Неразборные теплообменники (сварной конструкции) устанавливают на специальные опоры.
Конденсаторы имеют однопакетную компоновку пластин по стороне хода пара. Теплообменники с промежуточными плитами могут быть многопоточными, т.е. работать с тремя и более потоками.
Основная деталь разборного пластинчатого теплообменника – гофрированная пластина. Группа пластин, образующая систему каналов, в которых работающая среда движется только в одном направлении, составляет пакет. Один или несколько пакетов, сжатых между неподвижной и подвижной плитами, образуют секцию. Каждая пластина омывается двумя рабочими средами: с одной – нагревающей, с другой охлаждающей средой.
Для нагревания воздуха в системах воздушного отопления, приточной вентиляции, в различных технологических процессах, например, сушки,
наибольшее распространение получили паровые калориферы различной конструкции. Это объясняется широкой доступностью энергоносителя, развитой поверхностью теплообмена, низким гидравлическим сопротивлением по газовому потоку и стоимостью.
Однако давление горячей воды и насыщенного пара в калориферах не должно превышать 1,2 МПа, поэтому температура воздуха на выходе из калорифера не превышает + 190 0С.
Отечественные калориферы выпускаются из биметаллических труб с винтовыми накатными ребрами типа КС-3 и КС-4, из стальных труб с коллективным оребрением пластинками типа КВС и КВБ, а также со спирально-винтовым оребрением типа КФМ, КФС, КФБ.
Калориферы КФМ, КФС, КФБ являются одноходовыми по горячему теплоносителю с коридорным расположением греющих труб, а КВС и КВБ – многоходовыми с шахматным расположением труб. Калорифер одной серии имеет несколько типоразмеров. Буквы М,С и Б означают маркировку малой, средней и большой моделей, соответственно.
Основной задачей расчета калорифера является определение его поверхности теплообмена F. Этот расчет аналогичен расчету любого
рекуперативного теплообменника
F = Q /(K tср ), |
(2.4) |
|
где Q – количество теплоты, необходимое для нагревания воздуха, Вт; К – |
||
коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 К); |
tср – средняя разность температур, 0С. |
|
Q = Lc(tк − tн ) |
(2.5) |
|
tср = ( tб − |
tм )/ ln( tб / tм ). |
(2.6) |
Здесь ∆tб и ∆tм – большая и меньшая разность температур; tк и tн – конечная и начальная температуры воздуха 0С; L-расход воздуха, кг/с; c-теплоемкость воздуха, Дж/(кгК).
Коэффициент теплопередачи К для рекуперативных теплообменников определяется следующим образом.
В стальных калориферах КВБ и КФБ, можно использовать эмпирические формулы:
для паровых калориферов
К = А(vρ)n, |
(2.7) |
для водяных калориферов |
|
К = А(vρ)n(vв)m, |
(2.8) |
где A, n, m – коэффициенты, значения которых даны в таблице |
2.7; ρ,v – |
плотность и скорость воздуха при средней температуре, скорость воды vв. Скорость воздуха v в живом сечении калорифера (без учета площади
труб и оребрения) определяется из уравнения расхода |
|
ν = L /(ρNFж ), |
(2.9) |
здесь N – число параллельных секций с площадью живого сечения Fж; L – массовый расход воздуха, кг/с.
Массовая удельная скорость воздуха через живое сечение калорифера (vρ) должна находиться в пределах 8÷11 кг/(с·м2). В случае снижения величины (vρ) до значений менее 8 кг/(с·м2) секции калорифера устанавливают последовательно, а при 11 кг/(с·м2) – параллельно. Таким образом достигается
приемлемое гидравлическое сопротивление калорифера при удовлетворительных значениях коэффициентов теплопередачи.
Техническая характеристика промышленных калориферов и их конструктивные размеры представлены в таблицах 2.6÷2.9, рис. 2.7 ÷2.8.
К этой же группе теплообменных аппаратов относятся охладители наружного воздуха дизелей, радиаторы транспортных двигателей внутреннего сгорания, радиаторно-вентиляционные установки для охлаждения компримируемого газа, масла и воды газо-мотокомпрессоров, аппараты воздушного охлаждения трансформаторных подстанций, промышленные и бытовые кондиционеры и другие аппараты, трубные пучки которых скомпонованы из труб с высокими ребрами. Техническая характеристика аппаратов воздушного охлаждения представлена в таблице 2.10.
Таблица 2.6.
Техническая характеристика промышленных калориферов
Тип калорифера |
Площадь |
Число |
Число ореб- |
Живое |
Вы- |
Ши- |
|
теплооб- |
секций |
ренных труб |
сечение |
сота |
рина |
|
мена F,м2 |
n |
nтр |
Fж, м2 |
А, мм |
В, мм |
|
|
c |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
КФМ-1 |
4,1 |
2 |
8 |
0,08 |
510 |
240 |
КФМ-2 |
6,4 |
3 |
12 |
1,115 |
560 |
360 |
КФМ-3 |
8,5 |
4 |
16 |
0,154 |
560 |
480 |
КФМ-4 |
10,8 |
4 |
16 |
0,195 |
710 |
480 |
Окончание таблицы 2.6
1 |
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
|
5 |
|
6 |
|
|
7 |
|
КФМ-5 |
14 |
|
5 |
|
20 |
|
|
0,244 |
|
710 |
|
600 |
|||
КФМ -6 |
20 |
|
6 |
|
24 |
|
|
0,354 |
|
860 |
|
720 |
|||
КВБ-2, КФС-2 |
9,9 |
|
3 |
|
18 |
|
|
1,115 |
|
560 |
|
560 |
|||
КВБ-3, КФС-3 |
13,2 |
|
4 |
|
24 |
|
|
0,154 |
|
560 |
|
560 |
|||
КВБ-4, КФМ-4 |
16,7 |
|
4 |
|
24 |
|
|
0,195 |
|
710 |
|
710 |
|||
КВБ-5, КФС-5 |
20,9 |
|
5 |
|
30 |
|
|
0,244 |
|
710 |
|
710 |
|||
КВБ-6, КФС-6 |
25,3 |
|
5 |
|
30 |
|
|
0,195 |
|
860 |
|
860 |
|||
КВБ-7, КФС-7 |
30,4 |
|
6 |
|
36 |
|
|
0,354 |
|
860 |
|
860 |
|||
КВБ-8, КФС-8 |
35,7 |
|
6 |
|
36 |
|
|
0,416 |
|
1010 |
|
1010 |
|||
КВБ-9, КФС-9 |
41,6 |
|
7 |
|
42 |
|
|
0,486 |
|
1010 |
|
1010 |
|||
КВБ-10, КФС-10 |
47,8 |
|
7 |
|
42 |
|
|
0,558 |
|
1160 |
|
1160 |
|||
КВБ-11, КФС-11 |
54,2 |
|
8 |
|
48 |
|
|
0,638 |
|
1160 |
|
1160 |
|||
КФБ -2 |
12,7 |
|
3 |
|
24 |
|
|
0,115 |
|
560 |
|
560 |
|||
КФБ -3 |
16,9 |
|
4 |
|
32 |
|
|
0,154 |
|
560 |
|
560 |
|||
КФБ -4 |
21,4 |
|
4 |
|
32 |
|
|
0,195 |
|
710 |
|
710 |
|||
КФБ -5 |
26,8 |
|
5 |
|
40 |
|
|
0,144 |
|
710 |
|
710 |
|||
КФБ -6 |
32,4 |
|
5 |
|
40 |
|
|
0,295 |
|
860 |
|
860 |
|||
КФБ -7 |
38,9 |
|
6 |
|
48 |
|
|
0,354 |
|
860 |
|
860 |
|||
КФБ -8 |
45,7 |
|
6 |
|
48 |
|
|
0,416 |
|
1010 |
|
1010 |
|||
КФБ -9 |
53,3 |
|
7 |
|
56 |
|
|
0,484 |
|
1010 |
|
1010 |
|||
КФБ -10 |
61,2 |
|
7 |
|
56 |
|
|
0,558 |
|
1160 |
|
1160 |
|||
КФБ -11 |
69,9 |
|
8 |
|
64 |
|
|
0,638 |
|
1160 |
|
1160 |
|||
|
|
Значения коэффициентов A, n, m |
|
|
|
Таблица 2.7 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
в уравнениях (2.7 и 2.8) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Паровой обогрев |
|
|
Водяной обогрев |
|
|
||||||||
Коэффициенты |
|
|
|
|
|
|
скорость воды vв, м/с |
|
|
||||||
|
КВБ |
|
КФБ |
|
0,02 ÷ 0,25 |
|
|
0,25 ÷ 1,0 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
КВБ |
КФБ |
|
|
КВБ |
|
|
КФБ |
||
А |
|
17.75 |
16,47 |
|
21,41 |
20,76 |
|
|
17,75 |
|
14,73 |
||||
n |
|
0,351 |
0,456 |
|
0,257 |
0,381 |
|
|
0,34 |
|
0,517 |
||||
m |
|
- |
- |
|
0,192 |
0,178 |
|
|
0,49 |
|
0,133 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.8. |
||
|
|
Технические данные и конструктивные размеры калориферов КВБ |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модель и |
Площадь |
Площадь живого |
Масса с |
|
|
|
Размеры |
|
|
|
|
Размеры |
|
|
||
номер ка- |
поверхно- |
сечения, м2 |
оцинков- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
штуце- |
n1 |
n2 |
|
лорифера |
сти нагре- |
по |
по тепло- |
кой, кг |
А |
А1 |
А2 |
А3 |
Б |
Б1 |
|
Б2 |
Б3 |
ров* |
|
|
|
ва, м2 |
воздуху |
носителю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КВБ – 2 |
9,9 |
0,115 |
0,0046 |
55 |
560 |
600 |
624 |
760 |
360 |
390 |
|
412 |
290 |
1,25 |
3 |
4 |
КВБ – 3 |
13,2 |
0,154 |
0,0061 |
69 |
560 |
600 |
624 |
780 |
480 |
510 |
|
532 |
390 |
1,5 |
4 |
4 |
КВБ – 4 |
16,7 |
0,195 |
0,0061 |
85 |
710 |
750 |
774 |
930 |
480 |
510 |
|
532 |
390 |
1,5 |
4 |
5 |
КВБ – 5 |
20,9 |
0,244 |
0,0076 |
106 |
710 |
750 |
774 |
930 |
600 |
640 |
|
662 |
520 |
2,0 |
5 |
5 |
КВБ – 6 |
25,3 |
0,295 |
0,0076 |
125 |
860 |
900 |
924 |
1080 |
600 |
640 |
|
662 |
520 |
2,0 |
5 |
6 |
КВБ – 7 |
30,4 |
0,354 |
0,0092 |
152 |
860 |
900 |
924 |
1100 |
720 |
760 |
|
782 |
630 |
2,5 |
6 |
6 |
КВБ – 8 |
35,7 |
0,416 |
0,0092 |
174 |
1010 |
1050 |
1074 |
1250 |
720 |
760 |
|
782 |
630 |
2,5 |
6 |
7 |
КВБ – 9 |
41,6 |
0,486 |
0,0107 |
201 |
1010 |
1050 |
1074 |
1250 |
840 |
880 |
|
901 |
750 |
2,5 |
7 |
7 |
КВБ – 10 |
47,8 |
0,558 |
0,0107 |
224 |
1160 |
1200 |
1224 |
1400 |
840 |
880 |
|
902 |
750 |
2,5 |
7 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: * - размеры штуцеров указаны в дюймах; n1 и n2 –число вертикальных и горизонтальных отверстий во фланцах.
Таблица 2.9.
Технические данные и конструктивные размеры калориферов КФБ
Модель и |
Площадь |
Площадь живого |
Масса с |
|
|
|
Размеры |
|
|
|
Размеры |
|
|
||
номер ка- |
поверхнос |
сечения, м2 |
оцинков- |
|
|
|
|
|
|
|
|
штуце- |
n1 |
n2 |
|
лорифера |
ти нагре- |
по |
по тепло- |
кой, кг |
А |
А1 |
А2 |
А3 |
Б |
Б1 |
Б2 |
Б3 |
ров,* |
|
|
|
ва, м2 |
воздуху |
носителю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КфБ – 2 |
13,02 |
0,0913 |
0,0081 |
62,65 |
560 |
600 |
620 |
760 |
375 |
390 |
412 |
290 |
1,5 |
3 |
4 |
КФБ – 3 |
16,28 |
0,112 |
0,0100 |
77,8 |
560 |
600 |
620 |
780 |
500 |
510 |
532 |
390 |
2,0 |
4 |
4 |
КФБ – 4 |
20,68 |
0,143 |
0,0110 |
94,5 |
710 |
750 |
770 |
930 |
500 |
510 |
532 |
390 |
2,0 |
4 |
5 |
КФБ – 5 |
26,88 |
0,182 |
0,0132 |
121,0 |
710 |
750 |
770 |
930 |
625 |
640 |
662 |
520 |
2,0 |
5 |
5 |
КФБ – 6 |
32,55 |
0,222 |
0,0132 |
142,0 |
860 |
900 |
920 |
1080 |
625 |
640 |
662 |
520 |
2,0 |
5 |
6 |
КФБ – 7 |
40,06 |
0,271 |
0,0163 |
152,2 |
860 |
900 |
920 |
1100 |
720 |
760 |
782 |
630 |
2,5 |
6 |
6 |
КФБ – 8 |
47,04 |
0,318 |
0,0163 |
174,8 |
1010 |
1050 |
1080 |
1250 |
720 |
760 |
782 |
630 |
2,5 |
6 |
7 |
КФБ – 9 |
55,86 |
0,375 |
0,0193 |
206,5 |
1010 |
1050 |
1080 |
1250 |
842 |
880 |
902 |
652 |
3,0 |
7 |
7 |
КФБ – 10 |
64,26 |
0,431 |
0,0193 |
230,2 |
1160 |
1200 |
1230 |
1400 |
842 |
880 |
902 |
752 |
3,0 |
7 |
9 |
КФБ - 11 |
71,06 |
0,475 |
0,0213 |
258,0 |
1160 |
1200 |
1230 |
1420 |
926 |
1010 |
1032 |
870 |
3,0 |
7 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: * - размеры штуцеров указаны в дюймах; n1 и n2 –число вертикальных и горизонтальных отверстий во фланцах.