Практичне заняття № 6. Розрахунок калориферів і вентиляційної системи

Мета: визначення основних критеріїв вибору калориферів та вентиляторів залежно від конструкційних особливостей сушарки.

Ефективна робота сушильно-зволожувальної машини значною мірою залежить від правильного розрахунку та підбору теплообмінного обладнання - калориферів і конденсатовідвідників.

Конвективний потік агента сушіння після проходження шару лубоволокнистого матеріалу сильно забруднюється різними відходами (пил, обривки стебел, волокна і т. ін.), що призводить до забивання живого перерізу калорифера. Тому в промисловості застосовуються гладкотрубні калорифери з шаховим або коридорним розташуванням трубок (рис. 6.1)

Рис. 6.1. Схеми розташування труб в калорифері:

а - шахове по ходу повітря; б - коридорне

Живий переріз калорифера м²:

, (6.1)

де і - кількість трубок у ряду, нормальному до потоку повітря.

Теоретичний розрахунок калорифера будується на використанні формули Д. А. Литвинова:

N_u=C₁·C₂·R_с, (6.2)

де N_u - тепловий критерій Нусельта, що характеризує коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні трубок калорифера до повітря;

R_c - критерій Рейнольдса, що характеризує гідродинамічні умови теплообміну;

С₁ - коефіцієнт, що залежить від розташування трубок в калорифері (таблиця 2);

С₂-коефіцієнт величина якого залежить від значення відношення S₁/d.

Пpи S₁/d=l,2...3; C₂=l+0,lS₁/d, пpи S₁/d>3; C₂=l,3=const.

Таблиця 6.1

Значення С, і п

Показник	1-й ряд	2-й ряд	3-й ряд і наступні
С, при розташуванні труб: коридорному шаховому п при розташуванні труб: коридорному шаховому	0,15 0,15     0,6 0,6	0,138 0,20     0,65 0,6	0,138 0,255     0,65 0,6

З деяким допуском коефіцієнт теплопередачі одного ряду трубок калорифера визначиться з вираження, Вт/м²К

(6.3)

де α - коефіцієнт тепловіддачі від стінки трубки калорифера до повітря, Вт/м²К;

λ - коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт/мК;

ν - коефіцієнт кінематичної в'язкості повітря м²/с;

ω - швидкість руху агента сушіння в живому перерізі калорифера, м/с;

d - зовнішній діаметр трубок, м.

Середнє значення коефіцієнта теплопередачі для всього калорифера можна визначити за формулами:

при коридорному розташуванні трубок:

(6.4)

при шаховому

(6.5)

де m - кількість рядів по ходу агента сушiння.

Призначення конденсатовідвідників полягає в тому, щоб забезпечити вільний вихід конденсату, не випускаючи з теплообмінника (калорифера) пару. Підбір конденсатовідвідників з відкритим поплавком проводять за формулою інж. Строганова (додатки 4,5):

(6.6)

де G_K –розрахункова витрата конденсату, кг/год.;

d -діаметр проходу клапана конденсатовідвідника, мм;

Р₁ - наднормальний тиск перед конденсатовідвідником, бар;

Р₂ - наднормальний тиск за конденсатовідвідником, бар.

Тиск перед конденсатовідвідником приймають на 5% нижчим, ніж тиск при вході в калорифери.

Тиск за конденсатовідвідником при вільному зливі конденсату до збірного резервуару приймають рівним нулю; якщо конденсаційна магістраль прокладена з підйомом до збірного бака, в конденсатопроводі буде протитиск і Р, буде дорівнювати фактичній висоті стовпа конденсату плюс гідравлічний опір конденсатопроводів.

Розрахункову висоту конденсату при підборі конденсатовідвідника приймають таким чином: при тиску пари перед калориферами понад 2,0 атм. (200 кПа) - почетверена максимальна витрата конденсату; при тиску до 2,0 атм. (200 кПа) - подвоєна максимальна витрата конденсату.

Теплопродуктивність калорифера може бути визначена, Вт:

Q_K=G_K ·Δ_i ·3,6 (6.7)

де Δ_i - різниця ентальпій сухої насиченої пари та киплячої води, кДж/кг.