Расчет калорифера для вентиляции — что выбрать для дома или офиса? Расчет калорифера онлайн
Калориферы КСк. Расчет и подбор водяных калориферов КСк
9. Определяем запас тепловой производительности принятого калорифера (ов)((q -Q) / Q) х 100q -фактическая тепловая мощность подобранных калориферов, ВтQ -расчетная тепловая мощность, Вт
Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-9
Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.9. Осуществляем подсчет расхождения фактической и расчетной тепловой мощности подобранного теплообменника((308739 -297319) / 297319) х 100 = 3.8%308739 - фактическая тепловая мощность подобранного теплообменника, Вт297319 - расчетная тепловая мощность, Вт
Фактическая тепловая производительность принятого калорифера должна быть больше, чем расчетная. Диапазон допустимого процентного соотношения фактической и расчетной мощности, по разным источникам, может составлять от 96 до 120 (от - 4 до 20) %. В любом случае, нужно стремиться к максимально приближенному равенству мощностей (фактическая производительность = 100 - 110 % от расчетной). Если при подсчете, разница составила большее значение, чем вышеупомянутые цифры, следует произвести перерасчет.
10. Подсчитываем фактический расход воды.Gw (кг/сек) = q / (cw х (t вх -t вых))q - фактическая тепловая мощность подобранных калориферов, Втcw - удельная теплоемкость воды - принимается по таблице (температура воды на подаче и выходе суммируется и делится пополам), Дж/(кг•K)t вх - температура воды на входе в теплообменник, °Сt вых - температура воды на выходе из теплообменника, °С
Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-10
Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 17000 м3/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 50°С на выходе.10. Задача - уточнить реальный расход воды в выбранном теплообменнике.Gw (кг/сек) = 308739 / (4192 х (95 -50)) = 1.637 кг/сек -5893 кг/час308739 - фактическая тепловая мощность подобранного калорифера, Вт4192 - удельная теплоемкость воды при температуре 72.5°С (95°С + 50°С = 145°С / 2 = 72.5°С), Дж/(кг•K)95 - температура воды на входе в теплообменник, °С50 - температура воды на выходе из теплообменника, °С
11. Расчет аэродинамического сопротивления. Величину потерь по воздуху можно узнать двумя способами. Первый - подсчитать по формуле, используя коэффициент и значения степеней подобранного калорифера. Второй - путем подбора - по таблице , используя данные при разной массовой скорости воздуха. Посмотреть таблицу с данными аэродинамических сопротивлений водяных калориферов КСк.
zao-tst.ru
Расчет калорифера
Калориферы - приборы, применяемые для нагревания воздуха в приточных системах вентиляции, системах кондиционирования воздуха, воздушного отопления, а также в сушильных камерах.
Подбор калорифера осуществляется на холодный период.
Определяем расход тепла на нагревание приточного воздуха (Богословский, стр. 202, ф-ла XII.1):
где - массовое количество нагреваемого воздуха, кг/ч;
- начальная и конечная температура воздуха, т.е. до калорифера и после него соответственно;
- удельная теплоемкость воздуха ().
Задаваясь массовой скорость 4,6 кг/с·м2 находим необходимую площадь живого сечения калориферной установки (Богословский, стр. 203, ф-ла XII.4):
Калорифер с данной площадью живого сечения существует, следовательно, необходимо установить только 1 калорифер.
Определяемся с установкой калориферов. Теплоноситель принимаем – воду. Она должна пройти через площадь сечения трубок каждого калорифера (принимаем по табл. 2.23 спр. Староверова, стр. 424):
Параметры теплоносителя:
- температура горячей воды
- температуры оборотной воды
Определяем скорость движения теплоносителя в трубках калорифера (Богословский, стр. 203, ф-ла XII.8):
где - плотность воды
- теплоемкость воды
- площадь живого сечения по теплоносителю
Находим коэффициент теплопередачи (Староверов, стр. 423, табл. II.22):
по таблице:
по формуле:
Площадь поверхности нагрева:
Находим необходимую площадь поверхности нагрева калорифера:
где - средняя температура теплоносителя
- средняя температура нагрева воздуха, проходящего через калорифер
Определяем запас площади нагрева калорифера:
Определяем сопротивление калорифера проходу воздуха:
где - число последовательно расположенных калориферов;
- сопротивление одного калорифера.
Проверяем значение сопротивления калорифера проходу воздуха:
Подбор и расчет воздухораспределителей
Так как в цехе имеются пылевыделения, то приток воздуха необходимо делать в верхнюю зону помещения. В помещениях большой высоты возможна подача притока свободными струями.
Для дальнейших расчетов выберем приколонные четырехструйные воздухораспределители серии НРВ.
Для того, чтобы начать расчет, необходимо определить возможное количество воздухораспределителей
где – объем приточного воздуха на холодный период года, 24361 кг/ч;
- производительность одного воздухораспределителя, принимаемая (Староверов, стр. 195, табл. 8.9.)
24361/5 = 4872,2 м3/ч – расход воздуха на участке.
Выбираем 5 воздухораспределителей с номинальной пропускной способностью 5000 м3/ч. Площадь выпускного патрубка м2.
Расчет по Староверову:
Воздухораспределители следует рассчитывать по схеме 3, пользуясь нижеприведенными формулами (Староверов, табл. 8.1, стр. 178). Принять в этих формулах Кв = 1, , ξ =3 (Староверов, стр. 195)
Расчет проводим по методичке:
Место входа оси плоской струи в рабочую зону примем в плоскости оси прохода. Оно представляет собой прямую, расположенную на плоскости, ограничивающей сверху рабочую зону и отстоящую на расстоянии 2 м от пола.Ось воздухоприточной струи помещаем на высоте 8 метров или 0,6 от высоты помещения. Это условие обеспечивает свободное развитие струи и не налипание ее на потолок или пол.
Исходя из расположения оси струи и места расположения линии пересечения оси плоской струи с верхней границей рабочей зоны, принимаем координату x=2,5 м, а координату y=1,0 м.
Расчетная длина оси струи:
Для щели коэффициенты затухания: m=4,5 n=3,2 (Староверов, стр. 180, табл. 8.1.)
Задаемся температурой притока, с учетом подогрева в вентиляторе – 11. Избыточная температура составит 20-11=9.
Параметры воздуха на входе струи в рабочую зону определяем в соответствии с обязательным приложением 6:
Максимальная скорость на оси струи 1,8*0,2 = 0,36 м/с
Избыточная температура
Задаемся шириной щели 0,05 м, тогда скорость приточного воздуха на выходе из щели, обеспечивающая вход струи в точку с указанными координатами, равна:
Длина щели принимается равной 0,8*47,2 = 37,76. Тогда ширина щели, рассчитанная по величине притока:
Ширина щели = 0,2 м.
Определяем скорость на входе струи в рабочую зону. В нашем случае , так как 8,5<6*37,76, поэтому вычисляем скорость на входе струи в рабочую зону как:
Более точно скорость на входе в рабочую зону определится после введения поправки на стеснение, принимаемой по данным таблицы. Величина
С учетом поправки
Максимальная скорость в обратном потоке
Определяем избыточную температуру на входе в рабочую зону:
Относительная площадь струи, поступающая в помещение:
Равномерность распределения параметров в рабочей зоне помещения удовлетворяют требованиям норм (0,5 ≥ ≥ 0,2)
Проверка правильности геометрических соотношений
Расчет выполнен правильно.
studfiles.net
Калориферы КПСк. Расчет и подбор паровых калориферов КПСк
3. Находим действительную массовую скорость для выбранного одного или нескольких калориферов. v (кг/м2•с) = G / fG - массовый расход воздуха, кг/часf -площадь действительного фронтального сечения, берущегося в расчет, м2
Пример подбора и расчета парового калорифера КПСк. Шаг-3
Подобрать подходящий калорифер КПСк для нагрева 4500 м3/час от температуры -27°С до +25°С. Теплоноситель - сухой насыщенный пар давлением 0.1 МПа.3. Задача - найти действительную массовую скорость тех теплообменников, что мы подобрали. Принимаем калорифер КПСк 3 8, имеющий приближенное значение по фронтальному сечению для прохода воздуха (0.392 м2).v (кг/м2•с) = (5805/3600) / 0.392 = 4.11 кг/м2•с5805 - массовый расход воздуха, кг/час0.392 - площадь фронтального сечения КПСк 3-8 принимаемого в расчет, м2
4. Рассчитываем расход пара.Gп (кг/сек) = Q / rпQ -расход тепла для нагрева воздуха, Втrп -скрытая теплота парообразования, Дж/кг (принимается по нижевыложенной таблице свойств насыщенного водяного пара - для давления используемого теплоносителя)
Пример подбора и расчета парового калорифера КПСк. Шаг-4
Подобрать подходящий калорифер КПСк для нагрева 4500 м3/час от температуры -27°С до +25°С. Теплоноситель - сухой насыщенный пар давлением 0.1 МПа.4. Подсчет расхода пара. Рассчитывается потребление теплоносителя (сухой насыщенный пар давлением 0.1 МПа) для нагрева приточного воздуха объемом 4500 м3/час от -27°С до +25°С.Gп (кг/сек) = 84521 / 2257510 = 0.037 кг/сек84521 - расход тепла для нагрева воздуха, Вт2257510 - скрытая теплота парообразования (Дж/кг) сухого насыщенного пара, давлением 0.1 МПа - принимается по таблице (2257.51 кДж/кг = 2257510 Дж/кг)
Скрытая теплота парообразования (конденсации) - количество энергии или тепла, которое расходуется для превращения одного килограмма кипящей воды (при данном давлении) в килограмм пара. Такое же количество тепла высвобождается при конденсации килограмма пара в килограмм воды. С увеличением давления температура вскипания воды увеличивается, а скрытая теплота парообразования наоборот уменьшается.
zao-tst.ru
онлайн-калькулятор расчета мощности и расхода теплоносителя — Сделай дом
Приблизительный расчет мощности обогревателя:
Прежде чем выбирать обогреватель, необходимо рассчитать минимальную тепловую мощность, необходимую для вашего конкретного помещения.
Обычно для приблизительного расчета достаточно объем помещения в кубических метрах разделить на 30. Таким способом обычно и пользуются менеджеры, консультируя покупателей по телефону. Такой расчет позволяет быстро приблизительно прикинуть какая совокупная тепловая мощность может понадобиться для прогрева помещения.
Например, для выбора тепловой пушки в комнату (или офис) площадью 50 м² и высотой потолков 3 м (150 м³) потребуется 5.0 кВт тепловой мощности. Наш расчет выглядит так: 150 / 30 = 5.0
Такой вариант расчетов в основном используется для расчетов дополнительного обогрева в те помещения, где уже есть какое-то отопление и необходимо просто догреть воздух до комфортной температуры.
Однако, такой способ расчета не подойдет для неотапливаемых помещений, а также если необходимо помимо объема помещения учесть разницу температур внутри-снаружи, и конструктивные особенности самого здания (стены, изоляцию и т. п.)
Точный расчет тепловой мощности обогревателя:
Для расчета тепловой мощности, учитывающего дополнительные условия помещения и температурные режимы, используется следующая формула:
V × ΔT × K = ккал/час, или
V × ΔT × K / 860 = кВт, где
V — Объем обогреваемого помещения в кубических метрах;
ΔT — Разница между температурами воздуха внутри и снаружи. Например, если температура воздуха снаружи -5 °C, а необходимая температура внутри помещения +18 °C, то разница температур составляет 23 градуса;
K — Коэффициент теплоизоляции помещения. Он зависит от типа конструкции и изоляции помещения.
K=3.0–4.0 — Упрощенная деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа. Без теплоизоляции.
K=2.0–2.9 — Упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши. Небольшая теплоизоляция.
K=1.0–1.9 — Стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей. Средняя теплоизоляция.
K=0.6–0.9 — Улучшенная конструкция здания, кирпичные стены с двойной изоляцией, небольшое число окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала. Высокая теплоизоляция.
При выборе значения коэффициента теплоизоляции обязательно нужно учитывать старое это здание или новое, т. к. старые здания требуют большего количества тепла для прогрева (соответственно, значение коэффициента должно быть выше).
Для нашего примера, если учесть разницу температур (например, 23 °C) и уточнить коэффициент теплоизоляции (например, у нас старое здание с двойной кирпичной кладкой, возьмем значение 1.9), то расчет необходимой тепловой мощности обогревателя будет выглядеть так:
150 × 23 × 1.9 / 860 = 7.62
Т. е., как видите, уточненный расчет показал, что для прогрева данного конкретного помещения понадобится большая тепловая мощность обогрева, чем была рассчитана по упрощенной формуле.
Подобный способ расчета применим к любым видам теплового оборудования, за исключением, возможно, инфракрасных обогревателей, т. к. там используется принцип ощущаемого тепла. Для любых других видов обогревателей — водяных, электрических, газовых и жидкотопливных, он подходит.
После вычисления необходимой тепловой мощности можно приступать к выбору типа и модели обогревателя.
Материалы для нагревателей
Нагреватели это наиболее важный элемент печи, и они должны соответствовать многим требованиям.
- Жаростойкость и жаропрочность. Проволочные нагреватели должны обладать хорошей жаростойкостью (сопротивление металла или сплава при высокой температуре к газовой коррозии), а также жаропрочностью.
- Низкий температурный коэффициент сопротивления. Этот фактор важен при выборе материала. Низкий коэффициент говорит, что даже при нагревании материала, его электрическое сопротивление очень слабо меняется. Например, если этот температурный коэффициент велик, то, чтобы включить печь в холодном состоянии, нужно использовать трансформаторы пониженного напряжения в начальный момент.
- Высокое удельное электрическое сопротивление. Этой характеристикой, должен обладать нагреватель в электропечи. Чем выше значение сопротивления, тем больше материал может нагреться, и тем меньшей длины его нужно. Чем больше диаметр нагревательной проволоки, тем больше ее срок службы. Материалы с очень высоким электрическим сопротивлением это хромоникелевые прецизионные сплавы нихром Х20Н80 и Х15Н60, и сплав фехраль Х23Ю5Т.
- Хорошие технологические свойства. Материалы должны иметь хорошую пластичность, свариваемость, так как из них изготавливаются: проволоки, ленты, сложной формы нагревательные элементы.
- Постоянные физические свойства. Ни не должны меняться при больших нагревах, большие промежутки времени.
Лучше всего для производства электрических нагревателей для электропечей подходят нихром и фехраль, которые имеют высокое электрическое сопротивление. Более подробно о марках и их свойствах можно посмотреть ГОСТ 10994-74.
Марки нихрома подходящие для изготовления нагревателей: Х20Н80, Х20Н80-Н, Х15Н60, Х15Н60-Н.
Марки фехрали подходящие для изготовления нагревателей: Х23Ю5, Х23Ю5Т, Х15Ю5, Х27Ю5Т.
Также железохромоникелевые сплавы: Х27Н70ЮЗ, Х15Н60Ю3.
Все эти сплавы обладают теми характеристиками, о которых писалось выше. Например, высокая жаростойкость обеспечивается благодаря образовывавшейся пленке на поверхности из окиси хрома.
Сравним нихром и фехраль
Достоинства нихрома:
- Прекрасные механические свойства при любых температурах;
- крипоустойчивость;
- Пластичный и хорошо обрабатывается;
- Имеет прекрасную свариваемость;
- не стареет;
- немагнитен.
Достоинства фехрали:
- имеет более низкую цену чем нихром, так как нет в его составе дорогого никеля;
- фехраль Х23Ю5Т имеет лучшую жаростойкость чем нихром. Фехралевая проволока толщиной 6 мм может работать при 1400 °С.
Недостатки нихрома:
- Более дорогой чем фехраль, так как основной компонент никель имеет высокую стоимость;
- Рабочая температура ниже чем у фехрали.
Недостатки фехрали:
- сплав более хрупкий, особенно при температурах около 1000 °С и больше;
- Низкое сопротивление ползучести;
- сплав является магнитный, так как имеет в составе железо. Фехраль также ржавеет во влажной среде.
- Взаимодействует с окислами железа и шамотной футеровкой;
- Во время работы фехралевые нагреватели удлиняются.
Также есть сплавы Х27Н70ЮЗ и Х15Н60Ю3 которые содержат 3% алюминия. Этот элемент позволяет улучшить жаростойкость сплавов. Данные сплавы не воздействуют с окисями железа, и с шамотом. Они нехрупкие, прочны и хорошо обрабатываются. Максимальная рабочая температура составляет 1200 °С.
Также нагреватели изготавливают и с тугоплавких металлов, или неметаллов (уголь, дисилицид молибдена, графит, карборунд). Дисилицид молибдена и карборунд применяют для нагревателей в высокотемпературных печах. Графитовые и угольные нагреватели используют в печах с защитной атмосферой.
Тугоплавкие металлы, которые часто используют это тантал, молибден, ниобий, вольфрам. В печах з защитной атмосферой, а также высокотемпературных вакуумных печах применяют вольфрам и молибден. Нагреватели из молибдена используют в вакууме до 1700 °С и в защитной атмосфере при температуре до 2200 °С. Данная особенность в том, что молибден начинает испарятся при температуре 1700 °С (вакуум). Нагреватели из вольфрама способны работать при тем. до 3000 °С. Весьма редко для производства нагревателей используют ниобий и тантал.
Расчет нагревателей для электрических печей
При расчете нагревателей для электрических печей учитываются такие исходные данные:
- объем рабочего пространства печи;
- мощность нагревателей;
- максимальная температура (требуется для осуществления технологического процесса: закалка, отпуск, спекание).
Важно: При отсутствие данных о мощности печи, то ее рассчитывают по эмпирическому правилу. Нужно знать: длину и диаметр проволоки, или длину и площадь сечения ленты, нагревателя.
Мы рассмотрим один из самых популярных сплавов для производства нагревателей это нихром Х20Н80.
Простой расчет длины и диаметра проволоки нагревателя для определенной мощности печи. С одной небольшой особенностью.
Пример. Нихромовая проволока Х20Н80.
Исходные данные:
- Мощность устройства P = 1.5 кВт = 1500 Вт.
- Максимальная температура до которой будет нагреваться нагреватель 900 °C.
- Напряжение U = 220 В.
- Сила тока определяется так:
- Сопротивления нагревателя определяется так:
- Сила тока играет ключевой момент при выборе диаметра проволоки нихромового нагревателя. По таблице, которая находится ниже, мы выбираем необходимый диаметр. В нашем примере, Сила тока = 6,8181 А, а температура нагревателя = 900 °C, то диаметр проволоки будет равен — d = 0,55 мм, и соответственно поперечное сечение — S = 0,238 мм2.
Такие значения мы получили, потому, что проволока выбирается такая, которая имеет допустимую силу тока. Которая в свою очередь меньше, чем расчетная сила тока. То есть мы выбираем проволоку из нихрома с ближайшим больший значением допустимой силы тока.
Табл. 1
Примечание:
При условии, что нихромовый нагреватель будет находится внутри нагревательной жидкости, то допустимую силу тока увеличивают в на 10-50%.
Если нагреватель находится в закрытом расположении, то допустимая сила тока уменьшается в на 20% для толстой проволоки, и на 50% для тонкой проволоки.
- Определение длины проволоки.
R — электрическое сопротивление, Ом,
p — удельное электрическое сопротивление материала, Ом • мм2 / м,
l – длина нагревателя, м,
S — площадь поперечного сечения, мм2.
Исходя из формулы выше, мы получаем, что длина нагревателя рассчитывается так:
В примере использовался диаметр проволоки d = 0,55 мм.
Номинальное значение удельного электрического сопротивления проволоки Х20Н80 взято из таблички 2, в соответствии с ГОСТом 12766.1-90 и имеет значение ρ = 1,1 Ом•мм2/м.
Итог расчетов показал, что при условиях:
мощность устройства P = 1.5 кВт = 1500 Вт;
температура нагревателя 900 °C;
U = 220 В.
необходима нихромовая проволока долиной: 6,91 м., и диаметром — 0,55 мм.
Таблица 2
Подробный расчет длины, а также диаметра нихромовой проволоки для нагревателей определенной печи.
Здесь представлен сложный расчет, который учитывает: дополнительные параметры нагревателей, различные варианты их подключения к трехфазной сети.
Расчет проводится по внутреннему объему печи.
- Объем камеры рассчитывается по всем известной формуле:
Для примера возьмем:
- высота h = 490 мм,
- ширина камеры d = 350 мм,
- глубина камеры l = 350 мм.
Объем получится:
- Мощность печи рассчитывается по эмпирическому правилу: электропечи объемом от 10 до 50 литров имеют удельную мощность около 100 Вт/л, печи объемом в пределах 100 — 500 литров — соответственно мощность от 50 до 70 Вт/л..
В нашем примере, удельная мощность печи будет — 100 Вт/л.
Исходя из этого мощность нихромового нагревателя должна быть:
Важно!
Нагреватели мощностью 5-10 кВт изготавливают однофазными. При мощности выше 10 кВт, нагреватели изготавливают трехфазными.
- Сила тока, который проходит через нагреватель рассчитывается по:
P — мощность нагревателя из нихрома,
U — напряжение.
Сопротивление нагревателя считают по формуле:
Если нагреватель подключают к одной фазе то U = 220 В, если к трехфазной то U = 220 В будет между нулем и любой другой фазой, или U = 380 В будет между двумя фазами.
Далее мы рассчитаем два подключения – однофазное, и трехфазное.
Однофазный ток (бытовая сеть)
– сила тока на проволоке нагревателя.
— сопротивление нагревателя печи.
Трехфазный ток (промышленная сеть)
При трехфазном подключении нагрузка идет на три фазы равномерно, то есть 6 разделить на 3 и получится 2 кВт на каждую фазу. Из этого следует, что нам нужно 3 нагревателя по 2 кВт каждый.
Есть два способа подключения сразу трех нагревателей. “ТРЕУГОЛЬНИК” и “ЗВЕЗДА”.
Подключении “ЗВЕЗДА” подразумевает подключение каждого нагревателя между нулем и своей фазой (рис. 2). В таком случае напряжение U = 220 В.
Сила тока:
Сопротивление:
Рис. 1 Подключение «ЗВЕЗДА» в трехфазной сети
Подключении “ТРЕУГОЛЬНИК” подразумевает расположение нагревателя между двумя фазами (рис. 3). Из этого следует, что напряжение U = 380 В.
Сила тока:
Сопротивление:
Рис. 2 Подключение «ТРЕУГОЛЬНИК» в трехфазной сети
- Определив сопротивление нихромного нагревателя, нужно рассчитать его диаметр и длину.
Также необходимо проанализировать удельную поверхностную мощность проволоки (мощность, которая выделяется с 1 см2 площади поверхности). Данная мощность зависит от конструкции самого нагревателя, и температуры нагреваемого материала.
Пример
При однофазном подключении, для 60 л. печи сопротивление: R = 8,06 Ом.
Берем проволоку Х20Н80 диаметром d=1 мм.
Чтобы получить наше сопротивление, нужно рассчитать длину:
ρ — номинальное значение электрического сопротивления проволоки длиной 1 метр согласно ГОСТ 12766.1-90, (Ом/м).
Нужный отрезок нихромовой проволоки будет иметь массу:
μ — масса 1 метра нихромовой проволоки.
Площадь поверхности проволоки длиной l=5,7 метра, рассчитывается по формуле:
l – длина в сантиметрах.
d – диаметр в сантиметрах.
По расчетам мы получили, что площадь поверхности проволоки — 179 см2 выделяет 6 кВт. Таким образом, 1 см2 площади проволоки выделяет мощность:
β — поверхностная мощность нагревательной проволоки.
В данном примере мы получили слишком большую поверхностную мощность проволоки, из-за чего нагреватель просто расплавится при нагреве его до такой температуры, которая нужна для получения поверхностной мощности. Такая температура будет определенно выше температуры плавления нихрома. Это пример расчета показывает неправильный выбор диаметра нагревательной проволоки для изготовления нагревателя.
Каждый материал имеет свое допустимое значение поверхностной мощности в зависимости от температуры. Значение берутся из таблиц.
Высокотемпературные печи (700 – 800 °С) имеют допустимую поверхностную мощность, (Вт/м2), которая рассчитывается по формуле:
βэф – поверхностная мощность в зависимости от температуры тепловоспринимающей среды, (Вт / м2).
Табл. 3
α – коэффициент эффективности излучения.
Табл. 4
Низкотемпературная печь (200 – 300 °С), имеет допустимую поверхностную мощность (4 — 6)×104 Вт/м2.
Предложим, что температура нашего нагревателя 1000 °С, и нам нужно нагреть условную заготовку до 700 °С. Тогда из табл. 3 берется
α = 0,2,
βэф = 8,05 Вт/см2,
и рассчитываем:
- Далее нужно рассчитать диаметр проволочного нагревателя или толщину и ширину ленточного нагревателя, и конечно длину нагревателя.
Диаметр определяется по формуле:
d — диаметр, м;
U — напряжение на концах нагревателя, В;
P — мощность, Вт;
βдоп — допустимая поверхностная мощность, Вт/м2.
ρt — удельное сопротивление материала при определенной температуре, Ом•м;
ρ20 — удельное электрическое сопротивление материала при температуре 20 °С, Ом•м.
k — Поправочный коэффициент, который применяет для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры.
Длина нихромовой проволоки определяется так:
l — длина, м.
Удельное электрическое сопротивление Х20Н80 –
Однофазный ток (бытовая сеть)
Смотря на предыдущие расчеты стало ясно, что для печи 60 литров, подключенной к однофазной сети:
U = 220 В, P = 6000 Вт, допустимая поверхностная мощность βдоп = 1,6 × 104Вт/м2. Подставив эти цифры в формулу мы получим толщину проволоки.
Данная толщина округляется до наиболее близкого стандартного размера, которые находится в табличке 8 по ГОСТу 12766.1-90.
Приложение 2, Табл. 8.
В нашем примере, диаметр проволоки из формулы округляется до d= 2,8 мм.
Нагреватель будет иметь такую длину
Для нашего примера требуется проволока длиной l = 43 м.
Иногда нужно также узнать массу всей проволоки которой необходимо.
Для этого есть формула:
m — масса нужного нам отрезка проволоки, кг;
l — длина, м.
μ — удельная масса (1 м. проволоки), кг/м;
Расчет показал, что наша нихромовая проволока будет иметь массу m = 43×0,052 = 2,3 кг.
Наш пример расчета позволяет определить минимальный диаметр проволоки необходимой для нагревателя при определенных условиях. Этот метод является наиболее экономным и оптимальным. Конечно можно использовать и проволоку большим диаметром, но ее количество конечно возрастет тогда.
Проверка
Расчет нихромовой проволоки можно проверить.
Мы получили диаметр проволоки d = 2,8 мм. Длина считается так:
l — длина, м;
ρ — номинальное значение электрического сопротивления проволоки длиной 1 м, Ом/м.
R — сопротивление, Ом;
k — поправочный коэффициент электрического сопротивления в зависимости от температуры;
Расчет показал, что полученная длина проволоки совпадает со длиной полученной в другом расчете.
Чтобы проверить поверхностную мощность, и сравнить с допустимой мощностью. В соответствии с пунктом 4.
и не превышает допустимую βдоп= 1,6 Вт/см2.
Итог
В нашем примере нужно 43 метра нихромовой проволоки марки Х20Н80 с диаметром d = 2,8 мм. Вес проволоки — 2,3 кг.
Трехфазный ток (промышленная сеть)
Находим длину и диаметр проволоки, которую необходимо для производства нагревателей.
Подключение к трехфазному току по типу «ЗВЕЗДА».
У нас есть 3 нагревателя, на каждый из которых нужно мощности по 2 кВт.
Находим длину, диаметр и массу только одного нагревателя.
Ближайший стандартный больший размер d = 1,4 мм.
Длина, l = 30 метров.
Масса нагревателя
Проверяем
При диаметре нихромовой проволоки d = 1,4 мм, рассчитаем длину
Длина практически совпадает с расчетом выше.
Поверхностная мощность проволоки составляет
Итог подсчета
У нас три одинаковых нагревателя подключенных по типу “ЗВЕЗДА”, и для них нужно:
l = 30×3 = 90 метров проволоки массой m = 0,39×3 = 1,2 кг.
Подключение к трехфазному току по типу «ТРЕУГОЛЬНИК». (рис. 3)
Сопоставив наше полученное значение, ближайший большой стандартный размер, d = 0,95 мм.
Один нагреватель будет иметь длину, l = 43 метров.
Масса нагревателя
Проверка расчета
При диаметре проволоки d = 0,95 мм., мы рассчитывает длину проволоки:
Значения по длине проволоки практически совпадают при обеих расчетах.
Поверхностная мощность будет:
и не превышает допустимую.
Подведем итог
Подключения трех нагревателей по схеме “ТРЕУГОЛЬНИК”, нужно:
l = 43×3 = 129 метров проволоки, массой
m = 0,258×3 = 0,8 кг.
Подводя итоги для обеих типов подключения «ЗВЕЗДА» и «ТРЕУГОЛЬНИК» к трем фазам, мы получаем интересные данные.
Для «ЗВЕЗДЫ» нужно проволоку с диаметром d=1.4 мм, а для «ТРЕУГОЛЬНИКА» диаметр d=0.95 мм,
Длина проволоки для схемы «ЗВЕЗДА» будет 90 метров с массой 1.2 кг, а для схемы «ТРЕУГОЛЬНИК» 129 метров с массой 0.8 кг, то есть 800 гр.
Для эксплуатации нихромовой проволоки ее наматывают в спираль. Диаметр спирали принимается равным:
для хромоникелевых сплавов.
— для хромоалюминиевых.
D — диаметр спирали, мм.
d — диаметр проволоки, мм.
Для устранения перегревов, спираль растягивают до такой степени, что бы добиться расстояния между витками в 1,5-2 раза больше, чем диаметр самой нихромовой проволоки.
Мы рассмотрели информацию о электрических нагревателях, примеры о расчета проволочных нагревателей для электрических печей.
Также стоит помнить, что кроме проволоки, в качестве нагревателей можно использовать и ленту. Кроме выбора размера проволоки, стоит учитывать материал нагревателя, тип, расположение.
sdelaydom.guru
Расчет мощности калорифера для вентиляции: выбор типа, производительности, расхода
Необходимость проведения расчета калорифера
Оборудование для воздушного отопления помещений нуждается в правильном подборе. Соответствие мощности и производительности приборов параметрам здания, климатическим условиям или потребностям людей — самые важные аспекты эксплуатации воздухонагревателей. Если установленный прибор не соответствует потребностям помещения и не справляется со своими функциями, то появится ощущение дискомфорта, снизится работоспособность персонала, ухудшатся производственные условия, что может отрицательным образом сказаться на качестве выпускаемой продукции, оказываемых услуг или иных сфер деятельности человека. Поэтому для качественного и эффективного обогрева помещений необходим тщательный расчет воздухонагревателей, способный определить оптимальные характеристики того или иного типа нагревателя.
Мнение эксперта
Инженер теплоснабжения и вентиляции РСВ
Федоров Максим Олегович
Важно! Необходимо сразу же заметить, что выполнение такого расчета — сложная задача, требующая немалого опыта и знаний. Для неподготовленного человека такая задача, скорее всего, окажется непосильной и потребует обращения к специалистам. Если уверенности в своих силах нет, то лучше не тратить время и сразу же [link_webnavoz]заказать расчет в специализированной организации[/link_webnavoz], где работают грамотные специалисты.Выбор типа прибора
Прежде, чем приступить к выбору типа прибора, надо выяснить, какие вообще существуют воздухонагреватели. Они могут быть:
Выбор того или иного типа калорифера производится по самому доступному и экономичному типу ресурса. Так, электрические приборы для обогрева помещений используются редко, только в случае полного отсутствия других вариантов. Причина этого — дороговизна электроэнергии, высокие расходы на потребление нагревателями. С другой стороны, электронагреватели весьма удобны, так как не имеют никакого теплоносителя и могут устанавливаться практически в любом месте.Газовые калориферы
Газовые калориферы имеют высокий КПД, близкий к 100%. Они работают на сжиженном газе (обычно это пропан-бутан) и используются как мобильные источники нагрева на строительных площадках, производственных участках и т.п. Для полноценного стационарного отопления они практически не используются, так как расход газа довольно высок, требуется доставка и хранение баллонов, для чего не всегда имеются условия. Кроме того, работа с газовыми приборами не всегда допустима в производственных помещениях.
Водяные калориферы
Водяные калориферы являются наиболее востребованными и распространенными обогревательными приборами. Они безопасны, эффективны, могут использовать теплоноситель из системы ЦО или из собственной котельной, имеющейся на предприятии. Приборы удобны в эксплуатации, они неприхотливы, не требуют трудоемкого ухода и обслуживания, не создают проблем с безопасностью в производстве. Единственный их недостаток — потребность в горячем теплоносителе, без которого система не имеет смысла. Поэтому для обустройства воздушного отопления на водяном питании надо обеспечить бесперебойную подачу горячей воды.
Кроме водяных, часто используются паровые калориферы, которые практически аналогичны водяным приборам, поэтому рассматривать их отдельно нецелесообразно.
Расчет калорифера
Расчет мощности калорифера производится в несколько этапов:
Определяется тепловая мощность калорифера. Это производится по следующей методике:
G = L × p
Где G — масса воздуха, проходящего через калорифер, кг/ч
L — объем проходящей через нагреватель среды м3
P — плотность воздуха при усредненном температурном значении (используется разница между внутренней и наружной температурами, разделенная на 2)
Q = G × c × (t кон — t нач)
Q — количество тепла (тепловой энергии)
G — масса воздуха
с — удельная теплоемкость воздуха (табличное значение, имеется в СНиП)
(t кон — t нач) — разница между конечной и начальной температурами воздуха (на входе и выходе из прибора)
F=G/V
Где F — фронтальное сечение
G — масса воздуха
V — массовая скорость потока. Табличное значение, для оребренных трубок имеет среднюю величину в пределах 3-5, при максимальном значении 7-8 кг/м2/сек
Определение расхода теплоносителя
Помимо выбора модели калорифера и определения потребности в определенном количестве воздуха в расчет должно входить определение расхода теплоносителя. Это даст возможность обеспечить прибор необходимым количеством горячей воды, перенастроить работу котельной (если понадобится) или подключить иные резервы или возможности. Расчет количества теплоносителя производится по формуле:
Gw = Q/ cw × (t кон — t нач)
Где Gw — расход носителя (кг/сек)
Q — расход тепла, необходимого для нагрева проходящего воздуха
cw — удельная теплоемкость носителя (изменяется в зависимости от температуры, от 0° до 150° меняется в пределах от 4,2 до 4,3 кДж/кг×К)
Мнение эксперта
Инженер теплоснабжения и вентиляции РСВ
Федоров Максим Олегович
Важно! Расчет расхода теплоносителя помогает исключить аварийные ситуации в зимние холода, когда возникает опасность разморозки системы и остановки отопления помещений.
Альтернативные варианты производства расчетов
Приведенные методики расчетов достаточно сложны и на практике малопригодны, так как всегда возникает множество дополнительных вопросов и необходимость отдельного расчета различных участков со своими условиями. Попытки самостоятельного производства подсчетов неизменно приводят к возникновению ошибок. Хорошо, если расчетные значения оказываются больше, чем это необходимо в самом деле. Тогда можно просто снизить скорость подачи носителя, или изменить режим обдува. Гораздо хуже, если расчетные данные оказываются недостаточными. Тогда приходится в авральном режиме менять систему обогрева, а это — лишние расходы труда и денежных средств.
Для расчета воздушного отопления можно использовать альтернативные варианты. Например, могут быть применены онлайн-калькуляторы, имеющиеся в сети Интернет в достаточном количестве. Они просты, производят почти мгновенный расчет мощности или иного параметра калорифера, стоит лишь подставить в окошечко программы собственные данные. При этом, пользоваться результатами такого расчета можно лишь после проверки на других, подобных калькуляторах и принятия среднего значения. Этот способ поможет избежать возможных ошибок и сделать расчеты более корректными.
Полезное видео
Похожие статьи
rsvgroup.ru
Расчет производительности по кратности воздухообмена
Онлайн-калькулятор расчета системы вентиляцииСледующий этап в расчете вентиляции - проектирование воздухораспределительной сети, состоящей из следующих компонентов: воздуховоды, распределители воздуха, фасонные изделия (переходники, повороты, разветвители.) Сначала разрабатывается схема воздуховодов вентиляции, по которой производится расчет уровня шума, напора по сети и скорости потока воздуха. Напор по сети напрямую зависит от того, какова мощность используемого вентилятора и рассчитывается с учетом диаметров воздуховодов, количества переходов с одного диаметра на другой, и количества поворотов. Напор по сети должен возрастать с увеличением длины воздуховодов и количества поворотов и переходов. Расчет количества диффузоров
| ||
opt-ovik.ru
Расчет калорифера онлайн калькулятор. Расчет системы вентиляции
Калориферы имеют высокую производительность, поэтому с их помощью обогреть даже очень большие помещения можно за довольно короткое время. В продажу поступает много моделей этих приборов, работающих на основе разных теплоносителей. Чтобы выбрать оптимальный вариант, нужен расчет калорифера, выполнить который можно как вручную, так и воспользовавшись онлайн-калькулятором.
Система обогрева дома, основывающаяся на подаче прогретого до установленной температуры воздуха непосредственно в дом, представляет особый интерес для владельцев собственного жилья.
Такая конструкция отопительной системы состоит из следующих важных узлов:
- калорифера, выступающего в роли теплогенератора, подогревающего воздух;
- каналов (воздуховодов), по которым поступают нагретые воздушные массы в дом;
- вентилятор, направляющий хорошо прогретый воздух по всему объему помещения.
Преимуществ у системы такого типа много. К ним относится и высокий КПД, и отсутствие вспомогательных элементов для теплообмена в виде радиаторов, труб, и возможность объединить ее с климатической системой, и малая инерционность, в результате чего прогрев больших объемов происходит очень быстро.
Калорифер прост в монтаже и эксплуатации, доступен по цене, но главное, он является эффективным прибором для обогрева помещения. На фото водяной калорифер, вмонтированный в систему
Для многих домовладельцев недостатком является то, что монтаж системы возможен только одновременно со строительством самого дома и затем дальнейшая модернизация ее невозможна. Минусом является и такой нюанс, как обязательное наличие резервного питания и потребность в регулярном техническом обслуживании.
Классификация калориферов по разным признакам
Калориферы включают в конструкцию системы отопления для нагрева воздуха. Существуют следующие группы этих приборов по виду используемого теплоносителя: водяные, электрические, паровые. Электрические приборы имеет смысл использовать для помещений площадью не более 100 м². Для зданий с большими площадями более рациональным выбором будут калориферы водяные, которые функционируют только при наличии источника тепла.
Наиболее популярны паровые и водяные калориферы. Как первые, так и вторые по форме поверхности делятся на 2 подвида: ребристые и гладкотрубные. Ребристые калориферы по геометрии ребер бывают пластинчатыми и спирально-навивными.
Производительность калориферов, работающих на таком теплоносителе как пар, регулируют при помощи специальных клапанов, установленных на входной трубе (+)
По конструкционному исполнению эти приборы могут быть одноходовыми, когда теплоноситель в них совершает движение по трубк
engineeridea.ru
