通风系统中的加热器和冷却器
传热基本方程。通风系统中加热器和冷却器的选择标准。
加热器和冷却器的分类
通常根据提供或除去能量的介质对加热器和冷却器进行分类:
- 水加热
- 蒸汽加热
- 电加热
- 水冷式
- 盐水冷却
- 蒸发介质冷却
基本加热方程
加热空气
表示空气在加热器内加热过程的基本方程为
H = ρ cp问v(to- t我）(1）
在哪里
H=热量(W)
ρ＝空气密度(1.2公斤/米3.）
cp＝空气比热(1.0 J /公斤oC)
问v=体积流量空气(m3./秒)
to加热器温度过高oC)
t我=进入加热器的空气温度(oC)
通过换热器表面换热
通过换热器表面的传热可以表示为
H = A dt米U（2）
在哪里
一个=受热面(m2）
dt米＝对数平均温差（oC)
U＝传热系数(W /米2K)
传热系数-U-取决于空气速度和水(流体)通过加热器的速度。
热水器
换热器水(流体)侧的加热过程可以表示为
H = ρwcpw问w(twi- t我们）（3）
在哪里
ρw＝水的密度(1000公斤/米3.）
cpw＝水比热(4.2 J /公斤oC)
问w=水量流量(m3./秒)
twi=温度较高的水进入加热器(oC)
t我们从加热器流出的温水oC)
蒸汽加热器
如果用饱和蒸汽加热空气，加热过程可以表示为
H = q年代he（4）
在哪里
问年代=蒸汽流量(kg/s)
he＝水的蒸发焓(J /公斤)
水的蒸发焓取决于蒸汽压力。在一个Bar绝对压力(100oC)蒸发焓是2258千焦/公斤(539千卡/公斤)．在十个Bar绝对压力(180oC)蒸发焓是2014千焦/公斤(481千卡/公斤)．
选择加热器标准
选择加热器时的重要设计标准:
热水器
- 温度升高(oC)
- 通过加热器的风量(m3./秒)
- 空气通过加热器(前区)之间的速度2 ~ 5m /s
- 进水温度(oC)
- 水速(m/s)。铜管0.2 - 1.5 m/s。钢管0.2 - 3m /s。
- 最大运行和测试压力(Pa)
- 最高运行温度(oC)
- 管道和薄片的材料特性
- 水平或垂直安装
蒸汽加热器
- 温度升高(oC)
- 通过加热器的风量(m3./秒)
- 空气通过加热器(前区)之间的速度2 ~ 5m /s
- 蒸汽温度(oC)
- 蒸汽压力(Pa)
- 蒸汽特性(过热或饱和)
- 最大运行和测试压力(Pa)
- 最高运行温度(oC)
- 管道和薄片的材料特性
- 水平或垂直安装(注意!记住冷凝排水)
电加热器
- 温度升高(oC)
- 通过加热器的风量(m3./秒)
- 通过加热器(前面区域)的空气速度根据制造商的建议
- 电压(V)
- 控制系统(开/关、步进或调制)
- 根据当地规定的安全开关(一般情况下一个安全开关在110oC为手动复位和一个安全开关自动复位65oC）
- 管道和薄片的材料特性
- 水平或垂直安装
冷却空气
在计算冷却器时，重要的是要知道表面是干的还是湿的。
- 如果冷却介质的温度低于空气的露点温度-表面可能是湿的
- 如果冷却介质的温度高于空气的露点温度-表面总是干燥的
干表面冷却
对于表面干燥的冷却器，加热过程(1)中使用的相同公式可以修改和使用:
Hcρ cp问v(t我- to）（5）
在哪里
Hc从空气中吸收的热量(W)
ρ＝空气密度(公斤/米3.）
cp＝空气比热(J /公斤oC)
问v=体积流量空气(m3./秒)
to冰箱的温度oC)
t我空气进入冷却器的温度oC)
湿式表面冷却
对于表面潮湿的冷却器，空气中的水蒸气被冷凝，空气的焓-感热和潜热-必须用于计算:
Hcρ qv(h我- - - - - - ho）(6）
在哪里
ho＝湿空气中的焓从冷却器中取出(kJ/kg)
h我＝湿空气中的焓进入冷却器(kJ/kg)
水(流体)流过冷却器
水流冷却过程的计算可采用与加热过程相似的修正公式进行。
选择冷却器
选择冷却器时的重要设计标准:
- 降低冷却器内空气温度及焓值(oC,焦每千克)
- 通过冷却器的风量(m3./秒)
- 空气通过冷却器(前方区域)的速度应介于两者之间2 ~ 3m /s-上面的速度3米/秒应安装落差分离器
- 进水温度(oC)或冷却介质的蒸发温度
- 水流速度(米/秒)——铜管中的最大流速不应超过0.2 ~ 2.0 m/s
- 冷却介质的特性
- 最大运行和测试压力(Pa)
- 最高运行温度(oC)
- 管道和薄片的材料特性
- 水平或垂直安装——请注意!潮湿的表面必须排干