КАЛОРИФЕР

Калорифер(от лат. calor — тепло, fero —несу), воздухонагреватель, воздухоподогреватель — теплообменкый аппарат для нагревания проходящего через него воздуха. Воздухоподогреватели (ВП) широко применяют в котельных установках ТЭС и промышленных предприятий, в промышленных печных агрегатах, в системах воздушного отопления, приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. В качестве теплоносителя используют горячие газообразные продукты сгорания (в котельных и печных установках), водяной пар, горячую воду или электроэнергию (в системах отопления и вентиляции). По принципу действия ВП разделяют на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных теплообмен между теплоносителем и нагреваемым воздухом происходит непрерывно через разделяющие их стенки поверхностей нагрева, в регенеративных — попеременно нагреванием и охлаждением насадок (металлических или керамических) неподвижных или вращающихся. По виду применяемого материала рекуперативные воздухоподогреватели подразделяют на чугунные, стальные и неметаллические, а по конструктивному оформлению — на пластинчатые и трубчатые. У чугунных толщина теплопередающей поверхности обычно равна 6 мм, у стальных — 0,5 — 2 мм. Поверхность нагрева чугунных воздухоподогревателей обычно состоит из горизонтальных, овальных с внутренней и наружной сторон сребренных (для увеличения площади поверхности) чугунных тpy6. Продукты сгорания проходит между трубами, воздух — внутри труб. В последние годы чугунные воздухоподогреватели в котлостроении практически не применяют из-за громоздкости, большой массы, хрупкости. Их преимущество стойкость против коррозии и жаростойкость. Стальные воздухоподогреватели подразделяют на пластинчатые и трубчатые. Пластинчатые состоят из системы вертикальных(протекают продукты сгорания) и горизонтальных(протекает воздух) каналов. Из-за недостатков (неравномерность температурного поля по всей поверхности листов и, как следствие, коробление, разрыв сварных швов и др.) пластинчатые воздухоподогреватели не используют. В котлостроении наиболее распространены трубчатые воздухоподогреватели. Они состоят из пучка параллельных труб, расположенных в шахматном порядке, присоединенных к трубным доскам (верхней и нижней) и вместе образующих секцию или "куб". В вертикальных воздухоподогревателях газ движется внутри труб, воздух — в межтрубном пространстве, в горизонтальных воздухоподогревателях — наоборот. Снаружи воздухоподогреватель имеет плотные стенки и воздухоперепускные короба. По уровню нагрева воздуха все воздухоподогреватели делят на низкотемпературные (150—200°С), среднетемпературные (200—350°С), высокотемпературные (350—450°С) и радиацональные (450—700°С). В зависимости от количества нагреваемого воздуха, требуемой температуры и площади поверхности трубчатые воздухоподогреватели имеют различную компоновку. Нагрев воздуха до 200—250°С достигается в одноходовом, 350—400°С в двухходовом или двухъярусном многоходовом воздухоподогревателе, выполняемом обычно в рассечку с водяным экономайзером. При увеличении числа ходов растет скорость воздуха. Применение труб малого диаметра (менее 25 мм) привело к созданию малогабаритного воздухоподогревателя. При этом для сохранения прежней скорости воздуха увеличивают количество труб. В 1980-х годах нашли применение обращенные воздухоподогреватели, в которых продукты сгорания проходят межтрубное пространство, а нагреваемый воздух — внутри труб. Преимущество их конструкции — в выносе трубных досок из зоны обогрет, недостаток — в высокой по сравнению с традиционной загрязненности золой. Из нетрадиционых конструкций воздухоподогревателей (при необходимости нагрева воздуха до температуры 400С и выше) применяют: змеевиковые воздухоподогреватели из плоских и спиральных змеевиков, преимущества которых в компактности при относительной большой длине труб; радиациональные панельные воздухоподогреватели, располагаемые в топке или другой зоне высоких температур.
Для защиты от низкотемпературной серно-кислой коррозии и для низкотемпературных поверхностей нагрева котла используют Воздухоподогреватель со стеклянными трубами (СВП), в которых воздух проходит внутри труб длиной 1 — 3 м, а продукты сгорания — в межтрубном пространстве. Расположение труб в пучке — шахматное и коридорное вертикальное и горизонтальное. Концы стеклянных труб закреплены в металлических трубных досках. В котлах большой производительности широко применяются регенеративные Воздухоподогреватели. Регенеративный вращающийся воздухоподогреватель (РВП) состоит из цилиндрического ротора, медленно вращающегося вокруг вертикальной оси, и патрубков, через которые к ротору подводятся и отводятся дымовые газы и воздух. Преимущества РВП по сравнению с трубчатыми ВП состоят в меньших затратах металла, возможности использования неметаллических антикоррозийных поверхностей нагрева (керамические блоки, эмалированные листы стали, стеклянные и керамические шарики и тому подобное) без ухудшения теплообмена, меньшей высоте, простоте обдувки и промывки поверхности нагрева от эоловых огложений, недостатки — в наличии вращающихся элементов и системы водяного охлаждения ротора и подшипников, сложности уплотнений и увеличении притока воздуха в газовый поток (от 10 до 20%).
В вентиляционных системах, воздушном отоплении и системе кондиционирования воздуха для нагревания наружного и рециркуляционного воздуха широко используют поверхностные рекуперативные К., к-рые делятся на две группы — обогреваемые горячей водой или паром и использующие электрич. энергию. К. первой группы состоят из теп-лсобменной поверхности, трубных решеток, двух крышек, выполняющих роль распределит, и сборного коллекторов, и съемных боковых щитов. В каждой крышке для присоединения К. к тепловой сети имеются один или два штуцера, к-рые располагаются с одной стороны для "водяных" К. и с двух сторон для "паровых". Осн. отличит, особенностью К. второй группы (электрокалориферы серии СФО) является использование в качестве теплообм. поверхности трубчатых электронагревателей (ТЭН), прикрепляемых к трубной решетке, к-рая является корпусом клеммной коробки К. По схеме движения воды или пара К, могут быть одноходовыми (теплоноситель движется только в одном направлении) и многоходовыми. К., обогреваемые водой, бывают многоходовыми или одноходовыми, а обогреваемые паром — только одноходовыми.
Теплообменная поверхность калорифера состоит из пучка оребренных круглых или плоскоовальных трубок, расположенных в коридорном или шахматном порядке относительно потока воздуха. Оребрение трубок бывает спиральное (металлическая лента, обвивающая трубку) и пластинчатое (металлические пластины, насаживаются на одну или несколько трубок). Калориферы для вентиляции и кондиционирований воздуха изготовляются из стали (КВС, КВБ) и цветных металлов (КсКЗ, КсК4). Калориферы одинаковых фронтальных по проходу воздуха сечений подразделяются на 5 моделей: самую малую (один ряд трубок но ходу движения воздуха), малую (два ряда трубок), среднюю (три ряда трубок), большую (четыре ряда трубок) и самую большую (пять рядов трубок). 1 зависимости от присоединительных размеров и площади теплообменнной поверхности калорифера каждой модели подразделяются на 12 номеров — с 1 по 12. Отечеств, промышленность выпускает калориферы средней и большой модели — с 6 по 12. Буквы и цифры условного обозначения калориферов, например КВСБ-10ПУЗ, означают: К — калорифер, В — водяной (а следовательно, многоходовый), С — средняя модель, Б — модернизация, 10 — номер, П — тип (пластинчатое), У — климатическое исполнение (для умеренного климата), 3 — категория размещения.
Теплообменная установка может состоять из одного или нескольких калориферов, соединенных между собой относительно движения воздуха параллельно, последовательно или параллельно-последовательно. Присоединение калориферов к трубопроводам теплоносителя (обвязка трубами калориферной установки) может быть также параллельным (вода и пар высокого давления), последовательным (вода и пар низкого давления) и параллельно-последовательным. Обвязка выполняется при скорости движения воды температурой 70—90°С около 0,15—0,3 м/с. Расчет калориферной установки состоит в выборе модели и номера калорифера, схемы соединения их между собой по воздуху и теплоносителю, расчете теплообменной поверхности и числа калориферов, определений гидравлических и аэродинамических сопротивлений калориферной установки.
Для стоквартирного воздушного отопления жилых или сельскохозяйственных помещений используют газовые калориферы — отопительные приборы малой теплоемкости промышленного изготовления. Исполняются они в виде агрегатов, укомплектованных необходимыми узлами и приборами, а также специальной автоматикой для безопасного использования газа и регулирования процесса его сжигания. Газовые калориферы в большинстве своем — приборы непрерывного действия, работающие на природном газе. Имеются разные конструкции газовых отопительных приборов в зависимости: от отапливаемой площади — от 15 (газовый конвектор ГК-1М) до 90 м2 (газовоздушный калорифер МГП-8) теплопроизводительностью 1,6—9,6 кВт; от способа отвода продуктов сгорания — с отводом их в дымоход [газовоздушный калорифер "Огонек", ГК-Ш, АОГ-5 (4004) ] и без специальных дымоходов, то есть снабженных стенным каналом, через который удаляются продукте сгорания. Кпд аппаратов — не менее 80%. Для отопления животноводческих ферм применяются газовые калориферы ГВП-100, 350, 500 с номинированной тепловой мощностью соответственно 116, 407, 581 кВт, обеспечивающие распределительной или сосредоточенной (струей) подачу нагретого воздуха, в помещение, их кпд — 5%. Основные элементы газового калорифера: корпус, нагревательная камера (камера сгорания с теплообменником), дымоотводящий патрубок, канал для подвода воздуха, газовая горелка, запальное устройство, электромагнитный клапан, термоблок. От ветра и косых атмосферных осадков на каналах для подвода воздуха устанавливаются специальные щитки. В газовых калориферах используют эжекционнные горелки низкого давления (Рном -1300 Па).
Автоматика безопасности, отключающая подачу газа при погасании горелки, обычно состоит из электромагнитного клапана, соединенного с термопарой или биметаллической пластиной. Автоматика регулирования изменяет подачу газа в зависимости от температуры воздуха в помещении.