Определение площади поверхности и числа элементов отопительных приборов

Площадь поверхности отопительных приборов clip_image002 измеряют в настоящее время только в clip_image004. Для расчета clip_image002[1] прежде всего необходимо определить величину теп­лового потока отопительного прибора, обусловленного его поверхностной плотностью, т. е. значением теплового потока clip_image006, передаваемого от теплоносителя в окружа­ющую среду через 1 clip_image004[1] площади поверхности прибора.

Как следует из основного уравнения теплопередачи (2.55), плотность теплового потока приборов, являясь произведением коэффициента теплопередачи на температурный напор, зависит от тех же факторов, что и ко­эффициент теплопередачи. Поэтому на практике для уп­рощения расчетов определяют с учетом всех факторов сразу плотность теплового потока отопительного при­бора clip_image006[1]. Для этого используют так называемую номи­нальную плотность теплового потока.

Номинальную плотность теплового потока clip_image008 , Вт/м2, получают путем тепловых испытаний отопитель­ного прибора для стандартных условий работы в систе­ме водяного отопления, когда средний температурный напор clip_image010, расход воды в приборе составляет clip_image012 , а атмосферное давление clip_image014.

В этих стандартных условиях относительный расход воды в приборе (отношение действительного расхода во­ды в приборе к номинальному расходу, принятому при его тепловых испытаниях).

Стандартный температурный напор при теплоносите­ле воде, при котором проводятся тепловые испытания отопительных приборов, получен по формуле

clip_image016

где температура входящей сверху в прибор воды clip_image018; выхо­дящей снизу clip_image020; температура воздуха в помещении clip_image022 .

Значение номинальной плотности теплового потока, Вт/м2, основных типов отопительных приборов см. в табл. 8.1. Как видно из этой таблицы, величины clip_image008[1] панельных радиаторов в 1,5—2 раза выше, чем clip_image008[2] конвекторов, что отражает теплотехнические преиму­щества первых.

Таблица 8.1 Основные технические данные некоторых отопительных приборов

clip_image024

clip_image026

clip_image028

clip_image030

Располагая величиной clip_image008[3] , можно определить рас­четную плотность теплового потока отопительного при­бора clip_image006[2] , Вт/м2, для условий работы, отличных от стандартных, по формулам:

а) для теплоносителя — воды

clip_image032

Где clip_image034 — номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м2, clip_image036 – температурный напор, равный разности полусуммы температур теплоносителя на входе и выходе отопительного прибора и температуры воздуха помещения clip_image038, clip_image040 — действительный расход воды в отопительном приборе, кг/с, clip_image042; , pэкспериментальные значения показате­лей степени, приведены в табл. 8.1; clip_image044 — коэффициент, учитывающий схему присоединения отопительного прибора и изменения показате­ля степени p в различных диапазонах расхода теплоносителя (при­нимают по табл. 8.1).

б) для теплоносителя — пара

clip_image046

где clip_image034[1] — номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м2; clip_image048 — температурный напор, равный разности температуры насыщенного пара и температуры воз­духа помещения (clip_image050), clip_image052.

Если известна поверхностная плотность теплового потока отопительного прибора clip_image054 , Вт/м2, то тепловой поток прибора clip_image056 , Вт, пропорциональный площади его нагревательной поверхности, составит:

clip_image058

Отсюда, расчетная площадь clip_image060, м2, отопительного при­бора независимо от вида теплоносителя

clip_image062

При учете дополнительных факторов, влияющих на теп­лоотдачу приборов, формула примет вид:

clip_image064

где clip_image066 — теплоотдача отопительного прибора в отапливаемое поме­щение, определяется по формуле:

clip_image068

где clip_image070 — теплопотребность помещения, равная его теплопотерям за вычетом теплопоступлений, Вт; clip_image072 — суммарная теплоотдача от­крыто проложенных в пределах помещения стояков, подводок, к ко­торым непосредственно присоединен прибор (коэффициент 0,9 учи­тывает долю теплового потока от теплопроводов, полезную для поддержания температуры воздуха в помещении)

С учетом выражения clip_image074 формула clip_image076 приобре­тает вид:

clip_image078

Суммарную теплоотдачу теплопроводов clip_image072[1], Вт, можно определить по формуле:

clip_image080

Где clip_image082, clip_image084, и clip_image086 – соответственно коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К, наружный диаметр, м, и длина, м, отдельных теплопроводов; clip_image088 и clip_image090 — температура теплоносителя и воздуха в помещении, град.

На практике теплоотдачу от теплопроводов опреде­ляют но упрощенной формуле:

clip_image092

При этом используются таблицы справочников, где даны значения clip_image094 и clip_image096 — теплоотдачи 1 м вертикально и горизонтально проложенных труб, Вт/м, исходя из их диаметра и разности температур clip_image098; clip_image100 и clip_image102 — дли­на вертикальных и горизонтальных теплопроводов в пре­делах помещения, м.

В формуле
clip_image078[1]

clip_image104 — коэффициент учета дополни­тельного теплового потока устанавливаемых отопитель­ных приборов за счет округления сверх расчетной вели­чины (принимается по табл. 8.2); clip_image106 — коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений (принимается по табл. 8.3).

Таблица 8.2. Значения коэффициента clip_image108

clip_image110

Примечание. Для отопительных приборов помещения с номи­нальным тепловым потоком более 2,3 кВт следует принимать вместо clip_image104[1], коэффициент clip_image112

Таблица 8.3. Значения коэффициента clip_image106[1]

clip_image114

Расчетное число секций чугунных радиаторов опре­деляют по формуле:

clip_image116

где clip_image118 — площадь поверхности нагрева одной секции, м2, зависящая от типа радиатора, принятого к установке в помещении (принима­ется по табл. 8.1); clip_image120 — коэффициент, учитывающий способ установ­ки радиатора в помещении (рис. 8.13), при открытой установке:

clip_image122

Рис. 8.13. Различные способы д) установки отопительных прибо­ров

clip_image124 — коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе и принимаемый для радиаторов типа МС-140 равным: при числе секций от 3 до 15 — 1, от 16 до 20 — 0,98, от 21 до 25 — 0,96, а для остальных чугунных радиаторов вычисляется по формуле:

clip_image126

Поскольку расчетное число секций по формуле редко получается целым, то его приходится округлять для получения числа секций clip_image128, принимаемых к уста­новке. При этом допускают умень­шение теплового потока clip_image130 не более чем на 5 % (но не более чем на 60 Вт). Как правило, к установке прини­мают ближайшее большее число секций радиатора.

Для всех остальных отопительных приборов clip_image132.

Если к установке приняты панельный радиатор типа РСВ1 и РСГ2 или конвектор с кожухом определенной площади clip_image118[1], м2, то их число (размещаемых в помещении открыто) составит:

clip_image134

Число конвекторов без кожуха или ребристых труб по вертикали и в ряду по горизонтали определяют по формуле:

clip_image136

где clip_image138 — число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор; clip_image118[2] площадь одного элемента конвектора или одной ребристой трубы, м2

В процессе определения необходимой площади по­верхности отопительных приборов исходные и получае­мые данные вписывают в бланк (табл. 8.4).

Таблица 8.4. Расчет отопительных приборов

clip_image140

clip_image142

В течение отопительного периода изменяются теплопотери помещений, так как изменяется температура наружного воздуха, воздействуют ветер и солнечная радиация, а также изменяются бытовые и технологиче­ские тепловыделения. Для приведения теплоотдачи приборов, установленных в отдельных помещениях, в соответствие с потерями теплоты необходимо изменять как количество воды, проходящей через приборы, так и ее температуру, т.е. качественно и количественно регу­лировать системы отопления. Качественное регулирова­ние достигается изменением температуры воды, подава­емой в отопительные приборы из теплового центра (ко­тельной, ТЭЦ). Это — центральное регулирование. Количественное местное регулирование теплоотдачи при­боров осуществляется изменением количества воды, по­ступающей в прибор, для чего в двухтрубных системах применяют краны двойной регулировки (см. рис. 7.12,г), трехходовые краны (КРТП и КРПШ рис. 7.12, е) при­меняют на подводках к приборам однотрубных систем водяного отопления.

clip_image144

Рис. 7.12. Запорно-регулирующая арматура

а — вентиль: б — вентиль с косым шпинделем: в — кран пробковый сальнико­вый; г — кран двойной регулировки шиберного типа КРДШ: 1 — корпус: 2 — регулировочное окно: 3 — шибер; 4 — поворотная втулка: 5 — прокладка; 6 — закрепительная гайка; 7 — риска на втулке; 8 — гайка сальника: 9 — крышка; 10 — винт; 11 — ручка; 12 — резьбовой шпиндель; 13 — сальниковое уплотнение; 14 — паз во втулке; д — края регулирующий с дроссельным устройством: 1 — сборка корпуса муфтового запорного вентиля clip_image146 со шпинделем, крыш­кой, накидной гайкой и рукояткой: 2 — калиброванная диафрагма; 3 — запорно-регулирующий клапан: е — кран регулирующий трехходового типа КРТП: 1 — корпус: 2 —заслонка; 3 — крышка; 4 — прокладки: 5 — гайка сальника; 6 — рукоятка; 7 — крышка-указатель; 8 — винт с шайбой; 9 — сальниковое уп­лотнение

Регулировочные краны устанавливают для проведе­ния двух не зависящих одна от другой стадий регули­рования: монтажной — в период наладки и пуска си­стемы и эксплуатационной — во время эксплуатации системы. Регулировочные краны не устанавливают у приборов, размещаемых в лестничных клетках и в дру­гих местах, где вода может замерзнуть. Не допускается установка запорно-регулировочной арматуры на «сце­пках» приборов. Для конвекторов с воздушными регули­рующими клапанами установку регулирующей армату­ры на подводках согласно не предусматривают.

В системах парового отопления предел качественно­го регулирования весьма ограничен, поэтому в этих си­стемах применяется центральное и местное количест­венное регулирование: при изменении температуры наружного воздуха меняется количество пара, поступа­ющего в систему, либо пар подается с определенным перерывом (регулирование «пропусками»).

В последние годы стали применять регулирующие устройства автоматического воздействия. Они автома­тически перекрывают вентили на теплопроводах при повышении температуры в помещении и вновь открыва­ют их при понижении температуры.

К.В. Тихомиров, Э.С. Сергеенко

«Теплотехника. Теплогазоснабжение и вентиляция»

6 Комментарии

  1. Елена

    Спасибо Вам за эту статью, она мне помогла при расчетах. Я пишу диплом и тема такова: Реконструкция системы отопления, в своем дипломе я заменила чугунные радиаторы М140А на биметаллические. И у меня везде возникает проблема с различными коэффициентами, ведь нигде ничего не сказано про конкретно эти радиаторы. Допустим как я могу узнать площадь поверхности нагрева секции, если в наименовании прибора не указано именно ДЛЯ биметаллических радиторов. Мне пришлось уравнить их к М140-108. Если у Вас есть какая-то информация про коэффициенты именно для моих радиаторов, ответьте пожалуйста на эти комментарии. Заранее спасибо.

  2. admin (Автор записи)

    Здравствуйте, Елена!
    А какие именно коэффициенты вас смущают? Коэффициент β1 — зависит от мощности радиатора, β2 — в принципе в вашем случае подойдет коэффициент от стального панельного радиатора, β3 = 1 для всех типов отопительных приборов, кроме чугунных радиаторов, β4 — учитывает влияние способа установки радиатора, лично мое мнение, что можно воспользоваться этими коэффициентами при расчете.
    Возможно я ошибаюсь, может кто-нибудь более компетентный подскажет по этой проблеме? Вопрос на самом деле очень интересный…
    Постараюсь еще поискать ответ на этот вопрос в литературе, если что найду, то отпишусь…

  3. Константин С

    Располагая величиной … , можно определить расчетную плотность теплового потока отопительного прибора … , Вт/м2, для условий работы, отличных от стандартных, по формулам:

    а) для теплоносителя — воды…

    Далее формула в которой не ясно как найти 1+n а также p

  4. Рустем

    Здравствуйте! Нуждаюсь в вашей помощи.
    Можете ли помочь с решением задачи:
    Определить площадь поверхности теплопередачи секции пастеризации пластинчатого теплообменника при подаче молока с производительностью 10 т/ч. Начальная температура молока составляет 64 С, температура пастеризации 76 С. Начальная температура горячей воды равна 78 С. В расчетах принять зазор между пластинами 2 мм, коэффициент кратности расхода воды 3.

  5. Владимир

    По поводу коэффициентов обращаться надо в фирмы-производители радиаторов. Уважающие себя компании размещают на сайтах документы со всеми необходимыми характеристиками. Например, фирма RIFAR. Она как раз биметаллическими радиаторами занимается.

  6. Евгений

    Здравствуйте! Скажите,пожалуйста, возможно ли увеличить тепловую мощность отопительного прибора увеличением расхода теплоносителя? Заранее спасибо.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Spam Protection by WP-SpamFree