Определение площади поверхности и числа элементов отопительных приборов

Площадь поверхности отопительных приборов измеряют в настоящее время только в . Для расчета прежде всего необходимо определить величину теп­лового потока отопительного прибора, обусловленного его поверхностной плотностью, т. е. значением теплового потока , передаваемого от теплоносителя в окружа­ющую среду через 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 . Для этого используют так называемую номи­нальную плотность теплового потока.

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

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

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

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

Таблица 8.1 Основные технические данные некоторых отопительных приборов

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

а) для теплоносителя — воды

Где — номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м2, – температурный напор, равный разности полусуммы температур теплоносителя на входе и выходе отопительного прибора и температуры воздуха помещения , — действительный расход воды в отопительном приборе, кг/с, ; , p — экспериментальные значения показате­лей степени, приведены в табл. 8.1; — 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

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

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

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

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

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

где — теплопотребность помещения, равная его теплопотерям за вычетом теплопоступлений, Вт; — 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 формула приобре­тает вид:

Суммарную теплоотдачу теплопроводов , Вт, можно определить по формуле:

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

На практике теплоотдачу от теплопроводов опреде­ляют но упрощенной формуле:

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

В формуле

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

Таблица 8.2. Значения коэффициента

Примечание. Для отопительных приборов помещения с номи­нальным тепловым потоком более 2,3 кВт следует принимать вместо , коэффициент

Таблица 8.3. Значения коэффициента

Расчетное число секций чугунных радиаторов опре­деляют по формуле:

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

Рис. 8.13. Различные способы (а—д) установки отопительных прибо­ров

— 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:

Поскольку расчетное число секций по формуле редко получается целым, то его приходится округлять для получения числа секций , принимаемых к уста­новке. При этом допускают умень­шение теплового потока 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 .

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

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

где — число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор; — 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

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.

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 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»