Лекция 9. Калорифер. Калорифер (или нагреватель воздуха) в холодное время года нагревает подаваемый с улицы воздух

Калорифер. Калорифер (или нагреватель воздуха) в холодное время года нагревает подаваемый с улицы воздух. В системах вентиляции основном используются два типа калориферов: электрические и водяные, которые подключается к системе центрального отопления.

Водяные воздухонагреватели разделяются:

1) по форме поверхности – на гладкотрубные и ребристые. Ребристые калориферы по форме бывают пластинчатые и спирально-навивные;

2) по характеру движения теплоносителя – на одноходовые и многоходовые.

Нагревательным элементом в водяных воздухонагревателях являются трубы различной конструкции, внутри которых движется теплоноситель. Нагревание воздуха происходит в основном за счет конвективной передачи теплоты при омывании воздухом наружной горячей поверхности трубок.

Основные элементы воздухонагревателя показаны на рис.1.

Рис.1. Конструкции калориферов: а – одноходового; б –трехходового: 1 – входной патрубок для теплоносителя; 2 – распределительная коробка; 3 – трубка; 4 – выходной патрубок; 5 - перегородка

Числом труб определяется модель воздухонагревателя. Самая малая модель (М) имеет один ряд труб; малая (М) – два ряда; средняя (С) – три ряда и большая (Б) – четыре ряда.

В зависимости от схемы движения теплоносителя воздухонагреватели могут быть одноходовые и многоходовыми. В одноходовых калориферах (см. рис.1 а) теплоноситель движется в одном направлении, а в многоходовых (см. рис.1 б) – многократно меняет направление движения вследствие наличия на коллекторах приваренных перегородок. Каждый ход образуется частью имеющихся в калорифере трубок, в результате чего уменьшается живое сечение для прохода теплоносителя и, следовательно, увеличивается его скорость и возрастает коэффициент теплопередачи, если воздухонагреватель нагревается водой. Живое сечение труб в многоходовых калориферах при прочих равных условиях меньше и, следовательно, больше сопротивление движению теплоносителя.

В гладкотрубных воздухонагревателях нагревательным элементом являются трубы с гладкой поверхностью. Для увеличения теплопередающей поверхности и коэффициента теплопередачи предусматривается большое количество труб с расстоянием между ними 0,5 см. Несмотря на это, теплотехнические показатели гладкотрубных воздухонагревателей ниже, чем у калориферов других типов. Поэтому их применяют при небольших расходах нагреваемого воздуха и незначительной степени его нагрева.

В ребристых воздухонагревателях наружная поверхность труб имеет оребрение, в результате чего площадь теплоотдающей поверхности возрастает. Количество труб у этого вида калориферов меньше, чем у гладкотрубных, но теплотехнические показатели выше.

Оребрение поверхности труб выполняется различными способами. Необходимо обеспечить плотный контакт между ребрами и трубой, в которой движется теплоноситель. При плотном контакте улучшаются условия теплопередачи от теплоносителя через стенку трубы к ребрам и далее к воздуху. Лучшими в этом отношении являются биметаллические трубы со спирально-накатным оребрением и ребра, образованные лентой навитой на трубы в горячем состоянии. Интенсивность теплопередачи у ребристых воздухонагревателей возрастает вследствие большой турбулентности потока воздуха между ленточными ребрами.

Как правило, калориферные установки оборудуются системой автоматического регулирования, которая должна:

- поддерживать температуру приточного воздуха;

- обеспечить минимально необходимый расход теплоносителя при остановке вентилятора;

- обеспечить разогрев калориферной установки перед запуском вентилятора.

Количество калориферов выбирают в зависимости от объема нагреваемого воздуха, степени его нагревания, теплопроизводительности одного калорифера. В случае применения нескольких калориферов их устанавливают параллельно, при этом воздух поступает одновременно во все калориферы, и последовательно, когда воздух проходит через все калориферы последовательно (рис.2).

Рис.2. Схема установки калориферов: а – параллельная; б - последовательная

Калориферная группа может быть образована и из нескольких параллельных рядов, установленных последовательно. Как правило, все калориферы, установленные параллельно и последовательно по направлению воздуха, должны быть одинаковы по типу и размеру.

Выбор оптимального типа калориферной установки производится на основании технико-экономических расчетов. Например, при установке последовательно ряда калориферов по воздуху увеличивается сопротивление движущемуся воздуху, а, следовательно, и расход энергии.

При последовательной установке калориферов по ходу теплоносителя (рис.3) скорость движения воды в трубках калориферов увеличивается. Соответственно повышается и коэффициент теплопередачи. Так, при присоединении двух калориферов последовательно по ходу теплоносителя коэффициент теплопередачи увеличивается на 10-13%.

Рис.3. Последовательная установка калориферов по ходу теплоносителя

Соответственно повышается и коэффициент теплопередачи. Так, при присоединении двух калориферов последовательно по ходу теплоносителя коэффициент теплопередачи увеличивается на 10-13%.

При последовательной установке трех калориферов коэффициент теплопередачи увеличится в 1,24 раза, поверхность нагрева уменьшится приблизительно на 20%. Однако при этом с увеличением скорости теплоносителя (воды) возрастает гидравлическое сопротивление трубопроводов.

Выбор схемы присоединения калориферов осуществляется по значению массовой скорости воздуха. Массовая скорость воздуха является базовой величиной при расчете калориферов. Удобство применения именно массовой (а не объемной) скорости состоит в том, что значение ее не зависит от температуры воздуха, т. е. масса воздуха, проходящего через 1 м² площади живого сечения калорифера в единицу времени, является величиной постоянной.

В системах вентиляции и кондиционирования воздуха широко применяются калориферы типа КСк и воздухонагреватели типа ВНВ.

Калориферы КСк биметаллические со спирально-накатным оребрением. В качестве теплоносителя используется горячая (или перегретая) вода с температурой до 180°С и рабочим избыточным давлением до 1,2 МПа. Теплоотдающий элемент выполнен из стальной трубы 16´1,5мм и алюминиевого накатного оребрения с диаметром 39мм. Шаг между ребрами 3мм.

Воздухонагреватели ВНВ предназначены для нагрева воздуха в системах отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, создания нормальных санитарно-гигиенических условий на рабочих местах производственных помещений в условиях холодного климата "ХЛ".

По сравнению с калориферами КСк воздухонагревателями ВНВ обладает рядом преимуществ:

- меньшее гидравлическое сопротивление;

- при большем внутреннем диаметре трубы теплоотдающих элементов уменьшается возможность зарастания накипью и грязью внутренних полостей и полного перекрытия внутреннего сечения при загрязненном теплоносителе, что способствует более длительному сроку сохранения стабильных теплотехнических характеристик.

Дата добавления: 2014-01-20