скоростью не менее 6 м/с. Учитывая возрастание аэродинамического сопротивления конструкции воздушного канала и нагревательного блока с ростом скорости потока воздуха, последнюю следует ограничить 15 м/с. Средний коэффициент теплоотдачи для коридорных пучков , (1.11) для шахматных пучков , (1.12) где n — количество рядов труб в пучке нагревательного блока. Температура воздушного потока после калорифера равна , (1.13) где Pк – суммарная мощность ТЭНов калорифера, кВт;  — плотность воздуха, кг/м3; св – удельная теплоемкость воздуха, св= 1 кДж/(кгоС); Lв – производительность калорифера, м3/с. Если условие (1.2) не выполняется, выбирают другой нагревательный элемент или изменяют принятые в расчете скорость воздуха, компоновку нагревательного блока. Таблица 1.1 — значения коэффициента сИсходные данныеПоделитесь с Вашими друзьями:

  2            

Как делать расчет калорифера вентиляции

В нашем климате в холодное время года крайне важно осуществлять нагрев воздуха, который приходит в дом снаружи через вентиляцию. Если в помещении при вентиляции нет тепло-избытков, то входящий воздух должен подогреваться до той же температуры, что царит внутри помещения

В этом случае система отопления компенсирует потерю теплоты через ограждение. Но в той ситуации, когда отопление комбинируется с приточным видом вентиляции, то приточный воздух должен быть теплее, нежели воздух внутри помещения. Но если в комнате есть теплоизбыток, то входящий воздух должен иметь меньшую температуру, чем воздух, находящийся внутри. Это обеспечит ассимилиляцию тех самых теплоизбытков.

Здесь важно, сказать, что температура входящего в помещение воздуха напрямую зависит от способа его подачи. И определяться она должна после расчета приточных струй в зависимости от условий нормируемых параметров воздушной среды

Именно по этой причине важно правильно рассчитать мощность калорифера, который и занимается регулировкой температуры приточного воздуха.

Какие виды калориферов вентиляции существуют?

Первым делом важно определиться с видом такого калорифера. Выбирая калорифер нужно учитывать такие нюансы, как его мощность, климат местности, производительность устройства, габариты помещения, в котором он должен быть установлен

Так согласно с этими параметрами можно выбирать между такими видами калориферов:

• электрокалорифер приточной вентиляции;
• водяной калорифер.

Если говорить об электрических таких приборах, то стоит подчеркнуть, что их конструкция построена на базе переработки электрики в тепло. Это обеспечивается нагревом спирали из проволоки или же металлической нити. Таким образом тепло идет к воздушному потоку. Такие калориферы простые при монтаже, а также они доступны. Но в то же время они потребляют большое количество электроэнергии. Именно по этой причине данный воздухонагреватель лучше всего использовать вместе с рекуператором. Благодаря этому на целую четверть можно уменьшить уровень расходов электричества.

При этом такие водяные устройства для осуществления вентиляции стоят порядком дороже, но она не употребляют столько энергии и, следовательно, обойдутся вам дешевле. Вдобавок его можно даже применять в больших помещениях, так как они обладают высоким уровнем производительности. Из недостатков водяного калорифера можно назвать то, что он может обмерзнуть при очень низких температурах.

Как правильно осуществлять расчет?

Один из нюансов выбора типа калорифера является его расчет. А для того чтобы правильно определить мощность такого устройства вовсе не нужно проводить какие-либо сложные вычисления или манипуляции

Важно просто вычислить температуру воздуха на входе и выходе

В той ситуации, когда снаружи воздух упал к минимальной отметке не на долгий срок, можно не брать во внимание максимальное значение температуры и тогда в расчет можно брать более низкое значение мощности такого устройства

При расчете мощности калорифера вентиляции нужно тоже учесть и дополнительные данные воздухообмена. Этот показатель можно определить, взяв в расчет производительность вентиляции. Затем данные два параметра нужно умножить на теплоемкость воздуха и поделить это значение на тысячу. Сума мощности калорифера должна соответствовать сумме напряжению сети.

Онлайн калькулятор расчета мощности калорифера

Эффективная работа вентиляции зависит от правильного расчёт и подбора оборудования, так как эти два пункта взаимосвязаны между собой. Для упрощения этой процедуры мы подготовили для Вас онлайн калькулятор расчета мощности калорифера.

Подбор мощности калорифера невозможен без определения типа вентилятора, а расчёт температуры внутреннего воздуха бесполезен без подбора калорифера, рекуператора и кондиционера. Определение параметров воздуховода невозможно без вычисления аэродинамических характеристик. Расчёт мощности калорифера вентиляции ведётся по нормативным параметрам температуры воздуха, и ошибки на этапе проектирования приводят к увеличению затрат, а также невозможности поддержать микроклимат на требуемом уровне.

Калорифер (более профессиональное название «канальный нагреватель») – универсальный прибор, используемый во внутренних системах вентилирования для передачи тепловой энергии от нагревательных элементов к воздуху, проходящему через систему полых трубок.

Канальные нагреватели различаются способом передачи энергии и разделяются на:

1. Водяные — энергия передаётся через трубы с горячей водой, паром.
2. Электрические — тэны, получающие энергию от центральной сети электроснабжения.

Существуют также калориферы, работающие по принципу рекуперации: это утилизации тепла из помещения за счёт его передачи приточному воздуху. Рекуперации осуществляется без контакта двух воздушных сред.

Электрический калорифер

Основа – нагревательный элемент из проволоки или спиралей, через него проходит электрический ток. Между спиралями пропускается холодный уличный воздух, он нагревается и подаётся в помещение.

Электрокалорифер подходит для обслуживания вентсистем небольшой мощности, так как особого расчёта для его эксплуатации не требуется, поскольку все необходимые параметры указываются производителем.

Главный недостаток этого агрегата — инерция между нагревательными нитями, она приводит к постоянному перегреву, и, как следствие, выходу прибора из строя. Проблема решается установкой дополнительных компенсаторов.

Водяной калорифер

Основа водяного калорифера – нагревательный элемент из полых металлических трубок, через них пропускается горячая вода или пар. Наружный воздух поступает с противоположной стороны. Проще говоря, воздух движется сверху вниз, а вода — снизу вверх. Таким образом, пузырьки кислорода удаляются через специальные клапаны.

Водяной канальный нагреватель используется в большей части крупных и средних вентиляционных систем. Этому способствует высокая производительность, надёжность и ремонтопригодность оборудования.

Кроме нагревательного элемента в состав системы входит: (обеспечивает подвод теплоносителя к обменщику),  насос, прямые и обратные клапаны, запорная арматура и блок для автоматического управления. Для климатических зон, где минимальная температура зимой опускается ниже нуля, предусматривается система предотвращения замерзания рабочих трубок.

Расчёт мощности

Объёма воздуха, проходящего через аппарат за единицу времени. Измеряется соответственно кг/ч или м3/ч.Методика вычисления заключается в подборе аппарата с такими параметрами, чтобы на выходе температура воздуха соответствовала нормативным значениям, а запас мощности позволял бесперебойно работать при пиковых нагрузках, но при этом не страдала кратность и скорость воздухообмена. Проектировщик начинает рассчитывать мощность только после получения всех исходных данных:

• Температуры приточки. Берётся минимальное значение для зимнего периода.
• Требуемой по нормам или индивидуальным пожеланиям заказчика температуре воздуха на выходе.
• Среднего расхода воздуха м³/ч..

Остались вопросы? Звоните по телефону: +7 (953) 098-28-01

Вас так же может заинтересовать монтаж вентиляции.