Утилизация тепла выбросного воздуха. Теплоутилизация. Температура воздуха, нагретого теплоотдающим теплообменником в приточной системе

Раздел 5

Утилизация тепла

выбросного воздуха

Теплоутилизация.

Исходные данные (для  холодного периода)

Учебный центр                                                 t_в = 22 ^оС     φ_в= 45%

          Луч процесса                                                e  = 6200 кДж/кг

Температура приточного воздуха               t_Н2 = t_г  = 17 °C

Температура уходящего воздуха                t_У1 = 23,2 °С

Параметры наружного воздуха                   t_Н1 = - 26 °С  J= -25,5 кДж/кг

Источником тепла в рассматриваемой схеме является  вытяжной  выбросной воздух, имеющий  температуру   t_у = 23,2 °С. При извлечении  тепла рационально понижать температуру выбросного  воздуха до начала замерзания влаги на теплообменниках. Нагрев теплоносителя происходит как за счет явного тепла, так и за счет конденсации водяных паров на теплоизвлекающих теплообменниках. Однако, утилизированного тепла  на хватит  при низких отрицательных температурах для нагрева приточного воздуха до необходимых параметров : t_н2  = 17⁰С, поэтому в схеме предусмотрен еще один (пиковый) теплообменник, работающий самостоятельно на перегретой воде тепловой сети и включающийся только при снижении температуры притока ниже +17 °С.

Расчет начинается с построения процесса утилизации тепла на J-d диаграмме начиная с нанесения точек наружного и внутреннего воздуха  (·) Н и

(·) В, параметры которых известны.

Параметры точек

Через (·) В проводим луч процесса и находим  точки (·) П и (·) У, а опустив из (·) П по d= const до   φ = 90 %находим (·) О ( адиабатное увлажнение)  и точку (·)  К.

В соответствии с рекомендациями [17] наносим (·) f    t_f= 2 ⁰C  φ_f = 100 %  и находим точку росы удаляемого воздуха ( из У₁ вниз по d= соnst  до  φ₌100% (·)Р

t_рУ1=10,1⁰C>>2⁰C, следовательно, влага будет конденсироваться на теплоизвлекающем теплообменнике. Соединяем (·) У₁ с  (·) f. Hа пересечении с 

φ= 88% [17] находим (·) У₂. Из (·)f  проводим линию d= const  до пересечения с

J =const из (·) У₁ – это точка У₁¢ и до пересечения с J=const из (·)  У₂ – это точка У₂¢.

Линия J₁–J₂ - условно сухой режим (фактически процесс утилизации идет по линии У₁ – У₂ ).

Находим количество утилизируемого тепла:

Q_У = L_У*ρ_У*( J_У1 – J_У2 ) = ( 9600+8200 )*1,2*(43-17) = 555000 кДж/ч

Определяем температуру воздуха, нагретого теплоотдающим теплообменником в приточной системе:

Это меньше требуемой t_к = 26,8  °С

Перепад температур антифриза принимаем    ∆t_аф = 6 °С

Антифриз – 40 % раствор этиленгликоля с  ρ = 1050 кг/м³ и удельной теплоемкостью с_аф= 3,5 кДж/кг×°С

Требуемый расход антифриза:

Средняя температура антифриза [17]  t_{аф ср.}  = 1 °C

Температура антифриза после теплоизвлекающего теплообменника:

t_{аф 1} = 1+ °С

После теплоотдающего :

t_{аф 2} = 1 -  °С

Показатель теплотехнической эффективности для теплоотдающего теплообменника:

Для теплоизвлекающего:

Показатели отношения теплоемкости потоков:

W_пн = - для теплоотдающего теплообменника и

W_У =- для теплоизвлекающего.

По графику на рис.3 [17] находим значения критерия Фурье:

Для теплоотдающего                    F₀ = 1,99

Для теплоизвлекающего              F₀ = 1,65

Требуемая величина произведения K×F составит:

- для теплоотдающего:

K×F_пн = Вт/ °С

- для теплоизвлекающего:

K×F_У = Вт/ °С

Задаемся массовой скоростью в калорифере V_r= 2 кг/м²×с и находим их фронтальное сечение:

Теплоотдающий теплообменник:

f_{пн =}м²

По [11] подбираем два калорифера КСК-4  №11 с  f_ф =1,668 м²

При их параллельной установке   f_ф  = 2*1,668= 3,336 м²

Фактически массовая скорость составит:

Vr_факт =  = кг/м2×с и коэффициент теплопередачи (при скорости антифриза в трубках 1 м/с):

К = 22,8*(V_r)^0,5*w^0,158 =22,8 (1,92)^0,5*1^0,158 = 31,6  Вт/м²×°С

Поверхность теплообмена:

F =  м²

Устанавливаем 4 калорифера  КСК-4  №11 (площадь теплообмена 110,05х4 =

= 440,2 м²) в два ряда по два параллельно друг другу.

Аэродинамическое сопротивление калориферов составит:

ΔР = 8,435×(V_r)^1,705×n = 8,435*(1,92)^1.705*2 = 51 Па

Теплоизвлекающие теплообменники

1)Вентсистема   В-5   L=9600 м³/ч  54 % от общего количества утилизированного тепла

f_у =  м² - принимаем КСК-3 №11   f = 1,668 м²

К = 26,2*(V_r )^0,44*w^0,17 =26,2*(1,92)^0,44*1^0,17 = 34,9  Вт/м²×°С

V_{r факт} =  кг/м²×с

F =  м² - устанавливаем 2 шт. последовательно

F одного КСК-3 №11 - 83,1 м²

ΔР = 5,765*(1,92)^1,832*2= 38 Па

2)Вентсистема В-6

f_у = м² - принимаем КСК-3 №11 f = 1,668  м²

V_{r факт} =  кг/м2×с

К = 26,2*(1,64)^0,44 *1^0,17 = 32,6  Вт/м²×°С

F =  м² - устанавливаем 2 шт. последовательно

F = 83,1 х 2 = 166,2       

ΔР = 5,765*(1,64)^1,832*2 = 28,5 Па