Теплотехнические характеристики (коэффициент теплопередачи, плотность теплового потока), тепловой расчет и регулировка теплопередачи отопительных приборов.
Технические данные отопительных приборов
Коэффициент теплопередачи отопительного прибора
Тепловой поток от теплоносителя — воды или пара — передается в помещение через стенку отопительного прибора. Интенсивность теплопередачи характеризуют коэффициентом теплопередачи kпр, который выражает плотность теплового потока на внешней поверхности стенки, отнесенного к разности температуры теплоносителя и воздуха, разделенных стенкой. Термин «плотность» в данном случае применяется к тепловому потоку, передаваемому через единицу площади внешней поверхности отопительного прибора.
Коэффициент теплопередачи прибора kпр, Вт/(ма-°С), численно равен величине, обратной сопротивлению Rпр теплопередаче от теплоносителя через стенку прибора в помещение:
kпр=1/ Rпр (4.6)
Величина Rпр слагается из сопротивления теплообмену Rв на внутренней поверхности стенки прибора, термического сопротивления стенки Rст и сопротивления теплообмену R н на внешней поверхности прибора Aпр:
Rпр= Rв+ Rст+ R н (4.7)
Процесс теплопереноса от теплоносителя в помещение осуществляется: от теплоносителя к стенке прибора — конвекцией и теплопроводностью, через стенку — только теплопроводностью, а от стенки в помещение — конвекцией, радиацией и теплопроводностью. В сложном случае теплопередачи основным явлением в большинстве случаев является конвекция.
Коэффициент конвективного теплообмена в слое воздуха (снаружи) значительно меньше, чем в слое воды или пара (внутри прибора), поэтому сопротивление внешнему теплообмену Rн для отопительного прибора сравнительно велико. Следовательно, для увеличения теплового потока необходимо развивать внешнюю поверхность отопительного прибора. В приборах это выполняют созданием специальных выступов, приливов и оребрения. Однако при этом уменьшается коэффициент теплопередачи.
Рассмотрим слагаемые выражения (4.7) применительно к отопительному прибору с несколько развитой площадью внешней поверхности A пр по сравнению с площадью внутренней поверхности Aв.
Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности, отнесенное к площади внешней поверхности прибора, т. е. к расчетному измерителю (отношение площадей равно A пр/ Aв )» составляет
Rв= (4.8)
Коэффициент теплообмена на внутренней поверхности прибора αв изменяется в широких пределах в зависимости
от вида теплоносителя: наибольших значений он достигает при паре, при воде его значение зависит в основном от скорости движения воды и ее температуры.
Термическое сопротивление стенки чугунного и стального отопительного прибора без учета загрязнения, окраски и специального оребрения его внешней поверхности составляет
Rст= (4.9)
Термическое сопротивление стенки вместе с сопротивлением теплообмену на внутренней поверхности стенки обусловливают снижение температуры наружной поверхности приборов по сравнению с температурсй теплоносителя. Из рис. 4.14 видно, что в средней по высоте части чугунного секционного радиатора температура поверхности отличается от температуры теплоносителя не менее чем на 7—8 °С.
Сопротивление теплообмену на внешней поверхности прибора определяют по формуле
(4.11)
RH=1/αH,
Где αH –коэффициент теплообмена на наружной поверхности, αH= αК+ αЛ (конвективный и лучистый теплообмен)
Плотность теплового потока отопительного прибора
В зависимости от значения коэффициента теплопередачи и размеров отопительного прибора изменяется его общий тепловой поток. Величина общего теплового потока обусловлена его поверхностной плотностью, т. е. значением удельного теплового потока, передаваемого от теплоносителя через 1 м2 площади прибора в окружающую среду.
Номинальную плотность теплового потока qном, Вт/м2, получают для стандартных условий работы прибора в системе водяного отопления, когда средняя разность температуры, как уже известно, ∆tСР=70°С и расход теплоносителя воды в приборе составляет 360 кг/ч (0,1 кг/с).
В этих стандартных условиях относительный расход воды в приборе G=1,0 . Стандартная разность температуры при теплоносителе воде, выбранная за расчетную для сравнения теплотехнических показателей отопительных приборов: ∆tСР = 0,5 (105-1-70)- 18 = 70 0С,
когда температура входящей в прибор воды tВХ=105°С, выходящей tвЫХ=70 0С и температура воздуха в помещении tв=18эС.
Приведем значения номинальной плотности теплового потока qном Вт/м2, некоторых типов отопительных приборов (по данным НИИ санитарной техники):
для радиаторов чугунных секционных типа МС-90-108 790
» » стальных панельных типа РСВ . . . 730
« » чугунных секционных типа М-140АО 595
« » конвекторов с кожухом типа «Универсал-20» . . 357
« » чугунных ребристых труб............388
Видно значительное теплотехническое преимущество радиаторов по сравнению с конвекторами.
Если известен номинальный тепловой поток прибора (с учетом схемы его присоединения к трубам), то расчетная плотность теплового потока qпр, Вт/м2, в конкретных условиях работы его в системе отопления составит:
для теплоносителя пара при заданной разности температуры ∆t н:
qп= qном
дл-я теплоносителя воды при заданных разности температуры А/ср и расходе воды Опр
qп= qном
Значения экспериментальных числовых показателей n и p приведены в справочной литературе.
Тепловой расчет отопительных приборов
Тепловой расчет приборов заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности каждого прибора, обеспечивающей необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение. Расчет проводится при температуре теплоносителя, устанавливаемой для условий выбора тепловой мощности приборов. Для теплоносителя пара это — температура насыщенного пара при заданном его давлении в приборе. Для теплоносителя воды это -максимальная средняя температура воды в приборе, связанная с ее расходом.
Тепловая мощность прибора, т. е. его расчетная теплоотдача Qпр, определяется, как известно, теплопотребностью помещения за вычетом теплоотдачи теплопроводов, проложенных в этом помещении. Площадь теплоотдающей поверхности зависит от принятого вида прибора, его расположения в помещении и схемы присоединения к трубам. Эти факторы отражаются на значении поверхностной плотности теплового потока прибора.
Если поверхностная плотность теплового, потока прибора qпр, Вт/м2, известна, то теплоотдача отопительного прибора Qпр, Вт, должна быть пропорциональна площади его нагревательной поверхности
. Qпр= qпр*Ap (4-25)
Отсюда расчетная площадь АР, м2, отопительного прибора независимо от вида теплоносителя
Ap= Qпр/ qпр (4.26)
где Qпр — требуемая теплоотдача прибора в рассматриваемое помещение:
Qпр= Qп- Qтр (4.27)
Qп — теплопотребность помещения, Вт; Qтр — суммарная теплоотдача проложенных в пределах помещения нагретых труб стояка
(ветви) и подводок, к которым непосредственно присоединен прибор, а также
транзитного теплопровода, если он имеется в помещении; βтр — поправочный коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи теплопроводов, полезную для поддержания заданной температуры воздуха в помещении; βтр составляет при прокладке
отжрьгтой — 0,9, скрытой в глухой борозде стены — 0,5, замоноличенной в тяжелый бетон — 1,8 (возрастание теплоотдачи
объясняется увеличением площади теплоотдающей поверхности).
Теплоотдачу теплопроводов можно определить приближенно по формуле
Qтр=qВ lВ+qГ lГ (4.29)
с использованием таблиц в справочной литературе, где даны значения qВи qГ— теплоотдачи 1 м вертикально и горизонтально проложенных труб, Вт/м, исходя из их диаметра и разности температуры (tТ - t г ); lB, lГ— длина вертикальных и горизонтальных теплопроводов в пределах помещения, м.
Длина чугунных секционных радиаторов зависит от числа секций, составляющих приборы.
Число секций чугунных радиаторов определяют по формуле
N=
где а1 — площадь одной секции, м2, типа радиатора, принятого к установке в помещении; β4 — поправочный коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении; при открытой установке β 4=1,0; при установке с декоративной решеткой следует обеспечивать β 4<1,10; β 3 — поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе (β 3 = 1,0 при Ар=2,0 м2); для радиаторов типа М-140 вычисляется по формуле
β3=0,97+0,06/АР (4.31)
Для типов радиаторов с площадью одной секции 0,25 м2 (в том числе для эталонного радиатора) коэффициент β з определяют по формуле
β з = 0,92 + 0,16/Ар. (4.32)
Длина стальных панельных радиаторов определяется размерами выпускаемых марок, а не получается в результате набора стандартных элементов как при расчете секционных радиаторов. Для увеличения площади прибора, если это необходимо, отдельные марки панельных радиаторов могут объединяться в блоки, включающие две параллельно расположенные панели.
Если к установке предназначен панельный радиатор типа РСВ или РСГ определенной площади Яь м2, то число таких радиаторов, размещаемых в помещении открыто,
N=Ар/а1.(4.33)
Длина конвекторов с кожухом также определяется размерами выпускаемых полностью готовых приборов. Число элементов конвекторов без кожуха или ребристых труб в ярусе по вертикали и в ряду по горизонтали определяют по формуле
N=Ар/nа1, (4.34)
где п — число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор; а1 — площадь одного элемента конвектора или одной ребристой трубы принятой длины, м2.
Длина греющей трубы в ярусе или в ряду гладкотрубного прибора составит
L=Арβ4/na1 (4.35)
где β4— поправочный коэффициент, учитывающий наличие декоративного укрытия труб [см. пояснение к формуле (4.30)]; п — число ярусов или рядов греющих труб, составляющих прибор; а1 — площадь 1 м открытой горизонтальной трубы принятого диаметра,
М2/М.
Регулирование теплоотадчи отопительных приборов
Различают два вида регулирования теплоотдачи отопительных приборов в процессе работы: качественное и количественное.
Качественное регулирование достигается изменением температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления. Качественное регулирование по месту осуществления может быть центральным, проводимым на тепловой станции, и местным, выполняемым в тепловом пункте здания.
В системе парового отопления пределы качественного регулирования ограниченны и такое регулирование, как правило не проводится.
Количественное регулирование теплопередачи приборов осуществляется изменением количества теплоносителя (воды или пара), подаваемого в систему или прибор. По месту проведения оно может быть не только центральным, но и индивидуальным, т.е. выполняемым у каждого отопительного прибора.
Дата добавления: 2015-04-15; просмотров: 5512;