Разморозка теплообменника, обдуваемого воздухом отрицательной температуры, может произойти, даже если температура воды на выходе теплообменника выше нуля. Основной причиной разморозки в данном случае может служить существенное снижение расхода воды через какую-либо трубку теплообменника, например, из-за ее загрязнения или замятия. Кроме того, разморозке может способствовать неравномерность потока или температуры обдувающего воздуха, приводящая к неравномерности теплосъема с отдельных трубок теплообменника. Рассмотрим влияние этих факторов с использованием Ск-метода, описание которого можно найти в ряде статей, опубликованных в журнале «Мир климата» (№№ 76, 78, 80, 83, 85), а также на сайте www.antar.ru.
С.А. Лысцев, ООО «АНТАРЕС ПРО»
При расчете Ск-методом параметров теплообменника, обдуваемого постоянным потоком воздуха, используется следующее выражение ([4], формула (9)):
Здесь Тг и Тх — температура воды на входе и выходе теплообменника соответственно,
То — температура воздуха на входе теплообменника,
G — расход воды через теплообменник,
Ск — слабо зависящая от расхода воды величина, характеризующая эффективность теплосъема при фиксированном обдуве теплообменника воздухом.
Если теплообменник состоит из одинаковых групп последовательно соединенных трубок, начинающихся на входе теплообменника и заканчивающиеся на выходе теплообменника, то для каждой такой группы трубок будет справедливо аналогичное выражение:
Только здесь, в отличие от (1), расход воды g и параметр Ск относятся к каждой отдельной группе трубок.
Для температуры воды на выходе теплообменника из (2) следует:
Однако если через трубки какой-либо одной группы проходит в R раз меньший расход воды, то в конце этой группы трубок температура воды будет иметь значение Тх0, меньшее, чем средняя по всем группам трубок температура воды на выходе теплообменника:
Вероятность разморозки теплообменника возникнет, когда температура воды на выходе группы трубок с меньшим расходом воды Тх0 приблизится к нулю, то есть при
или когда температура воды на входе теплообменника ТгR (все группы трубок вначале имеют одинаковую температуру, равную температуре воды на входе теплообменника) будет следующим образом связана с расходом воды g и температурой воздуха на входе теплообменника То:
Подставляя (7) в (3), получаем следующее значение температуры воды на выходе теплообменника (температура воды всех групп трубок — кроме «зауженной»), при котором возможна разморозка в группе трубок с пониженным расходом воды:
Таким образом, если существует вероятность, что расход воды через какую-либо группу трубок теплообменника окажется, например, вдвое меньше, чем через остальные трубки теплообменника, то угроза разморозки этого теплообменника возникает при значении температуры воды на выходе теплообменника примерно равном и обратном по знаку значению температуры воздуха на входе в теплообменник (То<0):
Значения температур воды на входе и выходе теплообменника Тг и Тх и значение температуры воздуха на входе теплообменника То при работе завесы «Антарес» 1203AdWU в условиях отрицательной температуры окружающего воздуха
Если же существует вероятность снижения расхода в какой-либо группе трубок теплообменника только в полтора раза (R=1,5), то температура воды на выходе теплообменника может быть понижена без угрозы разморозки почти до половинного значения температуры воздуха на входе в теплообменник (с обратным знаком).
Возможную неравномерность потока воздуха, обдувающего теплообменник, можно учесть в изменении значения Cк для критичной трубки, аналогично тому, как было учтено в (4) изменение значения расхода воды g. На неравномерность температуры входящего в теплообменник воздуха можно не обращать внимания, если рассмотреть максимально жесткие условия, приняв в качестве температуры воздуха на входе теплообменника То температуру наружного воздуха.
Литература:
- Лысцев С. А., АзинА. В. Методика оценочного расчета тепловых параметров водяных завес. Журнал «Мир климата» № 76
- Пухов А. В. Мощность тепловой завесы с жидким теплоносителем в общем случае. Журнал «Мир климата» № 78
- Пухов А. В. Мощность тепловой завесы при произвольных расходах теплоносителя и воздуха. Журнал «Мир климата» № 80
- Лысцев С. А. Принципы и подходы к расчету тепловых параметров воздушных завес и тепловентиляторов с водяными теплообменниками с использованием параметра Ск. Журнал «Мир климата» № 83
- Пухов А. В. Мощность тепловой завесы при произвольных расходах теплоносителя и воздуха. Журнал «Мир климата» № 85
