Последовательность расчёта

1. По справочным данным для заданного района проектирования определяются продолжительность стояния интервалов температур наружного воздуха, а также число градусочасов Z по формуле (1.9), и по нему принимается глубина теплообменника l.

2. По исходным данным находятся конструктивные характеристики ПРТО: коэффициент оребрения Ψ по соответствующей формуле (1.2) - (1.4), удельные поверхности теплообмена и живого сечения F¹ ,f¹_жс, площадь фронтального сечения ПРТО и его объем V_та, по (1.8) и (1.10) d_э, рассчитывается коэффициент эффективности оребрения ψ_эфпо (11-13) и эффективная площадь теплообмена по (1.14)

3. Для каждого интервала температур наружного воздуха рассчитываются ориентировочно средние температуры теплоносителей t_у.ср и t_н.ср по (1.14), затем по справочным данным находятся теплофизические свойства потоков воздуха: r,n,l,Pr. При этом средняя удельная теплоемкость и число Прандтля для обоих потоков воздуха могут быть приняты постоянными и равными с =1,007 кДж/(кг×К), Pr =0,705.

Поскольку отклонения конечных расчетных величин (N и E) за отопительный период невелики (см. табл. 1.3), допустимо определить теплофизические свойства потоков воздуха и расчетные величины только для средней температуры наружного воздуха в районе проектирования.

Допустимо также пренебречь интервалами продолжительностью менее 10 ч.

4. Уточняются скорости потоков воздуха в живых сечениях теплообменника по (1.7), числа подобия Re_н, Re_у для каждого потока по (1.16- 1.22), определяются коэффициенты теплоотдачи a_H и a_у по (1.21).

5. Определяется коэффициент теплопередачи К по (1.15), число единиц теплопереноса к наружному воздуху N_Н по (1.26), температурный коэффициент эффективности теплообменника по наружному воздуху Е_н по (1.25).

6. Определяется количество теплоты Q_i, утилизированной в каждом интервале температур наружного воздуха по (1.29), за весь отопительный период по (1.31), поступившей из теплосети по (1.30).

7. По (1.17), (1.27), (1.28) рассчитываются число Фаннинга, аэродинамическое сопротивление по потоку наружного воздуха, потребляемая мощность, принимая η_н =0.8, к.п.д. механической передачи η_п =0.9; по (1.29) рассчитывается расход электроэнергии за отопительный период, принимая к.п.д. электродвигателя η_эдв = 0,85; по (1.33) рассчитывается энергетический коэффициент.

Результаты теплотехнического расчета системы теплоутилизации с ПРТО сводятся в табл. 1.3 (cм. пример расчета).

Пример расчета

Исходные данные:

- район проектирования- г.Архангельск,

- количество приточного и удаляемого воздуха G_н =G_у =7200 кг/ч,

- температура удаляемого воздуха t_у1 =25⁰С,

- оребрение каналов – треугольное с величиной зазора между несущими пластинами l₃ =5 мм,

- режим работы системы – 16 часов в сутки.

1. Для г Архангельска продолжительность отопительного периода составляет 251 сутки, средняя температура отопительного периода -4,7⁰С, продолжительность стояния температур в каждом их интервале:

	Температура наружного воздуха,^0С
-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5		+8
Часы

Число градусочасов отопительного периода

Z= t_нсрt =- 4,7× 251× 24=-28312 град × ч,

соответственно принимаем глубину теплообменника l =750 мм

2. По исходным данным определяем конструктивные характеристики ПРТО:

Коэффициент оребрения для треугольной формы ребер

,

Удельная поверхность теплообмена на 1м³ объема теплообменника составляет

F¹=ψ/(l₃+δ)=1/(0,005+0,00015)=582,5, м²/м³

Площадь живого сечения для прохода обоих потоков воздуха, приходящаяся на 1м² фронтального сечения

f¹_жс=1-F¹δ,=1-582,5·0,00015=0,913 м²/ м²

При величине массовой скорости воздуха rv=3 кг/м²с, расходе удаляемого воздуха

G_у площадь живого сечения ПРТО f _жс может быть определена по этому расходу с обеспечением одинакового сечения и для приточного воздуха по зависимости

=2 ·7200/(3·3600)=1,33 м²

Соответственно площадь фронтального сечения ПРТО

F_фр=f_жс/ f¹_жс =1,33/0,913=1,45м²

Объём теплообменного аппарата определяется по формуле:

=1,45·0,75=1,09м³,

Для треугольного оребрения с углом =60⁰ эффективный коэффициент оребрения

3. Аналогично живому сечению на два потока распределяется также эффективная площадь теплообменной поверхности, с поправкой геометрической поверхности на эффективную через уменьшение коэффициента оребрения:

м²

4. Для каждого интервала температур наружного воздуха определяем средние температуры теплоносителей, по справочным данным находим соответствующие им теплофизические свойства воздуха.

5. Рассчитываются характеристики по п.5-8 раздела 1.2 по формулам (1.25)-(1.33)

Для средней температуры

Re=vd_э/n =2,5·0,00333/14,5·10^-6=683

,

,

Результаты расчетов сводятся в таблицу.

Таблица 1.3

Результаты теплотехнического расчета системы с ПРТО

	Температуры наружного воздуха
tн, ^0С	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5		+8
tнср, tуср,^0С	-20	-16,2	-12,5	-8,8	-5	-1,2	2,5	6,3	12,2
	11,3	12,5	13,8		16,3	17,5	18,8	20,8
rн, rу, кг/м^3	1,41 1,25	1,37 1,25	1,34 1,24	1,34 1,23	1,32 1,23	1,29 1,22	1,28 1,21	1,22 1,205	1,24 1,205
nн×10^6, nу ×10^6, м^2/с	11,8 14,2	14,2	12,4 14,2	12,6 14,4	12,8 14,6	13,3 14,6	13,5 14,6	13,8 15,1	14,1 15,1
vн, vу, м/c	7,8 8,8	8,0 8,8	8,2 8,9	8,2 8,9	8,3 8,9	8,5 9,0	8,6 9,1	9,0 9,1	8,9 9,1
Reн, Reу
aн, aу, K, Вт/(м^2с)	63,6 64,6 25,6	63,4 64,6 25,6	63,6 64,5 25,6	63,9 64,6 25,7	63,8 64,8 25,7	64,1 64,7 25,8	64,2 64,6 25,8	63,8 65,0 25,8	64,4 65,0 25,9
Nн,	1,11	1,11	1,11	1,12	1,12	1,12	1,12	1,12	1,13
Ен	0,49	0.49	0,49	0.5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
tн2,^0С	-4,5	-2	0,5	2,9	5,4	7,8	10,3	12,7	16,7
Qi, ГДж	1,3	4,9	12,02	24,4	41,6	62,8	77,2	96,2	69,4

Как видно из результатов расчета, изменение температуры наружного воздуха не приводит к существенному изменению коэффициента теплопередачи, поэтому допустимо определять его величину и коэффициент эффективности только для средней температуры отопительного периода.

Таблица 1.3а

Расчетные величины при средних температурах

tср,оС	ν, м^2/c	с, кДж/кг	ρ кг/м^3	Pr	v, м/с	Re	α, Вт/м^2К
Приточный воздух
2,7	13,5	1,007	1,28	0,705	8,6		64,2
Удаляемый воздух
17,6	14,6	1,007	1,21	0,705	9,1		65,0
Общие расчетные величины
k=25,8 Вт/м^2К	Nн=1,12	Ен=0,5

Количества теплоты по интервалам наружной температуры воздуха

Вели-чина	Температура наружного воздуха,^0С
-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5		+8
tн2,^0С	-4,5	-2	0,5	2,9	5,4	7,8	10,3	12,7	16,7
Qi, ГДж	1,3	4,9	12,02	24,4	41,6	62,8	77,2	96,2	69,4
Qтi, ГДж	1.25	4,7	11.5	23,5		60.7	74,2	93,1	66,2

Дата добавления: 2015-06-27