Штокман Е.А. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности
Подождите немного. Документ загружается.
Установочная мощность электродвигателя с учетом запаса по формуле (5.10) должна быть не менее N
y
=l,l x 8,7=9,6 кВт. Принимаем ближайший
больший по мощности электродвигатель.
Электродвигатели
Выбор типа электродвигателя зависит от места его установки. В сухих малозапыленных помещениях, не содержащих в воздухе агрессивных газов и
взрывоопасных веществ, устанавливаются защищенные электродвигатели.
В помещениях пыльных, влажных и содержащих агрессивные газы применяют закрытые обдуваемые электродвигатели. Этот же тип двигателей
применяется при установке на открытом воздухе [7].
В помещениях, содержащих взрывоопасные соединения, а также при установке электродвигателей в одном помещении с вытяжными вентиляторами,
обслуживающими взрывоопасные производства, применяют электродвигатели во взрывобезопасном исполнении. Условия установки электродвигателей
во взрывобезопасном исполнении приведены в [10].
При использовании клиноременной передачи электродвигатели устанавливаются на салазках.
Передачи
При непосредственном соединении двигателей с вентиляторами
по схемам исполнения 2 и 3 (см. рис. 5.1) применяют упругие втулочно-пальцевые
муфты типа МУВП (МН 2096-64).
Муфты этой конструкции подразделяются на нормальные (тип МН) — для передачи крутящих моментов от 128 до 15350 Нм и облегченные (тип МО) —
для передачи крутящих моментов от 67 до 7160 Нм.
Крутящий момент можно определить по формуле:
(5.11)
где N — установочная мощность электродвигателя, кВт;
п — частота вращения вала, на котором устанавливается муфта,
МИН
-1
.
Клиноременные передачи применяются при соединении двигателей с вентиляторами по схемам 4, 6 и 7 (см. рис. 5.1) [7]. Клиноременную передачу
рассчитывают по ГОСТ 1284-80.
5.2. Воздухонагреватели (калориферы) для систем приточной вентиляции
Нагревание вентиляционного воздуха может предусматриваться для Целей воздушного отопления зданий и сооружений или для вентиляции
помещений. Технические средства для осуществления этих задач одни и те же
, отличие лишь в степени нагрева воздуха.
Температура приточного воздуха принимается в соответствии со следующими условиями.
1. Если в вентилируемом помещении отсутствуют теплоизбытки, то приточный воздух подогревается до температуры, равной температуре воздуха
помещений. Потеря теплоты через ограждающие конструкции в этом случае восполняется системой отопления. При проектировании отопления,
совмещенного с приточной вентиляцией, температура
приточного воздуха должна быть выше температуры внутреннего воздуха, и определяется она с
учетом потребностей отопления.
2. Если в помещении имеются избытки явной теплоты, то темпа ратура приточного воздуха должна быть ниже температуры внутреннего воздуха
помещения и обеспечивать его охлаждение. Допустимый перепад температур At приточного воздуха зависит от способа раздачи воздуха и
определяется
расчетом [10].
В технической литературе [14] рекомендуются установившиеся опытные нормы для определения величины ∆t:
а) при подаче воздуха в рабочую зону с обдуванием мест нахожда ния людей ∆t=l-2 °C;
б) при подаче воздуха в рабочую зону, но без обдувания мест нахождения людей ∆t=4-6 °C;
в) при подаче воздуха в верхнюю зону на высоте более 3,5-4,0
м разность температур может быть увеличена до 10-12 °С.
Приточный воздух нагревается за счет сообщения ему теплоты без изменения влагосодержания.
Приточный воздух может нагреваться до подачи его в помещение или непосредственно в помещении после его подачи. В системах приточной
вентиляции и кондиционирования для нагрева воздуха подаваемого в помещения, применяются воздухонагреватели (калориферы) с
теплоносителем
водой или насыщенным паром.
Нагревание вентиляционного воздуха непосредственно в помещении используется при аэрации на промышленных предприятиях, проветривании
общественных и жилых помещений через открывающиеся фрамуги окон, вентиляции посредством инфильтрации воздуха Приточный воздух в этом
случае нагревается за счет:
— теплоизбытков, если они имеются в помещении в количестве достаточном для нагревания воздуха (например, при аэрации в горячих
цехах
промышленных предприятий);
— теплоотдачи нагревательных приборов систем отопления (например, в общественных и жилых помещениях при проветривании через открывающиеся
фрамуги окон).
Классификация воздухонагревателей
В отопительно-вентиляционной технике в основном применяют водяные и паровые воздухонагреватели (калориферы). Чаще используются водяные
калориферы, потому что пар как теплоноситель имеет целый ряд недостатков.
Водяные и паровые
воздухонагреватели разделяются:
1) по форме поверхности — на гладкотрубные и ребристые. Ребристые калориферы по форме ребер бывают пластинчатые и спирально-навивные;
2) по характеру движения теплоносителя — на одноходовые и многоходовые.
По размерам поверхности нагрева водяные и паровые воздухонагреватели подразделяются на четыре модели: самую малую (СМ), малую (М), среднюю
(С) и большую (Б).
Конструкции воздухонагревателей
В разделе рассматриваются конструкции воздухонагревателей, применяемые в настоящее время в системах вентиляции, воздушного отопления и
кондиционирования воздуха.
Нагревательным элементом в водяных и паровых калориферах служат трубы различной конструкции, внутри которых проходит теплоноситель.
Нагревание воздуха происходит в основном за счет конвективной передачи теплоты при омывании воздухом теплоопределя-ющей поверхности.
Основные
элементы конструкции воздухонагревателей показаны на рис. 5.9.
Расположение труб в калориферах по ходу движения воздуха может быть коридорное или шахматное (рис. 5.10). При шахматном расположении труб
обеспечиваются лучшие условия теплопередачи, особенно для второго и последующих рядов труб, однако в этом случае возрастает сопротивление
движению воздуха. Некоторое увеличение сопротивления воздухонагревателей проходу воздуха существенного
значения не имеет. Более важным
является повышение интенсивности теплопередачи. Числом труб определяется модель воздухонагревателя. Самая малая модель (СМ) имеет один ряд
труб; малая
Рис. 5.9. Схема конструкции калориферов: 1 — трубы; 2 — распределительная коробка; 3 — подводящий и отводящий трубопроводы; 4 — сборная
коробка.
Рис. 5.10. Расположение труб в калориферах: а — шахматное; б — коридорное.
(M) — два ряда; средняя (С) — три ряда и большая (Б) — четыре. В настоящее время промышленностью выпускаются средняя и большая модели.
В зависимости от схемы движения теплоносителя воздухонагреватели могут быть одно-или многоходовые (рис. 5.11). В одноходовых калориферах
теплоноситель движется в одном направлении, а в много-ходовых — многократно (4-8 раз) меняет направление движения вследствие наличия в
коллекторах приваренных перегородок. Каждый ход образуется частью имеющихся в калорифере трубок, в результате чего уменьшается живое
сечение для прохода теплоносителя и, следовательно, увеличивается его скорость и возрастает коэффициент теплопередачи, если воздухонагреватель
обогревается водой. Одноходовые воздухонагреватели име ют диагональное, а многоходовые — одностороннее расположение присоединенных
штуцеров. Живое сечение
Рис. 5.11. Схема движения теплоносителя в одно- (а) и в многоходовых (б) калориферах.
труб в многоходовых калориферах при прочих равных условиях меньше и, следовательно, больше сопротивление движению теплоносителя.
Промышленностью выпускается несколько типов водяных и паровых воздухонагревателей, различающихся между собой конструкцией труб.
Гладкотрубные воздухонагреватели. Нагревательным элементом в этих калориферах служат трубы с
гладкой поверхностью (см. рис. 5.9). Для
увеличения теплопередающей поверхности и коэффициента теплопередачи предусматривается большое количество труб с расстоянием между ними 0,5
см. Несмотря на это, теплотехнические показатели гладкотрубных воздухонагревателей все же ниже, чем у калориферов других типов. Поэтому
гладкотрубные воздухонагреватели применяют при небольших расходах нагреваемого воздуха и незначительной степени его нагрева.
Ребристые воздухонагреватели. В ребристых воздухонагревателях наружная поверхность труб имеет оребрение, в результате чего площадь
теплоотдающей поверхности возрастает. Количество труб у этого вида калориферов меньше, чем у гладкотрубных, но теплотехнические показатели
выше.
Рис. 5.12. Тип ребер в пластинчатых калориферах.
Оребрение поверхности труб выполняется различными способами. Необходимо обеспечить плотный контакт между ребрами и трубой, в которой
движется теплоноситель. При плотном контакте улучшаются условия теплопередачи от теплоносителя через тело трубы к ребрам и далее к воздуху.
Лучшими в этом отношении являются биметаллические трубы со спирально-
накатным оребрением и ребра, образованные лентой, навитой на трубы в
горячем состоянии. Интенсивность теплопередачи у ребристых воздухонагревателей возрастает вследствие большой турбулентности потока воздуха
между ленточными ребрами.
Пластинчатые воздухонагреватели. Ребра образованы стальными пластинками с отверстиями для насаживания пластин на трубы (рис. 5.12). Трубы
имеют круглое (рис. 5.12, а и в) или овальное сечение (рис
. 5.12, б). Пластины, охватывающие одну или несколько труб, по своей форме могут быть
прямоугольными (рис. 5.ll а и б) или круглыми (рис. 5.11, в). Для улучшения теплотехнических качеств круглые, пластины целесообразно насаживать
эксцентрично, так, чтобы большая поверхность пластины была расположена за трубой, где более интенсивно происходит процесс теплопередачи.
В нашей стране в соответствии
с ГОСТ 27330-87 выпускаются воздухонагреватели нескольких типов.
Воздухонагреватели биметаллические со спирально-накатным оребрением
Воздухонагреватели биметаллические со спирально-накатным оребрением типов КС
К
3, КС
К
4, КПЗ-СК и КП4-СК предназначены для нагрева воздуха в
системах воздушного отопления, вентиляции, кондиционирования и сушильных установках. Воздух, поступающий в воздухонагреватели, по предельно
допустимой концентрации вредных веществ должен соответствовать ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей
зоны». Он не должен содержать липких веществ и волокнистых материалов, запыленность не
должна превышать 0,5 мг/м.
В качестве теплоносителя в воздухонагревателях КС
К
3 и КС
К
4 применяется горячая вода с температурой до 180 °С и рабочим давлением до 1,2 МПа,
удовлетворяющая требованиям СНиП 2-04-07-86 «Тепловые сети». В воздухонагревателях КПЗ-СК и КП4-СК теплоносителем является пар с рабочим
избыточным давлением до 1,2 МПа и температурой 190 °С. Воздухонагреватели КС
К
3 и КС
К
4 выпускаются по ТУ 22-57557-84. КПЗ и КП4 — по ТУ
225756-84.
Биметаллические воздухонагреватели производятся двух моделей: КС
К
3 и КПЗ — средняя; КС
К
4 и КП4 — большая модель.
В зависимости от размеров воздухонагреватели каждой модели подразделяются на семь типоразмеров с № 6 по № 12.
Воздухонагреватели состоят из биметаллических теплообменных элементов, трубных решеток, крышек с перегородками и боковых щитков.
Теплообменник выполнен из определенного количества теп-лопередающих трубок в зависимости от модели и типоразмера воздухонагревателя.
Воздухонагреватели КС
К
3 и КПЗ имеют три ряда трубок по направлению воздуха, а КС
К
4 и КП4 — четыре.
Теплопередающая трубка выполнена из двух трубок, насаженных на другую: внутренняя — стальная, с наружным диаметром 16 мм, толщиной стенки
1,2 мм; наружная — алюминиевая, с накатным на ней оребрением. Теплопередающие трубки вварены в трубчатые решетки с поперечным шагом между
трубками 41,5 мм, продольным — 36 мм.
У воздухонагревателей КС
К
3 и КС
К
4 к трубчатым решеткам приварены крышки, образующие распределительно-сборные коллекторы. Одна из крышек
глухая, другая имеет два патрубка для подвода и отвода теплоносителя. Многоходовое движение теплоносителя создается с помощью перегородок,
которые установлены в распределительно-сборных коллекторах. Теплообменники КС
К
3 и КС
К
4 должны устанавливаться с горизонтальным
расположением теплопередающих трубок.
Воздухонагреватели КПЗ и КП4 в крышках, приваренных к трубным решеткам, имеют патрубки для подвода пара и отвода конденсата.
Воздухонагреватели с № 6 по № 10 снабжены одним патрубком для подвода пара и одним патрубком для отвода конденсата, а воздухонагреватели №
11 и № 12 — двумя патрубками для
подвода пара и одним патрубком для отвода конденсата. Теплообменники КПЗ и КП4 — одноходовые,
устанавливаются с вертикальным расположением теплопередающих трубок и патрубков. Патрубок для подвода пара должен находиться сверху, а
патрубок для отвода конденсата — снизу.
Номенклатура, технические характеристики, конструктивные размеры и данные для подбора воздухонагревателей приведены в [10].
Пример условного обозначения теплообменников
КС
К
3 -02АХЛЗ, ТУ 22-5757-84, КП49-СК-01АУЗ, ТУ22-5756-84:
КС
К
3 и КП4 — шифр модели;
7 и 9 — номер типоразмера; С
к
— теплообменный элемент; 01А и 02А — модификация конструкции; ХЛ и У — климатическое исполнение (ХЛ —
холодный; У — умеренный климат); 3 — категория размещения согласно ГОСТ 15150-69*.
Воздухонагреватели (калориферы) стальные с гофрированными пластинами с плоскоовальными трубками
Воздухонагреватели типа КВБ 5, КВБ 8, КВБ 10 и КВБ 11 предназначены для нагрева воздуха с запыленностью не более 0,15 мг/м в системах
вентиляции,
воздушного отопления, кондиционирования и в сушильных установках. В качестве теплоносителя можно использовать горячую воду или
пар с давлением до 1,2 МПа. Воздухонагреватели изготавливают в соответствии с ТУ 36-1710-83.
Теплоотдающую поверхность калориферов образуют плоскоовальные стальные трубки с наружными размерами поперечного сечения 78,6x10,8 мм, на
которые с шагом 3,7 мм насажены стальные гофрированные пластины толщиной 0,5 мм. Воздухонагреватели
№№ 5, 8 и 10 имеют по одному входному
и выходному патрубку для подвода и отвода теплоносителя, а теплообменник № 11 — два входных и выходных патрубка.
Воздухонагреватели КВБ выпускают четырех типоразмеров.
Номенклатура, технические характеристики, конструктивные размеры и данные для подбора воздухонагревателей приведены в [10]. Пример
условного обозначения КВБ-5-П-01УЗ, ТУ 36-1710-83: К — калорифер;
8 — теплоноситель — вода; Б — большая модель; 5 — номер типоразмера; П — пластинчатый; 01 — модификация конструкции;
У — климатическое исполнение (У — умеренный климат); 3 — категория размещения согласно ГОСТ 15150-69*.
Воздухонагреватели (калориферы) стальные
пластинчатые
Воздухонагреватели стальные пластинчатые КВСБ-П и КВББ предназначены для нагрева воздуха с запыленностью не более 0,5 мг/м.
Теплоносителем служит горячая вода с рабочим избыточным давлением до 1,2 МПа и температурой до 180 °С.
Теплообменники выпускаются в климатических исполнениях согласно ГОСТ 15150-69*:
а) для эксплуатации в районах с умеренным климатом (У) и категории размещения
3;
б) для эксплуатации в районах с тропическим климатом (Т) и категории размещения 3.
Изготавливаются воздухонагреватели двух моделей: КВСБ — средняя модель и КВББ — большая модель, они имеют по направлению движения воздуха
соответственно три и четыре ряда теплопередающих трубок.
Воздухонагреватели в зависимости от размеров в соответствии с ТУ 22-5893-84 подразделяются на семь типов с
№ 6 по № 12.
Номенклатура, технические характеристики, конструктивные размеры и данные для подбора воздухонагревателей приведены в [10].
Пример условного обозначения воздухонагревателей (калориферов) КВС 8Б-П-УЗ, ТУ 22-44-59-84; КВБ ЮБ-П-13; ТУ 22-4459-84:
К — калорифер; В — теплоноситель — вода; С, Б— модель (средняя, большая); 8, 10 — номер типоразмера; Б — модификация конструкции; П —
пластинчатый;
У и Т — климатические
исполнения (умеренный, тропический климат);
3 — категория размещения согласно ГОСТ 15150-69*.
Проектирование воздухонагревательных установок Требования к воздухонагревательным установкам
Воздухонагревательные установки могут быть скомпонованы из теплообменников выпускаемых промышленностью типоразмеров. При проектировании
можно использовать воздухонагреватели различных типов, моделей и номеров; предусматривать разную фронтальную поверхность и количество рядов
теплообменников по ходу воздуха. Следовательно, для каждого конкретного случая возможно множество решений. Цель расчета — выявление такой
установки, которая бы в заданных условиях работы имела
наименьшие фронтальные размеры, поверхность нагрева, аэродинамическое и
гидравлическое сопротивления. Эти требования диктуются экономическими и эксплуатационными соображениями.
Приведенные требования к воздухонагревательным установкам противоречивы. Так, например, меньшее сопротивление проходу воздуха имеют
установки, состоящие из воздухонагревателей малой глубины, т. е. малой или средней модели, но фронтальные размеры таких установок будут
большими, чем при использовании теплообменников большой модели; более высокие значения коэффициентов теплопередачи и, соответственно,
меньшие поверхности нагрева можно получить при последовательном соединении по воде всех воздухонагревателей установки, однако в этом случае
гидравлическое сопротивление будет максимальным и т. д. Обычно принимаемый вариант компоновки воздухонагревательной установки является
компромиссным решением, в достаточной мере удовлетворяющим указанным требованиям. Сформулировать
требования и правила для расчета
оптимального варианта воздухонагревательной установки, пригодные для всех практических случаев, невозможно, так как эти требования в
конкретных случаях сильно разнятся. Поэтому вариант компоновки воздухонагревательной установки определяют методом подбора с учетом
конкретных условий.
Дня уменьшения количества рассчитываемых вариантов рекомендуется задаваться массовой скоростью воздуха в живом сечении теплообменника
ориентировочно в пределах 4,0-8,0 кг/мс независимо от типа и модели воздухонагревателя [15]. В этом случае аэродинамическое сопротивление
установки составляет примерно от 5% до 25% сопротивления всего воздушного тракта приточной системы. Основой для этих рекомендаций послужили
обобщение практического опыта проектирования воздухонагревательных установок и экономические соображения. При весовой скорости воздуха
менее 4,0 кг/мс получается довольно большое
фронтальное сечение воздухонагревательной установки, и приточная камера будет громоздкой и
дорогой. При весовой скорости воздуха более 8,0 кг/мс фронтальные размеры установки будут относительно небольшие, но ее аэродинамическое
сопротивление — чрезмерно велико.
Тепловой поток выбранной водонагревательной установки не должен превышать расчетный более чем на 10% [7].
Некоторый запас необходим для компенсации возможного уменье шения
теплопроизводительности воздухонагревательной установки
вследствие отклонения фактических значений коэффициентов теплопередачи теплообменников от их паспортных показателей, а также в связи с
загрязнением теплопередающих поверхностей в процессе эксплуатации. Превышение рекомендуемого запаса ведет к увеличению стоимости установки.
Проектируемые воздухонагревательные установки кроме требований экономического характера должны обеспечивать надежную эксплуатацию и
регулирование, удовлетворять монтажным требованиям.
Конструктивные решения
воздухонагревательных установок
Конструктивные решения взаимного расположения воздухонагревателей и другого оборудования приточной камеры показаны на рис. 5.13.
Воздухонагреватели желательно устанавливать после воздушных фильтров (если они предусмотрены), чтобы не загрязнялись теплоот-дающие
поверхности. Теплообменники и их обвязочные трубопроводы должны размещаться в теплой части камеры, для возможности монтажа и обслуживания с
обеих сторон фронтальных
поверхностей должны быть свободные пространства с размерами в направлении хода воздуха не менее 0,7 м.
Одноходовые воздухонагреватели, обогреваемые паром и водой, устанавливаются обычно вертикально (в некоторых случаях возможна горизонтальная
установка). Последовательное соединение при теплоносителе паре (не более чем трех теплообменников) допустимо только при их вертикальном
расположении [15].
Многоходовые воздухонагреватели применяются только при теплоносителе воде. Устанавливают их таким образом, чтобы трубки калориферов
находились в горизонтальном положении.
Для повышения
значений коэффициентов теплопередачи и, следовательно, уменьшения требуемой поверхности нагрева одно- и многоходовые
воздухонагреватели, работающие на воде, рекомендуется соединять последовательно по теплоносителю, чтобы скорость воды в трубках
теплообменников достигала 0,2-0,5 м/с (если располагаемого давления в абонентских вводах тепловых сетей достаточно для преодоления
сопротивления воздухонагревателей проходу воды). При увеличении скорости воды сверх 0,5
м/с гидравлическое сопротивление теплообменников
значительно возрастает и не сопровождается существенным увеличением коэффициентов теплопередачи.
Многоходовые воздухонагреватели, устанавливаемые один над Другим и образующие колонны, должны располагаться так, чтобы в Каждой из этих
колонн присоединительные штуцеры тештообменников находились только с одной стороны, независимо от того, как соединены между собой
воздухонагреватели — последовательно или параллельно
(рис. 5.14).
Рис. 5.13. Приточная камера: 1 — неподвижные жалюзийные решетки; 2 — утепленный клапан; 3 — самоочищающийся масляный фильтр; 4 —
обводной клапан; 5 — калориферы; 6 — предохранительная решетка; 7 — мягкая вставка; 8 — вентилятор; 9 — виброизолирующее основание; 10 —
герметические двери; 11 — тепловая изоляция.