Общие исходные данные для расчёта:
- заданная производительность калорифера 
=140м3/с;
- температурный интервал нагрева воздуха для Кузбасса, взятый из справочных данных: 
= –55 ºС; 
= +10 ºС.
Принимаю решение – КУ монтировать калориферами типа КСк-3-11-01. Это калорифер с биметаллической с накатанными ребрами трубкой. Эти калориферы обладают повышенными показателями теплосъёма по сравнению с другими типами.
Технические характеристики калорифера, взятые из справочных данных:
- площадь нагрева 
= 68,01 м2;
- живое сечение секции:
· по воздуху 
= 0,685 м2,
· по теплоносителю 
= 0,00129 м2;
- число ходов по теплоносителю – 8;
- эмпирическое выражение для расчёта коэффициента теплопередачи:
, Вт/(м2·К),
где 
– массовая скорость воздуха, проходящего через
калориферы,кг/(м2·с);
W – скорость прохождения греющего теплоносителя по трубкам
секций, м/с;
a, b, А – эмпирические коэффициенты. Для этого типа секции: а = 0,455;
b = 0,14; А = 19,31.
1. Расчётная тепловая мощность КУ
,
где – производительность вентилятора, м3/с;
– плотность теплого воздуха на выходе из КУ, = 1,291 кг/м3;
– удельная средняя массовая изобарная теплоёмкость
воздуха, = 1005 кДж/(кг·К);
– начальная и конечная температуры нагреваемого воздуха соответственно, ºС.
= 140·1,291·1005·(10+55) =11,8 МВт.
2. Согласно СНиП 2.01.01-82 допустимая массовая скорость прохождения воздуха через КУ принимается в интервале 3–5 кг/(м2·с). Принимаю в пределах допустимой 
= 4,0 кг/(м2·с).
3. Определяю число секций в установке по аэродинамике.
Для обеспечения прохождения воздуха через калориферные секции с принятой массовой скоростью 4,0 м/с в установке должно быть секций:
с.
4. Для дальнейшего расчета принимаю схему компоновки калориферных секций (рис. 1).
Рис. 5.2. Схема компоновки калориферных секций стояками в установке:
1, 2, 3, 4 – калориферные секции последовательно соединенные в стояк,
m = 4; Ι, ΙΙ, … n – стояки, параллельно присоединённые к теплосети Т1-Т2.
По схеме рис. 1 
= 4 секции, последовательно соединённые в стояке. Стояки (
) подключаются на теплосеть параллельно. Следовательно, согласно аэродинамике в установке будет всего 94 секций и 
стояков.
5. Для исключения замораживания КУ в аварийных ситуациях и повышения эффективности работы принимаю 2-контурную систему теплоснабжения с промежуточным теплоносителем – антифризом. (Рис. 2).
Рис. 2 Схема калориферной у 
становки с двухконтурной системой
теплоснабжения содержит контур I циркуляции греющего теплоносителя
(например, воды), соединяющий прямой и обратной линиями 1 и 2 источник
тепла 3 с теплообменником 4 через подводящую 5 и отводящую 6 трубы,
снабженные байпасом 7, атмосферным 8 и сливным 9 клапанами. Теплообменник 4 соединен контуром II циркуляции вторичного промежуточного
низкозамерзающего теплоносителя (например, антифриза), снабженным
циркуляционным насосом 10 с калорифером 11. Байпас 7 имеет отсечную
задвижку 12. В трубах 5 и 6 установлены переключающие трехходовые краны 13 и 14, причем именно к этим кранам подключены соответственно атмосферный и сливной клапаны. В обратной линии 2 контура I размещён температурный
регулятор с цепями управления (на схеме не показано) электроприводами:
циркуляционного насоса 10, задвижки 12 и 3-ходовых кранов 13 и 14.
Поскольку у 2-контурной КУ исключена опасность замораживания - появляется возможность подбирать наиболее выгодный температурный режим работы, при котором устанавливается наивысший теплосъём с антифриза, проходящего через калориферные секции.
Исследования показали, что количество секций в калориферной установке при 2-контурной системе теплоснабжения следует рассчитывать по совместному решению уравнений двух характеристик установки:
расходной
;
и термодинамической
.
Совместное решение этих уравнений дает выражение:
, (*)
по которому методом подбора рассчитываю температуры промежуточного теплоносителя (антифриза), при которых количество калориферных секций в установке будут обеспечивать наибольшую эффективность работы калориферной установки, где:
– количество секций, последовательно соединённых в стояке, шт.;
– количество стояков, параллельно включенных на сеть
теплоснабжения, шт.;
– общее число секций в установке, 
, шт.;
– средняя массовая изобарная теплоёмкость теплоносителя, Дж/(кг·К);
– поверхность теплообмена секции, м2;
, – живое сечение секции, соответственно, по теплоносителю и
по воздуху, м2;
– температурный диапазон теплосъёма с промежуточного
теплоносителя, °С;
– температурный напор между воздухом и теплоносителем на
калориферной секции, °С.
Противоточная схема теплообмена на секциях показана на рис. 3.
антифриз 
 |
воздух 
Рис. 3. Противоточная схема теплообмена на секциях
Для расчета температурного н 
апора определяю разность температур и перепады меньший (
) и больший (
):
.
Для расчётных условий выражение (*) будет равно:
.
Изменяя температуры антифриза, подбираем такие значения и 
, при которых отношение 
будет равно 14.
В конечном итоге нахожу искомые температуры, которые равны:
= +14 ºС; = +2 ºС;
= 14– 2 = 12 ºС.
Температурный напор при = –55 ºС, = +10 ºС будет равен:
= 14 – 10 = 4 ºС;
= 2 – (– 55) = 57 ºС;
ºС.
Отношение будет равно
.
Полученная величина 14,087, с достаточной для инженерных расчетов степенью точности, близка требуемой 14 (погрешность менее 1 %). Окончательно принимаю температуры антифриза: = +14 ºС, = +2 ºС.
6. Определяю число секций в К 
У по теплосъёму.
Расход антифриза через КУ:
м3/с.
Скорость прохождения антифриза по теплообменным трубкам стояков калориферных секций:
м/с.
Коэффициент теплопередачи КУ:
Вт/(м2·К).
Расчётное число секций по теплосъёму:
секций.
Окончательно принимаю большее расчётное число секций, рассчитанное по теплосъёму NT= 167 секций.
2.2 РАСЧЁТ ПРОМЕЖУТО 
ЧНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА КУ
Для подогрева антифриза во втором контуре системы теплоснабжения КУ принимаю пластинчатый теплообменник марки Р-06.
Расчетные данные:
| Тепловая мощность аппарата, МВт | 11,8 |
| Расход нагреваемого антифриза, м3/с | 0,27 |
| Температура греющей воды, ºС | 95–25 |
| Температура нагреваемого антифриза, ºС | 14–2 |
| Температурный напор в теплообменнике при противоточной схеме движения теплоносителей , ºС
| 46,03 |
Противоточная схема движения теплоносителя в пластинчатом теплообменнике представлена на рис. 4.
95 °С греющая вода 25 °С
 |
14 °С антифриз 2 °С
 |
Рис. Схема теплообмена
Согласно схеме движения теплоносителей (рис. 4) нахожу разность температур греющей воды (
), антифриза (
) и перепад температур между теплоносителями (
, 
):
= 95 – 25 = 70 ºС; = 14 – 2 = 12 ºС;
= 95 – 14 = 81 ºС; = 25 – 2 = 23 ºС.
Температурный напор
ºС.
К расчету принимаю пластинчатый теплообменник марки Р-06 с техническими характеристиками:
| Рабочее давление в аппарате Р, МПа | 1,0 |
| Максимально допустимое гидравлическое сопротивление Δ Р, МПа | |
| - по стороне греющей воды | 0,15 |
| - по стороне антифриза | 0,15 |
| Располагаемый перепад давления Δ Р, кПа | –52 |
| Теплофизические свойства антифриза при средней температуре, ºС: | |
-  
| |
- теплоёмкость  , кДж/кг
| 3,45 |
- коэффициент теплопроводности λa, Вт/(м  ∙К)
| 0,555 |
- плотность  , кг/м3
| |
- критерий Прандтля 
| 1,95 |
- коэффициент кинематической вязкости  , м2/с
| 0,326 
|
| Теплофизические свойства греющей воды при средней температуре, ºС: | |
- 
| |
- теплоёмкость  , кДж/(кг∙К)
| 4,19 |
- коэффициент теплопроводности  , Вт/(м∙К)
| 0,659 |
- плотность  , кг/м3
| |
- коэффициент кинематической вязкости  , м2/с
| 0,265
|
- критерий Прандтля 
| 1,72 |
| Теплообменник комплектуется из пластин типа | 0,6 |
| Угол пересечения вершин гофр | 120º |
| Площадь поверхности теплообмена FПЛ, м2 | 0,6 |
| Эквивалентный диаметр межпластинчатого канал dЭ,м2 | 0,008 |
Площадь поперечного сечения одного канала  , м2
| 2,45 
|
Приведенная длина канала  , м
| 1,01 |
| Коэффициент гидравлического сопротивления относительной длины канала | 1,95 |
| Диаметр условного прохода присоединяемого штуцера dу, мм | |
Теплопроводность материала пластин  , Вт/(м·К)
| 50,5 |
1. Расход греющей воды через КУ для обеспечения расчётной мощности
м3/с.
2. Расход антифриза
м3/с.
3. Ожидаемая скорость движения антифриза в каналах теплообменника
= 0,95 м/с,
где 
– коэффициент теплопередачи, ориентировочно принимаю
= 4030 Вт/(м2∙К);
– коэффициент гидравлического сопротивления единицы
относительной длины канала ( = 1,95);
– температурный напор в теплообменнике, ºС;
располагаемый перепад давлений по ходу антифриза, 
= 52 Па.
4. Число каналов в пакете
каналов.
Принимаем симметричную компоновку теплообменника по воде и антифризу: mB=ma=116каналов.
5. Общее живое сечение каналов в пакете по ходу теплоносителей
116·0,00245=0,28 м2.
6. Ожидаемая скорость движения воды по каналам
м/с.
7. Ожидаемая скорость движения антифриза по каналам
м/с.
Получил почти полное совпадение с ожидаемой скоростью по п. 3.
8. Расчёт коэффициент 
а теплоотдачи по воде
- критерий Рейнольдса
;
- критерий Нуссельта
;
- коэффициент теплоотдачи
Вт/(м2·К).
9. Расчёт коэффициента теплоотдачи по антифризу:
- критерий Рейнольдса
;
- критерий Нуссельта
;
- коэффициент теплоотдачи
Вт/(м2·К).
10. Расчёт коэффициента теплопередачи аппарата
Вт/(м2·К).
11. Расчётная площадь поверхности теплообмена аппарата
м2.
С учётом загрязнения, принимаем пластичный теплообменник с поверхностью теплообмена 125 м2.
12. Количество пакетов в теплообменнике
Принимаем 1 пакет.
Окончательно по расчетным данным принимаю аппарат
типа Р-06 в количестве 1 шт. Суммарная площадь 63 м3.
2.3 РАСЧЁТ ПОТРЕ 
БНОСТЕЙ ТЕПЛА ПРЕДПРИЯТИЕМ