Подбор оборудования систем вентиляции и кондиционирования. Подбор оборудования системы К3, страница 3

Исходные данные:

t_г = 150 ^оС

t_о = 75 ^оС

t_к1 = 21,7 ^оС

t_н = - 28 ^оС

L = 9260 м³/час

ρ_в = 353/(273 + (-28 + 21,7)) = 1,31 кг/м³

G = 1,31 х 9260 = 12130 кг/час

Калорифер имеет площадь фронтального сечения:

f_фр.сеч. = 1,525 х 0,61 = 0,93 м²

Расход теплоты на нагрев приточного воздуха до  t_к = 21,7 ^оС:

Q_в = 12130 х 1005 х (28 + 21,7)/3600 = 168300 Вт

Массовая скорость составит:

ρV = 12130/(3600 х 0,93) = 3,6 кг/м² х с

Расход воды через калорифер:

G_в = 168300/(4,19 х 10⁶ х (150-75)) = 0,00054 м²

Примем двухходовой калорифер с шагом пластин 1,8 мм и количеством рядов 3. Площадь для прохода теплоносителя одного ряда составит

f_w = 0,000634 м², площадь нагрева одного ряда 24,6 м². Тогда действительная площадь нагрева будет равна 73,8 м².

Общая площадь для прохода теплоносителя:

f_w = 3 х 0,000634 = 0,001902 м²

Скорость движения теплоносителя составит:

W = 0,00054/0,001902 = 0,28 м/с

Коэффициент теплопередачи теплообменника:

K = 20,1 х 3,6^0,37 х 0,28^0,18 = 25,7 Вт/м² х ^оС

Требуемая площадь нагрева составит:

F_тр = 168300/(25,7 х (((150 + 75)/2) - (( - 28 + 15,2)/2)) = 55 м²

73,8 м² > 55 м²

Запас по тепловой мощности составит:

Q_зап. = ((73,8 – 55)/(73,8)) х 100% = 25%

Уменьшим количество рядов до 2 (F_д = 49,2 м²)

f_w = 2 х 0,000634 = 0,001268 м²

W = 0,00054/0,001268 = 0,43 м/с

K = 20,1 х 3,6^0,37 х 0,43^0,18 = 27,8 Вт/м² х ^оС

F_тр = 168300/(27,8 х (((150 + 75)/2) - (( - 28 + 15,2)/2)) = 41,8 м²

49,2 м² > 41,8 м²

Запас по тепловой мощности составит:

Q_зап. = ((49,2 – 41,8)/(49,2)) х 100% = 15%

В итоге в качестве калорифера – догревателя принимаем двухходовой двухрядный теплообменник с шагом 1,8 мм.

6. Определение требуемой площади нагрева воздухоохладителя - теплоутилизатора

Для блока теплоутилизации требуется определить требуемую площадь охлаждения. В данном случае воздух в воздухоохладителе охлаждается примерно до температуры + 2 ^оС (более точно эту точку можно определить построением процесса на I-d-диаграмме). Нижний предел охлаждения выбран из–за опасности обледенения теплообменника.

Исходные данные:

t_г = 0 ^оС

t_охл = - 6 ^оС

t_к =  + 2 ^оС

t_н = + 22 ^оС

L = 9260 м³/час

ρ_в = 353/(273 + 10)) = 1,25 кг/м³

G = 1,25 х 9260 = 11575 кг/час

Калорифер имеет площадь фронтального сечения:

f_фр.сеч. = 1,525 х 0,61 = 0,93 м²

Количество теплоты, передающееся при охлаждении воздуха от t_н = + 22 ^оС до   t_к = + 2 ^оС определим по формуле:

Q_ту = Q_охл = L х ρ_в х ΔI

При построении процесса охлаждения на I-d-диаграмме конечная точка охлаждения получилась немного выше заданной (t_к = + 3^оС).

При этом ΔI = 25 кДж/кг

Q_ту = Q_охл = 9260 х 1,25 х 25/3,6 = 80400 Вт

Массовая скорость составит:

ρV = 11575/(3600 х 0,93) = 3,46 кг/м² х с

Расход воды через калорифер:

G_в = 80400/(4,19 х 10⁶ х (0+6)) = 0,0032 м²

Принимаем калорифер, состоящий из 2-ухходового теплообменника с шагом трубок 1,8 мм. Площадь нагрева одного ряда составит 24,6 м², площадь для прохода теплоносителя f_w = 0,000634 м². Ориентировочно примем количество рядов 6 шт, тогда действительная площадь нагрева составит F_д = 147,6

Общая площадь для прохода теплоносителя:

f_w = 6 х 0,000634 = 0,003804 м²

Скорость движения теплоносителя составит:

W = 0,0032/0,003804 = 0,84 м/с

Коэффициент теплопередачи теплообменника:

K = 20,1 х 3,9^0,37 х 0,84^0,18 = 32,2 Вт/м² х ^оС

Требуемая площадь нагрева составит:

F_тр = 80400/(32,2 х (((22 + 3)/2) - ((0 + 6)/2)) = 161,9 м²

161,9 м² > 147,6 м²

Увеличим количество рядов до 7 (F_д = 172,2 м²)

f_w = 7 х 0,000634 = 0,004438 м²

W = 0,0036/0,004438 = 0,81 м/с

K = 20,1 х 3,9^0,37 х 0,81^0,18 = 32,1 Вт/м² х ^оС

F_тр = 80400/(32,1 х (((22 + 3)/2) - ((0 + 6)/2)) = 162 м²

162 м² < 172,2 м² – следовательно данное количество рядов удовлетворяет требуемому числу.

Запас по тепловой мощности составит:

Q_зап. = ((172,2 – 162)/(172,2)) х 100% = 4,8%

В итоге в качестве воздухоохладителя - теплоутилизатора установки В10 принимаем двухходовой теплообменник с числом рядов 7 и шагом пластин 1,8 мм.

7. Проверка температуры воздуха на выходе

 из калорифера -  теплоутилизатора

После определения площади поверхности воздухоохладителя – теплоутилизатора требуется определить действительную конечную температуру воздуха на выходе их калорифера -  теплоутилизатора по формуле:

t_к = t_н + (Q_ту/c х ρ х L_п) х 3,6 = -28 + (80400/1,005 х 1,36 х 9260) х 3,6 = -3,5^оС

Учитывая погрешности при построении диаграммы и при расчетах оставляем ранее принятую температуру t_к = -3^оС