Воздушный теплообменник: тепловая мощность

Результат нужен для предварительного выбора мощности калорифера, охладителя или другого аппарата, работающего с воздушным потоком.

По цифре мощности можно понять, хватит ли нагревателя, чтобы довести приточный воздух до нужной температуры зимой.

Для сухого воздушного потока тепловую мощность находят из баланса чувствительной теплоты: Q = ṁ·cp·(tвых − tвх), где массовый расход ṁ = ρ·L/3600, если объёмный расход L задан в м³/ч. При cp в кДж/(кг·K) результат получается в кВт. Знак показывает направление: при нагреве он положительный, при охлаждении отрицательный. В интерфейсе обычно показывается модуль мощности, поэтому направление нужно понимать по порядку входной и выходной температур. Плотность воздуха меняется с температурой, давлением и влажностью. Для предварительного расчёта можно использовать среднее значение, но при большом перепаде температур лучше определить свойства в средней точке или по таблицам влажного воздуха.

Удельная теплоёмкость также может быть задана на массу влажного или сухого воздуха; важно не смешивать эти базы с расходом. Если воздух осушается, к чувствительной мощности добавляется скрытая теплота конденсации, и простой расчёт по ΔT даёт только явную часть. Полученная мощность — тепловая нагрузка на воздух. Для выбора калорифера закладывают проектный резерв и проверяют температуру поверхности, защиту от замерзания, расход теплоносителя и перепад давления. Для охладителя проверяют точку росы, конденсат и дренаж.

Вентилятор должен обеспечивать расход при сопротивлении фильтров, воздуховодов и теплообменной поверхности; мощность теплообменника не определяет автоматически мощность вентилятора. Калькулятор не рассчитывает площадь поверхности, коэффициент теплопередачи, байпас-фактор, неравномерность потока и переходные режимы. Для рабочего подбора используют паспорт выбранного аппарата и расчёт по фактическим температурам теплоносителя, скорости воздуха, загрязнению и допустимому перепаду. Результат полезен как проверка баланса и как исходная величина для дальнейшего подбора оборудования. При переменном расходе полезно рассматривать несколько рабочих точек, поскольку массовый расход и мощность меняются одновременно.

Если воздух проходит через влажную поверхность, температура уже не описывает весь энергетический баланс и требуется энтальпия. Неравномерность скорости по фронту аппарата снижает фактическую производительность, поэтому проверяют распределительную камеру и свободное сечение. Окончательный выбор подтверждают каталогом с графиками мощности и сопротивления. При больших расходах важно проверить равномерность распределения воздуха по фронту и фактический перепад давления. Номинальная мощность по балансу не подтверждённирует её достижения при забитых фильтрах или неправильной обвязке теплоносителя.