Расчет электрокалориферной установки для отопительно-вентиляционных систем

   ,                                                             (18) 

где :  коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/.

133,5 Вт/. 

    Определяем  температуру воздушного потока, : 

                                                        (19)

 

где: средняя температура воздуха за отопительный период , ;

   температура воздуха на выходе калорифера. 
 
 

    Определяем  площадь теплоотдающей поверхности  всех ТЭНов,  

                                                 (20) 

где : полный тепловой поток, переданный от нагревателя воздуху, равный мощности калорифера, кВт;

     температура теплоотдающей  поверхности нагревателя,  ; 

   . 

    По  приложению 7 выбираем нагревательный элемент №8 марки ЭТ-140, который  имеет следующие технические  данные:

• номинальная мощность кВт;
• номинальное напряжение 220В;
• номинальный ток 11,36А;
• развернутая длина l=1440 мм;
• активная длина  мм;
• удельная поверхностная мощность 5,35 Вт/;
• диаметр D=12 мм.

 

Рисунок 1. Конструкция электротена. 

    Определяем  площадь теплоотдающей поверхности  выбранного ТЭНа , мм²: 

,                                                        (21)

м². 

    Исходя  из требуемой площади  теплоотдающей поверхности всех нагревательных элементов, определяем расчетное число ТЭНов : 

                                                            (22) 
 

    Определяем  расчетную мощность одного ТЭНа: 

                                                            (23) 
 

    Этот  расчет удовлетворяет условию  . Выбрав марку и определив число ТЭНов, производим предварительную компоновку нагревательного блока, располагая 19 нагревателей в 4 ряда: по 5 нагревателей в первых трех рядах и 4 нагревателя в четвертом ряду.

      

Рисунок 2. Расположение нагревателей в блоке. 
 

Определяем  средний коэффициент  теплоотдачи  пучка труб, Вт/м²: 

                                                             (24) 

где: m=4количество рядов труб в пучке нагревательного блока; 

     Вт/м ^2. 

   Конструкцию сформированного нагревательного блока следует проверить по условию охлаждения первого ряда нагревателей, находящихся в наиболее неблагоприятных условиях.

   Для первого ряда нагревателей скомпанованного  нагревательного блока должно выполняться условие: 

   ,                                         (25) 

где: суммарная  мощность нагревателей первого ряда ТЭНов, Вт;

суммарная площадь теплоотдающей  поверхности первого  ряда ТЭНов, м ². 

   . 

   Данное  условие выполняется. Значит, данный нагреватель, скорость воздуха и  конструкция блока выбраны правильно.  
 
 
 
 
 
 
 

5. Выбор вентилятора и определение мощности электродвигателя для его привода. 

    Определяем  производительность одного вентилятора, м³/ч: 

                                                                   (27) 

где : расход воздуха, м³/ч;

      число отопительно – вентиляционных установок. 

      м³/ч. 

    Определяем требуемую подачу вентилятора с учетом потерь и подсосов воздуха в воздуховодах,  м³/ч: 

    ,                                                            (28) 

где: коэффициент, учитывающий потери воздуха в воздуховодах. 

      м³/ч м³/с. 

    Зная  подачу и напор вентилятора, по номограмме на с.36 в /2/ выбираем вентилятор Ц4-70 №4  и находим рабочую точку, определяющую КПД вентилятора и безразмерный коэффициент А=5100, по которому определяем частоту вращения вентилятора, мин^-1: 

                                                                 (29)

мин^-1. 

    Определяем  мощность электродвигателя для привода вентилятора, кВт:               

                                                          (30) 

где :   полный напор;

      КПД вентилятора;

      КПД передачи;

      коэффициент запаса. 

    кВт. 

    По  приложению 8 выбираем электродвигатель типа АИР71А4 с синхронной частотой вращения 1500 об/мин. Его технические данные: кВт; мин^-1; ;

    Определяем  номинальный ток выбранного двигателя, А: 

                                                    (31) 
 
 

6. Расчет  конструктивных параметров нагревательного  устройства.

 

   Для расчета конструктивных параметров блока ТЭНов определяем расстояние (в просвете): х₁- между нагревателями в ряду и х₂ – между рядами нагревателя, а также определяем внешние размеры блока.

   Определяем  « живое» сечение блока нагревателей, м²: 

   ,                                                          (32)

     м². 

   Определяем  расстояние между нагревателями  в ряду, мм :

    

   х_1,                                                      (33) 

где: k=5 число ТЭНов в ряду;

   _{активная  длина ТЭНа,} м. 

     _мм. 

   Определяем  расстояние между рядами нагревателей из условия: 

   =1,2 х₁,                                                      (34)

   =1,2 13=16 мм. 
 

   Определяем  высоту блока нагревателей, мм: 

   +,                                              (35) 

   где: диаметр ТЭНа, мм.

   + мм. 

   Определяем  ширину блока нагревателя, мм: 

   ,                                                     (36) 

   где развернутая длина ТЭНа, мм. 
 
 

   Определяем  глубину блока нагревателей: 

   ,                                           (37) 

   где: число рядов. 

     мм. 
 
 

7. Расчет  сети подключения, выбор  аппаратуры управления  и защиты.

 

   Расчет  силовой сети электрокалориферной  установки и линии ее подключения, а также выбор аппаратуры управления и защиты производиться по рабочим  токам.

   Определяем  величину рабочего тока для линии  электрокалорифера, А: 

   ,                                                             (38) 

где: расчетная мощность одного калорифера, кВт;

   напряжение  сети, В.

     
 

    Определяем  коэффициент нагрузки электродвигателя: 

   ,                                                              (39) 

где: расчетная мощность двигателя, кВт;

     номинальная мощность двигателя, кВт;

   коэффициент загрузки машины. 
 
 

   Определяем  величину рабочего тока  для линии  электродвигателя, A: 

   ,                                                                   (40) 

где: номинальный ток двигателя, A. 

 A. 

   Определяем  рабочий ток для линии секции электрокалорифера: 

   ,                                                          (41)

. 

      Определяем  рабочий ток магистрали, питающей электрокалориферную  установку,  : 

,                                                         (42)

 . 

   Определяем  пусковой ток двигателя, : 

   ,                                                       (43) 

где: кратность пускового тока.

. 

Определяем  максимальный ток магистрали, : 

,                                                  (44)

. 

По вычисленным  рабочим токам выбираем согласно приложению 9:

• для линии электрокалорифера  - кабель  АВРГ 325;
• для электродвигателя – кабель АВРГ 32,5;
• для  магистрали -  кабель АВРГ 325+1

Подключение к сети магистрали  и линии  электродвигателя осуществляется с  помощью автоматических воздушных  выключателей, которые выбираем по приложению 10, исходя из условий:

• номинальное напряжение выключателя В;
• номинальный ток автомата равен рабочему току или превышает его т.е.
• номинальный ток расцепителя автомата также должен быть равен рабочему току или превышает его, т.е. . ;
• срок срабатывания автомата .

Для подключения  магистрали выбираем по приложению 10 автоматический выключатель А-3114/1 с комбинированным  расцепителем , удовлетворяющий вышеуказанным  условиям: