Размещено на http://www.allbest.ru/

19

1. Исходные данные

Приток	Вытяжка
;	;
;	;
.	.
Для пластинчатого теплообменника:
Расстояние между пластинами - 7 мм;
Вид набивки - плоская (?);
Набивка - алюминиевая фольга толщ. 0,15 мм

По температуре приточного и вытяжного воздуха найдем его физические параметры:

t C	кг/м3	ср кДж/кгС	10 2 Вт/м С	н 10 6 м2/с	Pr
2	1,284	1,005	2,456	13,46	0,707
35	1,147	1,007	2,716	16,48	0,699

2. Расчет пластинчатого теплообменника

1. Определить геометрические размеры теплообменника:

ПРИТОК

Принимаем х=3 ^м/_с



ВЫТЯЖКА

Принимаем размеры теплообменника: a=0,686 м;b=0,637 мм;h=0,630 мм.

2. Зная расстояние между пластинами, определяем следующие величины:

- удельная площадь поверхности F =292 м²/м³;

- удельная площадь живого сечения для прохода воздуха f_уд =0,978 м²/м³;

- эквивалентный диаметр канала D_ЭКВ = 0,014 м.

3. Определяем площадь живого сечения для прохода воздуха:

4. Определяем площадь теплообменной поверхности в потоке вытяжного и приточного воздуха:

5. Определим массовую скорость движения воздуха в живых сечениях теплообменника:



6. Определяем истинную скорость воздуха в каналах с учетом набивки:

7. Определим критерий Рейнольдса:

8. Определим критерий Нуссельта, который характеризует процессы теплообмена:

9. Определим коэффициент теплоотдачи:



10. Определяем коэффициент теплопередачи:

_ор - эффективность оребрения:

k_к - коэффициент, учитывающий термическую эффективность контакта воздуха с пластиной, принимаем k_к = 0,7;

F - общая площадь теплообменной поверхности, м²

F_пл - общая площадь пластин, м²:

F_1пл - площадь одной пластины, м²:

n - количество пластин в утилизаторе:



l_пл - расстояние между пластинами, м

_р - эффективность ребра, определяется в зависимости от величины (l_Р т)

_Р = _Al = 221 ^Вт/_мС

д_р=0,15 мм

По графику определяем _р

_р = 0,98

_р =0,98

11. Определим критерий Фурье:



12. Определяем отношение водяных эквивалентов:

13. В зависимости от Ф и по графику определяем температурную эффективность:

и_пр=0,34

и_выт=0,38

14. Определим конечные температуры приточного и вытяжного воздуха:

температура точки росы t_т.р.= 0,5С.

t_т.р. < t^к_выт. в вытяжном канале нет опасности замерзания

15. Определим количество утилизированного тепла:

16. Определим аэродинамическое сопротивление:



3. Расчет системы утилизации тепла с промежуточным теплоносителем

В качестве теплообменников применяются калориферы стальные пластинчатые много ходовые средней модели КВС-П. В качестве промежуточного теплоносителя применяется вода. Для обеспечения циркуляции промежуточного теплоносителя применяются центробежные насосы, также система утилизации оборудуется расширительным баком, предназначенным для заполнения циркуляционного контура промежуточным теплоносителем.

1. Определяем необходимое живое сечение по воздуху теплообменников в вытяжном и приточном каналах:

ПРИТОК

Принимаем хс=5 ^м/_с

ВЫТЯЖКА

2. Выбираем тип, количество и способ установки теплообменников: выбираем теплообменники типа:

КВС7-П, m= 2 шт

КВС10-П, m= 1 шт.

3. Вычислим фактическую массовую скорость движения воздуха для принятого теплообменника:

4. Определим расход промежуточного теплоносителя:

G_в^max - максимальный расход воздуха, G_в^max =G_пр = 6000 ^кг/_ч

с_ж - удельная теплоемкость промежут теплоносителя, с_ж = 4,21 ^кДж/_кгС

с_в -удельная теплоемкость приточного воздуха, с_в = 1,005 ^кДж/_кгС

- отношение водяных эквивалентов, при температуре приточного воздуха t^н_пр = 2С

5. Вычисляем отношение водяных эквивалентов в теплообменниках канала с меньшим расходом воздуха:



6. Определяем скорость движения промежуточного теплоносителя в трубках теплообменников в вытяжном и приточном каналах:

7. По вычисленным значениям х и определяются коэффициенты теплопередачи k_пр и k_выт по справочнику: для калориферов КВС-П:

8. Уточняем коэффициенты теплопередачи k^ф с учетом температурной поправки a_t которая в свою очередь равна a_t =1,15, зависит от

t_ср =

9. Определим необходимую общую теплообменную поверхность воздухонагревателей



10. Определим требуемое количество теплообменников n, установленных последовательно по ходу движения воздуха:

11. Вычислим фактические общие теплообменные поверхности

12. Определяем фактические безразмерные параметры (критерии Фурье)

13. Рассчитываем относительные перепады температур в теплообменниках _пр и _выт по графику с учетом Ф^ф и W:

_пр = 0,74

при =W_пр = 1,675

_выт= 0,72

при =W_пр = 1,399

14. Находим общий относительный перепад (общая температурная эффективность установки) по приточному каналу:

- поправочный коэффициент, учитывающий увеличение теплового потока за счет выпадения конденсата на поверхности воздухоохладителя, = 1 т.к. t_выт = 35 С >0 С

15. Вычислим конечные температуры приточного и вытяжного воздуха:

температура точки росы t_т.р.= 0,5С.

t_т.р. < t^к_выт. в вытяжном канале нет опасности замерзания

16. Определяем температуры промежуточного теплоносителя на входе в воздухонагреватель и воздухоохладитель:



17. Определяем количество сэкономленного тепла:

18. Определим аэродинамическое сопротивление:



4. Расчет вращающегося регенератора

1. Выбираем тип регенератора по производительности:

L_max= G_max /с/3600=6000/1,284/3600 =1,30 м³/с.

Выбираем для расчета регенератор типа ВРТ-2 с регулярной насадкой из алюминиевой фольги толщиной = 0,1 мм, с высотой канала 1,8 мм и шагом между гофрами 3,5 мм

2. Выписываем технические показатели регенератора и физические свойства алюминиевой фольги:

Технические показатели и характеристики:

Диаметр ротора - D_Р = 2 м,

Глубина насадки - b = 0,24м,

Частота вращения насадки - n = 10 об/мин,

Эквивалентный диаметр каналов - d_Э = 0,0017,

Показатель компактности фактической поверхности - ц_м =2497 м²/м³

Отношение живого сечения каналов к фронтальной поверхности насадки = 0,875м²/м²

Физические свойства алюминиевой фольги

Плотность алюминиевой фольги - _ф = 2500 ^кг/_м³

Теплоемкость алюминиевой фольги - с_ф = 0,84^кДж/_кгС

3. Вычислим живые сечения для воздушных потоков:

4. Определим двухстороннюю поверхность теплообмена, омываемую воздушными потоками:



5. Определим скорость движения воздуха через насадку:

6. Определим критерий Рейнольдса по формуле:

7. Определим критерий Нуссельта:

8. Определим коэффициент теплоотдачи:

9. Определяем водяные эквиваленты воздушных потоков:

10. Определяем число единиц переноса тепла в регенераторе:

11. Определим массу насадки, как массу алюминиевой фольги содержащейся в объеме насадки, учитывая, что поверхность фольги омывается воздухом с двух сторон:

12. Определим соотношение водяного эквивалента насадки и минимального водяного эквивалента воздушного потока:

т.к. данное отношение = 19,02 > 5 , то поправочные коэффициент П, учитывающий частоту вращения насадки, равен: .

13. Определим эффективность теплообмена по формуле:



14. Определяем температуру воздуха на выходе из регенератора:

температура точки росы t_т.р.= 0,5С.

t_т.р. < t^к_выт. в вытяжном канале нет опасности замерзания

15. Определим температуру поверхности на входе в регенератор со стороны соответственно приточного и вытяжного воздуха:

16. Определим количество утилизированного тепла:

17. Определим аэродинамическое сопротивление регенератора:

Р_н - аэродинамическое сопротивления насадки:



_тр - коэффициент местного сопротивления,_тр = 0,4 при Re =119,3 (прил 1[3])

_тр - коэффициент местного сопротивления,_тр = 0,55при Re =90,93 (прил 1[3])

Р_вх- потери на входе в насадку:

k_вх - 0,87 (см прил 4)

k_вх - 0,94 (см прил 4)

Р_вых - потери на выходе из насадки:



5. Сводная таблица

пластинчатый теплообменник температура воздух аэродинамический

Тип теплообменника	Приток	Вытяжка	иобщ	Qэк	Наличие автоматики
	tнач	tкон	иэф	ДP	tнач	tкон	иэф	ДP
Пластинчатый	2	13,22	0,34	475,7	35	21,54	0,38	396,6	0,1908	18794	нет
С промежуточным теплоносителем		17,28	0,74	111,3		16,67	0,72	76,16	0,4630	25590	нет
Вращающийся		28,51		33,57		8,49		35,57	0,8033	44402	нет

Вывод: для данных исходных параметров вытяжного и приточного воздуха, наиболее выгодным решением является применение вращающегося теплообменника, т.к. у него более высокая температурная эффективность и величина сэкономленного тепла, кроме того для данного теплообменника самые низкие потери давления по воздуху.



Список литературы

1. Рекомендации по проектированию систем утилизации тепла удаляемого воздуха/ Сост. Ю.Г. Грачев; Перм. политехн. ин-т. Пермь, 1992.

2. Проектирование систем вентиляции и кондиционирования воздуха с вращающимися регенераторами / Метод. руководство; ПГТУ. Пермь, 2000.

3. Размещено на Allbest.ru