Воздухонагреватель. 
Кондиционирование воздуха операционного зала банка в городе Владимир

Воздухонагреватель наружного воздуха работает как в холодный период, так и в теплый и нагревает наружный воздух (27 931 кг/ч = 23 275, 8 м3/ч), параметры теплоносителя — 70/50С. Воздухонагревательные установки собираются из одних и тех же базовых унифицированных теплообменников, число и размеры которых однозначно определяются производительностью кондиционера.

Для кондиционера КТ-30 (схемы присоединения № 1, 2) выбираем воздухонагреватели со следующими характеристиками:

число базовых теплообменников высотой 2 м — 1 шт. ;

число рядов труб zтр — 1;

общее число труб 47 шт.

площадь фасадного сечения F ф — 3, 31 м²;

площадь теплоотдающей поверхности: при zтр = 1 F р = 55, 8 м²;

Вычисляем массовую скорость воздуха в фасадном сечении:

= G/ 3600 x F ф = 27 931/3600×3, 31 = 2, 34 кг/м2с; (17).

Определяем температурные критерии и расход теплоносителя:

= (tк — tн) / (tг — tо); (18).

= 2 (tк — tн) / [ (tг + tо) — (tк + tн) ]; (19).

Gw = G / 4, 2, кг/ч, (20).

где tк, tн — конечная и начальная температуры обрабатываемого воздуха, С;

tг, tо — температура теплоносителя на входе и на выходе из воздухонагревателя, С; для воздухонагревателя I ступени.

tг = 150 С, tо = 70 С (хол. период), II ступени.

tг = 70 С, tо = 50 С.

А) расчет ведем для воздухонагревателя первой ступени в холодный период:

tн=-43 С, tк=19, 8 С = (19, 8+43) / (150 -70) =0, 785;

= 2 (19, 8+43) / [ (150+ 70) — (19, 8 -43) ]=0, 52.

Gw =0, 785×27 931 / 4, 2=5221 кг/ч;

4. Для каждой схемы определяем общее число труб по глубине установки:

zу = Д () 0, 36 () -0, 11; (21).

где Д=7, 08;

I схема — =2267/ zу;

II схема — =2267;

I схемаzу = 7, 08×0, 52 (2, 34) 0, 36 (2267/ zу x 0, 785) — 0, 11 zу = 2, 36;

II схема zу = 7, 08×0, 52 (2, 34) 0, 36 (2267×0, 785) — 0, 11 zу = 2, 15;

Принимаем число труб z’у=3.

5. Для каждого варианта находим общую площадь поверхности теплообмена:

F у = F р z’у, м2; (22).

Вычисляем запас площади:

= (z'у — zу) 100/ zу; (23).

F у = 55, 8×3 =167, 4 м²;

I схема: = (3 — 2, 36) 100 / 2, 36= 27, 1%;

II схема: = (3 — 2, 15) 100 / 2, 15=39, 5%;

Выбираем теплообменник со схемой присоединения 2, т. к. у него больший запас в площади =39, 5%, F у = 167, 4 м².

6. Определяем величину площади живого сечения для прохода теплоносителя.

fжс =Fф/; (24).

fжс =3. 31/ 2267=0. 0015 м².

Находим скорость движения воды в трубках хода и присоединительных патрубках:

= Gw / (3600 w fжс), м/с; (25).

пп= Gw / (3600×0, 785 d 2пп z’у x w), м/с; (26).

где w — средняя плотность воды в теплообменнике, кг/м;

для воздухонагревателя I ступени w = 951 кг/м3;

dпп — диаметр присоединительных патрубков dпп = 0, 041 м;

х — число параллельно присоединительных патрубков в ряду; x=1шт.

=5221/ (3600×951×0, 0015) = 1, 02 м/с;

пп= 5221/ (3600×0, 785×0, 0412×3×1×951) = 0, 39 м/с.

Вследствие моих расчетов скорость не превышает 2−2, 5м/с, то есть выбранная схема 2 верна.

Б) расчет ведем для воздухонагревателя второй ступени Т. п. tн=14 С, tк=17, 5 С = (17, 5 — 14) / (70 -50) =0, 175;

= 2 (17, 5 -14) / [ (70 + 50) — (17, 5 + 14) ]=0, 079.

Gw =0, 175×27 931 / 4, 2=1163, 8 кг/ч;

Х. п. tн=5, 5 С, tк=14, 5 С = (14, 5 — 5, 5) / (70 -50) =0, 45;

= 2 (14, 5 -5, 5) / [ (70 + 50) — (14, 5 + 5, 5) ]=0, 18.

Gw =0, 45×27 931 / 4, 2=3026 кг/ч;

Принимаем для воздухонагревателя второго подогрева-холодный периодза расчетный, что и следовало из логических рассуждений, т. к. в холодный период необходимо нагреть на большую разницу температур. Таким образом принимаем температурные критерии:

= 0, 45; = 0, 18; Gw =3026 кг/ч;

4. Для каждой схемы определяем общее число труб по глубине установки:

zу = Д () 0, 36 () -0, 11; (21).

где Д=7, 08;

I схема — =2267/ zу;

II схема — =2267;

I схемаzу = 7, 08×0, 18 (2, 34) 0, 36 (2267/ zу x 0, 45) — 0, 11 zу = 0, 79;

II схема zу = 7, 08×0, 18 (2, 34) 0, 36 (2267×0, 45) — 0, 11 zу = 0, 81;

Принимаем число труб по глубине установки zу=1.

5. Для каждого варианта находим общую площадь поверхности теплообмена:

F у = F р z’у, м2; (22).

Вычисляем запас площади:

= (z'у — zу) 100/ zу; (23).

F у = 55, 8×1 =55, 8 м²;

I схема: = (1 — 0, 79) 100 / 0, 79= 26, 5%;

II схема: = (1 — 0, 81) 100 / 0, 81=23, 45%;

Выбираем однорядный теплообменник со схемой присоединения 1, т. к. у него больший запас в площади =26, 5%, F р = 55, 8 м².

6. Определяем величину площади живого сечения для прохода теплоносителя.

fжс =Fф/; (24).

fжс =3. 31/ 2267=0. 0015 м².

Находим скорость движения воды в трубках хода и присоединительных патрубках:

= Gw / (3600 w fжс), м/с; (25).

пп= Gw / (3600×0, 785 d 2пп z’у x w), м/с; (26).

где w — средняя плотность воды в теплообменнике, кг/м;

для воздухонагревателя II ступени w = 988 кг/м3;

dпп — диаметр присоединительных патрубков dпп = 0, 041 м;

х — число параллельно присоединительных патрубков в ряду; x=1шт.

Получаем:

=3026/ (3600×988×0, 0015) = 0, 56 м/с;

пп= 3026/ (3600×0, 785×0, 0412×1×1×988) = 0, 64 м/с.

7. Находим гидродинамическое сопротивление теплообменной установки:

Ну = А 2, кПа, (27).

где, А — коэффициент, зависящий от количества труб в теплообменнике и его высоты табл. 4. 4 [ 1 ] А = 26, 683;

Получаем:

• А) Ну = 26, 683×1, 02 2=27, 76 кПа;
• Б) Ну = 26, 683×0, 56 2=8, 37 кПа;
• 8. Определяем аэродинамическое сопротивление установки:

Ру = 7, 5 () 1, 97R2 z’у, Па, (28).

где R-зависит от среднеарифметической температуры (tк+tн) / 2;

а) (tк+tн) / 2= (19, 8−43) /2=-11, 6 С R=0. 9;

Ру = 7, 5×2, 34 1, 97 0, 92×3 =97, 3Па-воздухонагреватель первого подогрева.

Б) (tк+tн) / 2= (14, 5+5, 5) /2=10 С R=0. 97;

Ру = 7, 5×2, 34 1, 97 0, 972×1 =38Павоздухонагреватель второго подогрева.