Подобрать калориферную установку для нагрева воздуха в объеме V=12000 м3/ч с начальной температурой tн

Подобрать калориферную установку для нагрева воздуха в объеме V=12000 м3/ч с начальной температурой tн = tн.в= -23 °С до конечной tк = tв=18° С, при теплоносителе – воде, с температурой в подающей магистрали tг = 95 °С и в обратной tо = 70 ° С. Расчет провести для климатического района с барометрическим давлением р=99,3 кПа.

Тепловой поток (Вт), необходимый для нагрева воздуха, определяют по формуле:
Ф =0,278· V ⋅ ρв ⋅ с ⋅( tк – tн )=0,278·12000·1,19·1·41=162 763,44
где V - расход нагреваемого воздуха, м3 /ч; ρ В - плотность воздуха при температуре воздуха tк (° С) после калорифера и барометрическом давлении р (кПа), кг/м3; с – массовая изобарная теплоемкость воздуха, принимаемая равной 1 кДж/(кг⋅К); tн - температура наружного воздуха на входе в калорифер, ° С.
Плотность воздуха (кг/м3):
ρв=1,293*273273+tк*p101,325=1,293*273273+18*99,3101,325=1,19
Расчетная площадь живого сечения ( м2) калорифера для прохода воздуха:
fр=V3600*(ϑ*ρ)р=120003600*12=0,28
где (υ*ρ)р - расчетная массовая скорость воздуха, кг/(с⋅м2); по экономическим соображениям, с целью недопущения перерасхода электроэнергии на привод вентилятора, принимают (υ ⋅ ρ)р = 4...12 кг/ с ⋅ м2.
Действительная массовая скорость воздуха в калорифере:
ϑ·p=V3600·fр=11,9 кг/с·м2
Определяют коэффициент теплопередачи к [Вт /(м2 ⋅ К)] для выбранной модели калорифера в зависимости от вида теплоносителя, его скорости (для воды) и массовой скорости нагреваемого воздуха(КВС-П) по формуле:
k=A·(v·ρ)n·wm=20,8·120,32·1,380,13=74
Скорость воды ( м/с) в трубках калорифера:
w=Ф103∙ρв∙св∙(tг-to)∙fтр=162763,441000·970·4,187·25·0,00116=1,38
где Ф - тепловой поток, расходуемый на нагрев воздуха, Вт; ρв - плотность воды 970 кг/м3; В с - теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/(кг⋅К); fтр - площадь живого сечения трубок калорифера по теплоносителю, м2; tг и to - температуры воды на входе в калорифер и на выходе из него, ° С.
Фактический тепловой поток, передаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху, определяют по формуле:
Фк=k·F·(tср'-tcр)=74·25,08·(82,5-41)=77020,7
где к - коэффициент теплопередачи, Вт/( м2 ⋅К); F – площадь поверхности нагрева калорифера, 25,08 м2; tср - средняя температура нагреваемого воздуха tср = (tк + tн)/2, ° С; tср′ - средняя температура теплоносителя, ° С.