Тепловой расчет и расчет конструктивных параметров электрокалориферной установки

В электрокалориферах и электрокалориферных установках вентиляционно отопительных систем, как правило применяют прямые ТЭНы с алюминиевым оребрением.

Основными показателями для теплового расчета являются теплопроизводительность электрокалорифера, Р_к1 ,которая определяется подачей вентилятора L_в1, требуемой температурой в вентилируемом помещении (t_в) и температурой окружающего воздуха (t_н), т.е. температурным перепадом по воздуху.

Одним из важнейших технических показателей электрокалорифера является температура поверхности нагревательных элементов (t_пов), которая зависит от условий теплотдачи от них к потоку воздуха.

Для обычных условий эксплуатации электрокалориферов теплоотдача от нагревательных элементов к потоку воздуха может рассматриватся как стационарный процесс. Это означает, что в течение всего процесса параметры, характеризующие его, могут быть признаны неизменными во времени.

Основным законом, описывающим стационарный процесс конвективной теплоотдачи, является закон Ньютона:

Р_в= F_н(t_пов-t_нрасч), (16)

где Р_н- тепловой поток, переданный движущемуся воздуху,Вт; -коэффициент конвективной теплоотдачи, Вт/(м^{2 0}С); F_н- площадь теплоотдающей поверхности нагревательных элементов, м²; t_пов и t_нрасч- температура соответственно теплоотдающей поверхности (180⁰С) и наружного воздуха района(расчетная наружная температура воздуха для соответствующего климатического района), входящего в калорифер.

Так как расположение ТЭНов коридорное, то значение рассчитывают по формуле:

_к=0,117 /s_р^0,28Pr^0,35(d_тр/s_p)^-0,54(h_p/s_p)^-0,14( _р/ )^0,72, (17)

где Pr= - число Прандтля ( - коэффициент температуропроводности воздуха; -коэффициент кинематической вязкости воздуха); _р- скорость воздушного потока в проходном сечении калорифера,); - коэффициент теплопроводности воздуха; значения геометрических параметров ТЕН s_p,h_p и d_pприведены в приложении;

Теплофизические параметры воздуха и следует выбирать по температуре воздуха, выходящего из калорифера, которая определяется по формуле:

t_првых = Р_к/L_иС_{в в} -t_нрасч.=46600/(13045 ∙1∙1,2)+24,5=27,5°С (18)

Значения и взяты из литературы [1] с.279 приложение 23.

Значение скорости воздуха в проходном сечении калорифера _рнаходится в пределах 6-7м/с.

_к=0,117(0,0267/0,0035^0,28 )0,701^0,35(0,018/0,0035)^-0,54(0,011/0,0035)^-0,14 (6/0,000016)^0,72 =169,1 Вт/(м^{2 0}С)

Таким образом установленная мощность одного калорифера

Р_к1¹=1,2Р_к1=1,2∙46,6=55,92 кВт (19)

Площадь теплоотдающей поверхности ТЭНов, установленных в калорифере определяем в соответствии с зависимостью

F_н=Р_к1¹/ (t_пов-t_н) =55920/(169,1∙(180+24,5))=1,62 м² (20)

Необходимое количество ТЭНов определим из выражения

N_тэн=F_н/F_н¹=1,62/0,29=5,59 (21)

где F_н¹- площадь теплоотдающей поверхности одного ТЭНа (определяется по габаритным размерам ТЭНа)

Число ТЭНов должно быть кратно 3, то принимаем N_тэн= 6

При N_тэн= 6, Р_н= 7,8кВт, а этого быть не может т.к. Р_н <2500Вт

При N_тэн= 21, Р_н= 2,22кВт.

Мощность одного ТЭНа Р_н определяется, исходя из мощности одного калорифера Р_к1¹ и числа ТЭНов в од­ном калорифере:

Р_н=Р_к1¹/N_тэн = 46,6/21=2,22кВт (22)

Расчёт конструктивных параметров калорифера сводится к определению геометрических размеров проходного окна (проходного сечения) калорифера,в котором устанавливаются нагревательные элементы.

Проходное сечение калорифера определяется при следующих допущениях:

скорость потока воздуха _р – 6-7м\с; длина проходного сечения окна калорифера l_ок соответствует длине оребренной части ТЭН.

Площадь проходного окна калорифера

F_ок= L_в¹/ _р=13045/(6∙3600)=0,6 м² (23)

Высота проходного сечения окна

H_ок= F_ок/l_ок =0,6/0,48=1,25 м (24)

В этом сечении распологается первый ряд нагревательных элементов, а за ним последующие. Расположение ТЭНов в соответствии с исходным заданием – коридорное.

Дата добавления: 2015-08-05