Расчет и компоновка калориферной установки

 

Калориферы – это теплообменники, служащие для нагревания воздуха в приточных системах вентиляции и кондиционирования воздуха. (рис. 10.1)

рис. 10.1. Схема конструкции калориферов: 1 – трубы; 2 - распределительная коробка; 3 – подводящий и отводящий трубопроводы; 4 – сборная коробка.

 

Классификация калориферов

 

Калориферы, применяющиеся в настоящее время в системах вентиляции можно сгруппировать по нескольким признакам.

I. По виду теплоносителя различают:

1) водяные калориферы; в качестве теплоносителя для нагревания воздуха в них используется вода с температурой 150-70 ⁰С, 130-70 ⁰С, 90-70 ⁰С, 80-60 ⁰С; водяные калориферы чаще всего применяют в системах вентиляции;

2) паровые калориферы; греющей средой в таких калориферах является водяной пар; в основном такие калориферы используются в системах вентиляции промышленных зданий;

3) огневые калориферы; воздух в этих калориферах нагревается от дымовых газов;

4) электрические калориферы; в настоящее время находят применение в основном в качестве доводчиков нагрева, но в небольших вентиляционных системах могут устанавливаться в качестве основного нагревателя.

 

II. По числу ходов различают:

1) одноходовые калориферы; в этих калориферах теплоноситель по трубкам движется в одном направлении: из распределительной коробки по трубкам и затем, через стальную коробку, выводится из калорифера. (рис.10.2 а) Одноходовые калориферы можно устанавливать вертикально и горизонтально

2) многоходовые калориферы; теплоноситель при движении в калорифере меняет направление своего движения за счёт поперечных перегородок в коробках (рис. 10.2 б) Многоходовые калориферы устанавливают только горизонтально.

Вход теплоносителя                        Вход теплоносителя

 

Выход теплоносителя                   Выход теплоносителя

Рис. 10.2. Схема движения теплоносителя в одно- (а) и в многоходовых (б) калориферах.

III. По виду модели. В настоящее время калориферы, выпускаемые в промышленности, по количеству рядов труб делят на две модели:

1) среднюю (С) – с тремя рядами труб;

2) большую (Б) – с четырьмя рядами труб;

Кроме этих моделей можно отметить:

3) самая малая модель (СМ) с одним рядом труб;

4) малая модель (М) с двумя рядами труб.

 

IV. По компоновке труб в калорифере и по ходу движения воздуха различают:

1) калориферы с коридорным расположением труб;

2) калориферы с шахматным расположением труб; в этих калориферах коэффициент теплоотдачи выше за счёт дополнительной турбулизации воздушного потока.

 

V. По форме поверхности трубок калориферы можно разбит на три группы:

1. Гладкотрубные калориферы. Они не имеют оребрение, характеризуются небольшим коэффициентом теплоотдачи, поэтому громоздки и используются для подогрева небольших количеств воздуха и низкозначительной степени его нагрева.

2. Пластинчатые калориферы. Для увеличения наружной поверхности труб и увеличения теплоотдачи, к трубкам навариваются пластины. Пластинчатые калориферы имеют наибольшее распространение, так как они компактны, удобны в обслуживании и монтаже. Пластины навариваются на несколько трубок (шесть (С) или восемь (Б) диаметром 16х2 мм.) К ним относятся калориферы КВБ, КВСБ-П, КВББ, КВС и т. д.

3. Спирально-навивные калориферы. Они имеют наиболее совершенную конструкцию и самый высокий коэффициент теплоотдачи. На каждую трубку калорифера навивается стальная лента. В настоящее время наиболее широко применяются калориферы с биметаллическим оребрением. В качестве примера можно привести такие калориферы как КС_к3, КС_к4, КП3-СК, КП4-СК.

 

Условное обозначение калорифера:

К – калорифер; В – водяной калорифер; П – паровой калорифер (вторая буква); П – пластинчатый (последняя буква); С – средняя модель; Б – большая модель; 3,4 – число рядов трубок (С и Б); С_к - теплообменный элемент; О – оребрённый; Ф – одноходовой.

Основные технические и теплотехнические характеристики калориферов приводятся в [2].

 

Компоновка калориферов

 

При компоновке калориферной установки следует иметь ввиду, что все калориферы должны быть одинаковыми по типу, модели и номеру для равномерного распределения воздуха.

I) Калориферы по отношению и проходом через них воздуха могут быть соединены следующим образом:

1) Параллельное соединение – такая установка применяется, когда нужно нагреть большое количество воздуха на небольшой разности температур (рис. 10.3)

а) одноходовые                                      б) многоходовые

Рис. 10.3 Параллельное соединение по воздуху

2) Последовательное соединение применяется при большой степени нагрева воздуха (на 20 30 ⁰С на один ряд калорифера)

а) одноходовые                                   б) многоходовые

Рис. 10.4 Последовательное соединение по воздуху

3) Комбинированное соединение применяется при большом расходе воздуха и большой степени его нагрева.

рис.10.5 Комбинированное соединение по воздуху

Для регулирования теплообмена калорифера и изменения степени нагрева воздуха предусматривают установку обводного клапана. Регулирование t_{притока} проводят путём открытия обводного клапана и пропуска через него некоторого количества холодного воздуха. Минус калорифера при паре состоит в том, что установка обводного клапана обязательна, а при воде не обязательна.

В водяных калориферах степень нагрева воздуха можно регулировать либо изменяя количество проходящего через калорифер теплоносителя, либо его температуру, применяя смесительный насос с системой автоматики.

 

II) По отношению к теплоносителю калориферы могут быть соединены:

- параллельно; при теплоносителе “пар” применяется только параллельное соединение;

- последовательно; при этом соединении более полно используется температурный напор;

- комбинированное соединение.

Схемы присоединения калориферов трубопроводам:

 

Рис. 10.6. Схемы присоединения воздухонагревателей к трубопроводам: 1 и 2 – при теплоносителе “пар” низкого давления с гидравлическим затвором; 3 и 4 – при теплоносителе “пар” высокого давления с конденсатоотводчиками; 5, 6, 7, 8 – водяных одноходовых; 9-16 – водяных многоходовых; 1-6, 9, 10 – параллельное присоединение к трубопроводам; 7, 8, 13, 14, 15 и 16 – последовательное присоединение.