Тема 4. Конструкції , принцип роботи й основи розрахунку повітронагрівачів .

 

Сучасні центральні кондиціонери в залежності від базових схем і їхніх модифікацій комплектуються повітронагрівачами першого і другого підігріву.

Повітронагрівачі призначені для підігріву повітря (без зміни його вологовмісту) у центральних кондиціонера з номінальною продуктивністю по повітрю від 10 до 250 тис.м³/год і можуть бути використані в широкому діапазоні початкових температур повітря від -45 ⁰С до 180⁰ С.

Теплоносієм служить гаряча або перегріта вода з температурою до 180 ⁰С и тиском до 1,2 МПа.

Повітронагрівачі збираються з однієї або декількох послідовно розташованих по ходу руху повітря груп базових теплообмінників різної або однакової рядності. Кожна з груп залежності від повітропродуктивності комплектується з різного числа базових теплообмінниках, що заповнюють фронтальний перетин.

Для повітронагрівачів, що складаються з декількох груп теплообмінників, розташованих по ходу повітря, рекомендується застосовувати рівнобіжну або послідовно-прямоточну схему обв'язки по теплоносію.

Базові теплообмінники виготовляються з біметалевих труб з алюмінієвим накатним оребренням. Усього існує 18 типорозмірів базових теплообмінників, що відрізняються числом рядів трубок (1;1,5;2 ряди) і розмірами фронтальних перетинів. Однорядні теплообмінники містять зигзагоподібно розташований і щільно встановлений пучок оребрених біметалевих труб. Дворядні теплообмінники містять два таких пучки, розташованих коридорно по відношенню друг до друга.

Так називаний «півторарядний» теплообмінник має два ряди оребрених трубок з розрідженим компонуванням.

Базові теплообмінники можуть мати висоту 1 м, 1,25 м, 1,5 м,2 м і довжину трубок у пучку 0,828 або 1,655м.

З таких теплообмінників можна зібрати повітронагрівач практично будь-якої необхідної рядності (звичайно від 1 до 6 рядів).

По конструкції повітронагрівачі центральних кондиціонерів бувають двох типів ВН і ВНО. У повітронагрівачах весь фронтальний перетин заповнений базовими теплообмінниками.Повітронагрівачі ВНО - це повітронагрівачі з обвідним каналом або клапаном, що забезпечує можливість частину повітря пропустити через обвідний канал і в такий спосіб здійснити додаткове регулювання режиму підігріву повітря. Площа фронтального перетину повітронагрівача, займана обвідним каналом складає в середньому близько 25% від загальної фронтальної площі повітронагрівача.

Метою розрахунку повітронагрівача є одержання необхідних даних для вибору типорозміру повітронагрівача для укомплектування центральної установки кондиціонування повітря, що забезпечує розрахункову обробку повітря.

У задачу розрахунку входять визначення необхідної поверхні теплообміну і режиму роботи повітронагрівача. У якості вихідних даних для розрахунку використовуються типорозмір кондиціонера, подача повітря, витрата теплоти на підігрів, параметри повітря до і після повітронагрівача, а також параметри теплоносія.

Розрахунок здійснюється шляхом спільного рішення рівнянь теплового балансу і теплопередачі.

Коефіцієнт теплопередачі визначається для кожної конструкції повітронагрівача, виходячи з масової рухливості повітря в міжтрубному просторі і рухливості води в живому перетині трубок.

У сучасних центральних установках кондиціонування повітря рухливість повітря в міжтрубному просторі повітронагрівача складає звичайно 2,5 кг/с м².

Рухливість води в живому перетині пакета трубок теплообмінника складає W = 0,3...1,5 м/с, мінімально припустиме значення W = 0,12 м/c.

Гідравлічний опір повітронагрівача по воді залежить від рухливості води в живому перетині пакета трубок, конструкції елементів повітронагрівача і їхньої обв'язки по воді.

Для прийнятого типорозміру кондиціонера по паспортним даним приймається необхідна конструкція повітронагрівача і визначається його площа поверхні теплообміну. При цьому, якщо вона виявиться рівною, або менше поверхні нагрівання паралельно розташованих по ходу повітря однорядних елементів (теплообмінників), необхідно прийняти конструкцію повітронагрівача з паралельно розташованими по ходу повітря однорідними базовими теплообмінниками. Якщо значення її близьке до поверхні нагрівання паралельно розташованих по ходу повітря півторарядних базових теплообмінників, приймається конструкція повітронагрівача з паралельно розташованими півторарядними базовими теплообмінниками. Якщо ж вона виявиться значно більше паралельно розташованих дворядних базових теплообмінників, необхідно приймати конструкцію повітронагрівача з послідовним по ходу повітря компонуванням відповідних елементів базових теплообмінників. По прийнятій конструкції повітронагрівача розробляється обв'язка його елементів по воді. Причому, якщо поверхня нагрівання менше необхідної, варто вжити заходів по збільшенню коефіцієнта теплопередачі К шляхом підвищення рухливості води в живому перетині трубок базових теплообмінників, з'єднавши них за послідовно прямоточною схемою. Якщо ж – більше, кращою є рівнобіжна обв'язка базових теплообмінників у повітронагрівачі.

Виходячи з отриманих значень розрахункової поверхні теплообміну і прийнятої по обраній конструкції повітронагрівача, визначається величина запасу по поверхні теплообміну.

Величина запасу не повинна виходити за межі значень, передбачених БНіП (+10%).

Якщо запас по поверхні перевищує 10%, необхідно або прийняти іншу конструкцію повітронагрівача (з меншим числом рядів трубок, або застосувавши повітронагрівач типу ВНО), або зменшити параметри теплоносія, застосувавши насосний або елеваторний змішувальний пристрій.