Расчет нагревательных приборов

где F_тр — требуемая поверхность нагрева приборов, м²;

К_пр — коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/м²*гр. Для радиатора «М-140» при Дt = (t_пр-t₀) = 100 принять К_пр = 9 вт/м²*гр;

t_пр — средняя температура теплоносителя в приборе, принимается при теплоносителе — горячей воде как среднее арифметическое температур горячей t₂ и обратной t₀ воды, гр.

Затем определяется количество секций в приборе n:

n = 50,6 / (0,254* 10) = 20 секций отопление тепловой гидравлический трубопровод Принимаем к установке по 20 секций. Недостающее количество тепла компенсируется воздушным отоплением.

f — поверхность нагрева одной секции. Для радиатора «М-140» f = 0,254 м²;

N — количество приборов соответствующей количеству окон.

Задача гидравлического расчета трубопровода системы водяного отопления состоит в обеспечении подачи в каждый отопительный прибор расчетного количества воды G_пр, кг/ч, при имеющемся располагаемом давлении.

При этом.

где.

Q'_пр — теплоотдача прибора, ккал/ч;

Q_пр — теплоотдача прибора, Вт;

с — теплоемкость воды ккал/кг*°С, принимаемая равной 1,0;

t_r и t₀ — температура горячей и обратной воды;

0,86 — коэффициент, преобразующий расчет, при котором Q_пр имеет размерность Вт, а теплоемкость воды равна 4.19 кДж/кг*°С.

размерность Вт.

Зная количество воды, которое должно пройти через отопительный прибор, определяют количество ее, проходящее через каждый участок системы отопления. Затем подбирают диаметры для наиболее неблагоприятного циркуляционного кольца рассчитываемой схемы отопления. Такой подбор диаметров производят исходя из условия, чтобы сумма потерь на трение и местные сопротивления У (Rl+Z) в кольце при прохождении по нему расчетного количества воды равнялось располагаемому давлению H_p, Па, или была на 10−15% меньше его:

H_p? У (Rl+Z),.

где R — потеря давления на трение 1 м трубы, Па/м;

Z — потери давления на местные сопротивления, Па.

Потери давления на трение и местные сопротивления при подборе диаметров трубопровода определяют по известным из курса гидравлики формулам, на основании которых составлю справочные таблицы.

После расчета неблагоприятного кольца определяют располагаемые давления для других колец схемы отопления и определяют диаметры их трубопровода по тем же формулам.

Этот расчет ведут также методом последовательного приближения, меняя диаметры труб в соответствии с имеющимся их сортаментом.

Рис. 1 Схема отопления

Г_с — главный стояк К — подводка к калориферу П_в — поточный водухосборник Решение Расчет начинаем вести с подбора диаметров труб для самого неблагоприятного в гидравлическом отношении циркуляционного кольца, для которого располагаемое давление на 1 м оказывается наименьшим. Для данного примера — это самое протяженное кольцо, проходящее через прибор дальнего стояка. Тепловые нагрузки приборов обозначены на рисунке.

Разбиваем главное циркуляционное кольцо на участки. Расчетным участком системы называют отрезок трубопровода, в пределах которого расход, температура теплоносителя и диаметр трубопровода остаются неизменными. Далее нумеруем участки (1−11) и обозначаем на них тепловые нагрузки (количество тепла, которое идущий по участку теплоноситель должен отдать нагревательным приборам системы). Нагрузку записываем в числителе около каждого участка, а длину участка в метрах — в знаменателе. Затем ведем расчет главного циркуляционного кольца.

Среднее значение удельной потери давления на трение при движении воды по трубам R_ср находим по формуле.

R_ср = 0.65*(Н_расп/Уl) = 0.65 *(7300/58,4) = 81,3 Па/м (8,13 кгс/м²*м) Здесь Уl — общая длина расчетного циркуляционного кольца системы;

0,65 — предполагаемая доля потерь на трение от общих потерь 8 трубопроводах системы с искусственным побуждением.

Значение R_ср является ориентировочной величиной для подбора диаметров отдельных участков.

Результаты гидравлического расчета заносим в таблицу.

Ниже дано пояснение, как получены некоторые величины, проставленные в расчетной таблице. Данные графы G (весовая нагрузка) получены как частные от деления тепловой нагрузки каждого участка на перепад температур воды в системе Дt= 130° - 70° = 60 °C и на теплоемкость воды с = 4,19 кДж/кг*°С или по формуле Тепловая нагрузка первого участка Q = 4000 Вт. Чтобы перевести ее на перепад Дt = 1° или найти расход воды, проходящей в 1 ч по этому участку, надо разделить 0,86 * 4000 на 60. т. е. 0,86 * 4000 / 60=57 кг. Диаметр трубы подбирают по Rср и по приведенной тепловой нагрузке или расходу воды, проходящей по каждому участку.

Далее расчет ведем и в системе МКГСС, так как в этой системе составлены действующие справочные таблицы.

Для труб этих диаметров определяем фактическую потерю давления на трение R на 1 м длины участка и скорость движения воды. Эти величины заносим в таблицу и записываем общие потери R1 на трение по всей длине участка. Далее определяем потери в местных сопротивлениях, для чего сначала устанавливаем значения коэффициентов местных сопротивлений.

При подсчете суммы коэффициентов местных сопротивлений, пользуясь данными «Справочника проектировщика, записываем значения этих коэффициентов в следующем порядке:

Участок 1.

• 1. Половина нагревательного прибора о =1.
• 2. Три отвода под 90° при d=10 мм о = 1,5 * 3 = 4,5.
• 3. Тройник проходной о = 1.

Уо = 6,5.

Участок 2 и 3.

1. Тройник проходной о = 1.

Участок 4.

• 1. Отвод под 90° при d = 20 мм о = 1,5.
• 2. Тройник проходной о = 1.

Уо = 2,5.

Участок 5.

1. Тройник на противотоке о = l.

Участок 6.

• 1. Вентиль при d= 32 мм о = 9.
• 2. Тройник проходной о = 1.

Уо = 10.

Участок 7.

• 1. Вентиль при тройнике d= 32 мм о = 9.
• 2. Тройник проходной о = 1.
• 3. Внезапное расширение о =1.

Уо = 11.

Участок 8.

• 1. Внезапное сужение о = 0,5.
• 2. Отвод под 90° при d = 25 мм о = 1,5.

Уо = 2.

Участок 9.

1. Тройник проходной о = 1.

Уо = 1.

Участок 10.

• 1. Отвод под 90° о = 1,5.
• 2. Тройник проходной о = 1.

Уо = 2,5.

Участок 11.

• 1. Половина нагревательного прибора о = 1.
• 2. Кран двойной регулировки при d=10 мм о = 4.
• 3. Тройник поворотный о = 1,5.

Уо = 6,5.

Потерю напора на преодоление местных сопротивлений находим с уметом скорости движения воды в трубах на каждом участке и суммы коэффициентов местных сопротивлений.

По записям в расчетном бланке находим, что полная потеря напора на трение и местные сопротивления на всех участках главного циркуляционного кольца системы составляет У (R1 + Z) = 492.36 кгс/м²

Сравниваем полученное значение У (R1 + Z) с Hp. Согласно условию формулы.

H_p? У (Rl + Z).

необходим запас давления на 10−15% на неучтенные сопротивления.

730 кгс/м² > 492,36кгс/м².

Оба условия выполняются.

Объем работ по разделу 2. Вентиляция.

• 1. Определить воздухообмен для помещения по превалирующей вредности (избыточное тепло, влага и вредные газы).
• 2. Определить количество тепла, потребное для нагрева приточного воздуха.
• 3. Определить поверхность нагрева калорифера, тип. модель, количество и сопротивление по воздуху.
• 4. По заданной схеме воздуховодов систем, вентиляции определить диаметр, воздуховодов, подобрать вентилятор, число оборотов, потребляемую мощность.

Указания по выполнению раздела 2. Вентиляция Производительность приточной установки определяется из условий возмещения воздуха, удаляемого вытяжной вентиляцией, воздухообмен которой определяется исходя из имеющихся газои влаговыделений и необходимости поддержания в цехе нормальных метеорологических условий.

При выделении в помещении вредных веществ в виде газов или ядовитых паров количество вентиляционного воздуха определяют в м³/ч по формуле:

где М — количество выделяющихся вредных веществ в мг/ч СО = 500 000 мг/ч.

С₂ — предельно-допустимая концентрация вредных веществ в рабочей зоне в мг/м3, принимаемая по «Санитарным нормам проектирования промышленных предприятий».

С₂ (СО) = 20мг/м3.

С₁ — концентрация вредных веществ в приточном воздухе в мг/м3 (в задании можно принять С₁ = 0), а подаваемое каждым приточным насадком — 3130 м³/ч; температура приточного воздуха t_пр = 18 °C; расчетная наружная температура t_н = -10 °С; расчетные температуры в калориферах t_г = 130 °C, t₀ = 70 °C.

Коэффициенты местных сопротивлений о следующие: для приточного насадка с выпуском воздуха — 1; поворота на 90° - 0,5; тройников на проходе — 0,2; диффузора при плавном сужении воздуховода — 0,2; входа с поворотом потока (шахта) — 2; внезапного расширения потока при входе в калорифер — 0,25.

Сначала рассчитаем и подберем калорифер. Определяем количество тепла, необходимого для подогрева приточного воздуха по формуле:

Q' = L_в*p*c*(t_пр — t_н) = 25 000 * 1,2 * 0,24*(18-(-10) = 190 800 ккал/ч Примем массовую скорость в живом сечении калорифера по проходу воздуха v*с равной 10 кг/м² в 1 с. Используя эти данные, необходимую площадь живого сечения калорифера для заданных условий подсчитаем по уравнению.

По расчетной таблице и необходимому живому сечению примем для расчета калорифер большой модели КФБ № 14. Его параметры: площадь живого сечения для воздуха f_д = 0,903 м², то же для воды f_д' = 0.0184 м²; поверхность нагрева F = 99 м².

Уточним массовую скорость для этого калорифера по уравнению:

Определим скорость воды в трубках выбранного калорифера:

Количество устанавливаемых калориферов КФБ № 14 будет равно n = 134 / 99 = 2.

Принятая калориферная установка имеет сопротивление по воздуху:

Расчет воздуховодов начинаем вести с наиболее отдаленного от вентилятора участка и дал по магистрали (расчетные участки 1−2-3−4-5−6 к вентилятору.

План воздухопроводов приточной вентиляции.

Рис. 1 Схема воздухопроводов приточной вентиляции

Рис. 2.

Участок 1.

Выпуск о = 1.

Поворот на 90° о = 0,5.

Тройник на стыке участков 1, 2 и 7 о = 0,2.

Уо = 1,7.

Участок 2 и 3.

Тройник на проходе о = 0,2.

Участок 4.

Два поворота на 90° о = 0,5 * 2 = 1.

Тройник о = 0,2.

Уо = 1,2.

Участок 5.

Диффузор после вентилятора о = 0,1.

Участок 6.

Конфузор у вентилятора о = 0,2.

От внезапного расширения потока при входе в калорифер о = 0,25.

Два поворота на 90° о = 0,5 * 2 = 1.

Вход с поворотом потока (шахты) о = 2.

Уо = 3,45.

Сопротивление калорифера.

H_к = 23,4 кгс/м² = 234 Па Полное сопротивление сети.

Выбираем вентилятор Ц-4−70 № 10 с параметрами:

L = 25 000 м³/ч; Н_в = 46 кгс/м² (460 Па); з = 0,75; n = 600 об/мин.

Мощность электродвигателя к вентилятору: