Теплотехнічні характеристики (коефіцієнт теплопередачі, щільність теплового потоку), тепловий
Технічні дані опалювальних приладів
Коефіцієнт теплопередачі опалювального приладу
Тепловий потік від теплоносія – води або пари – передається в приміщення через стінку опалювального приладу. Інтенсивність теплопередачі характеризують коефіцієнтом теплопередачі kпр, який виражає щільність теплового потоку на зовнішній поверхні стінки, віднесеного до різниці температури теплоносія та повітря, розділених стінкою. Термін «щільність» у цьому випадку застосовується до теплового потоку, що передається через одиницю площі зовнішньої поверхні опалювального приладу.
Коефіцієнт теплопередачі приладу kпр, Вт/(ма -°С), чисельно дорівнює величині, зворотній опору Rпр теплопередачі від теплоносія через стінку приладу в приміщення:
Величина Rпр складається з опору теплообміну Rв на внутрішній поверхні стінки приладу, термічного опору стінки Rст та опору теплообмінуR н назовнішньої поверхні приладу Aпр:
Процес теплоперенесення від теплоносія до приміщення здійснюється: від теплоносія до стінки приладу - конвекцією та теплопровідністю, через стінку - тільки теплопровідністю, а від стінки до приміщення - конвекцією, радіацією та теплопровідністю. У складному випадку теплопередачі основним явищем здебільшого є конвекція.
Коефіцієнт конвективного теплообміну в шарі повітря (зовні) значно менше, ніж у шарі води або пари (всередині приладу), тому опір зовнішньому теплообміну Rн для опалювального приладу порівняно великий. Отже, для збільшення теплового потокунеобхідно розвивати зовнішню поверхню опалювального приладу. У приладах це виконують створенням спеціальних виступів, припливів та ребра. Однак, при цьому зменшується коефіцієнт теплопередачі.
Розглянемо доданки вирази (4.7) стосовно опалювального приладу з дещо розвиненою площею зовнішньої поверхніAпр у порівнянні з площею внутрішньої поверхні Aв.
Опір теплообміну на внутрішній поверхні, віднесений до площі зовнішньої поверхні приладу, тобто до розрахункового вимірювача (відношення площ дорівнюєAпр/Aв)» становить
Rв = (4.8)
Коефіцієнт теплообміну на внутрішній поверхні приладу αв змінюється в широких межах залежно від
від виду теплоносія: найбільших значень він досягає при парі, при воді його значення залежить в основному від швидкості руху води та її температури.
Термічний опір стінки чавунного та сталевого опалювального приладу без урахування забруднення, фарбування та спеціального ребра його зовнішньої поверхні становить
Rст = (4.9)
Термічний опір стінки разом з опором теплообміну на внутрішній поверхні стінки обумовлюють зниження температури зовнішньої поверхні приладів у порівнянні з температурою теплоносія. З рис. 4.14 видно, що у середній за висотою частини чавунного секційного радіатора температура поверхні відрізняється від температури теплоносія щонайменше ніж 7—8 °З.
Опір теплообміну на зовнішній поверхні приладу визначають за формулою
Де αH –коефіцієнт теплообміну на зовнішній поверхні, αH= αК+ αЛ (конвективний та променистий теплообмін)
Щільність теплового потоку опалювального приладу
Залежно від значення коефіцієнтатеплопередачі та розмірів опалювального приладу змінюється його загальний тепловий потік. Величина загального теплового потоку обумовлена його поверхневою щільністю, тобто значенням питомого теплового потоку, що передається від теплоносія через 1 м 2 площі приладу в навколишнє середовище.
Номінальну щільність теплового потоку qном, Вт/м 2 отримують для стандартних умов роботи приладу в системі водяного опалення, коли середня різниця температури, як вже відомо, ∆tСР=70°С і витрата теплоносія води в приладі становить 360 кг/год (0 1 кг/с).
У цих стандартних умовах відносна витрата води у приладі G=1,0. Стандартна різниця температури при теплоносії воді, обрана за розрахункову для порівняння теплотехнічних показників опалювальних приладів: ∆tСР = 0,5 (105-1-70) - 18 = 70 0 С,
коли температура входить у прилад води tВХ = 105 ° С, що виходить t ВИХ = 70 0 С і температура повітря в приміщенні tв = 18 е С.
Наведемо значення номінальної щільності теплового потоку qном Вт/м 2 деяких типів опалювальних приладів (за даними НДІ санітарної техніки):
для радіаторів чавунних секційних типу МС-90-108 790
» » Сталевих панельних типу РСВ. . . 730
чавунних секційних типу М-140АО 595
конвекторів з кожухом типу «Універсал-20» . . 357
чавунних ребристих труб. 388
Видно значну теплотехнічну перевагу радіаторів у порівнянні з конвекторами.
Якщо відомий номінальний тепловий потік приладу (з урахуванням схеми його приєднання до труб), то розрахункова щільність теплового потоку qпр, Вт/м 2 в конкретних умовах роботи його в системі опалення складе:
для теплоносія пари при заданій різниці температури ∆t н:
qп = qном
дл-я теплоносіяводи при заданих різницях температури А/ср та витраті води Опр
qп = qном
Значення експериментальних числових показників n та p наведені у довідковій літературі.
Тепловий розрахунок опалювальних приладів
Тепловий розрахунок приладів полягає у визначенні площі зовнішньої нагрівальної поверхні кожного приладу, що забезпечує необхідний тепловий потік від теплоносія до приміщення. Розрахунок проводиться за температури теплоносія, що встановлюється для умов вибору теплової потужності приладів. Для теплоносія пари це температура насиченої пари при заданому його тиску в приладі. Для теплоносія води це максимальна середня температура води в приладі, пов'язана з її витратою.
Теплова потужність приладу, тобто його розрахункова тепловіддача Qпр, визначається, як відомо, теплопотребою приміщення за вирахуванням тепловіддачі теплопроводів, прокладених у цьому приміщенні. Площа тепловіддаючої поверхні залежить від прийнятого виду приладу, його розташування у приміщенні та схеми приєднання до труб. Ці фактори відбиваються на значенні поверхневої густини теплового потоку приладу.
Якщо поверхнева щільність теплового потоку приладу qпр, Вт/м 2 відома, то тепловіддача опалювального приладу Qпр, Вт повинна бути пропорційна площі його нагрівальної поверхні
Звідси розрахункова площа АР, м 2 , опалювального приладу незалежно від виду теплоносія
де Qпр - необхідна тепловіддача приладу в приміщення, що розглядається:
Qп - теплопотреба приміщення, Вт; Qтр - сумарна тепловіддача прокладених у межах приміщення нагрітих труб стояка
(гілки) та підводок, до яких безпосередньо приєднаний прилад, а також
транзитного теплопроводу, якщо він є у приміщенні; βтр -поправочний коефіцієнт, що враховує частку тепловіддачі теплопроводів, корисну підтримки заданої температури повітря у приміщенні; βтр складає при прокладанні
віджоргтої - 0,9, прихованої в глухій борозні стіни - 0,5, замоноліченої у важкий бетон - 1,8 (зростання тепловіддачі
пояснюється збільшенням площі тепловіддаючої поверхні).
Тепловіддачу теплопроводів можна визначити приблизно за формулою
з використанням таблиць у довідковій літературі, де дано значення qВі qГ-тепловіддачі 1 м вертикально і горизонтально прокладених труб, Вт/м, виходячи з їх діаметра і різниці температури (tТ - t г); lB, lГ-довжина вертикальних і горизонтальних теплопроводів в межах приміщення, м.м.
Довжина чавунних секційних радіаторів залежить від кількості секцій, що становлять прилади.
Число секцій чавунних радіаторів визначають за формулою
N=
деа1- площа однієї секції, м 2 типу радіатора, прийнятого до установки в приміщенні; β4 - поправочний коефіцієнт, що враховує спосіб встановлення радіатора у приміщенні; при відкритій установці 4 = 1,0; при встановленні з декоративними гратами слід забезпечувати β 4 = 1,0 при Ар = 2,0 м 2); для радіаторів типу М-140 обчислюється за формулою
Для типів радіаторів із площею однієї секції 0,25 м 2 (у тому числі для еталонного радіатора) коефіцієнт β з визначають за формулою
Довжина сталевих панельних радіаторів визначається розмірами марок, що випускаються, а не виходить в результаті набору стандартних елементів як при розрахунку секційних радіаторів. Для збільшення площі приладу, якщо це необхідно, окремі марки панельних радіаторів можуть об'єднуватися в блоки, що включають дві паралельні панелі.
Якщо до установки призначений панельнийрадіатор типу РСВ або РСГ певної площі Ям 2 то кількість таких радіаторів, що розміщуються в приміщенні відкрито,
Довжина конвекторів з кожухом також визначається розмірами готових приладів, що випускаються повністю. Число елементів конвекторів без кожуха або ребристих труб у ярусі по вертикалі та ряду по горизонталі визначають за формулою
деп— число ярусів та рядів елементів, що становлять прилад; а1 - площа одного елемента конвектора або однієї ребристої труби прийнятої довжини, м 2 .
Довжина труби, що гріє, в ярусі або в ряду гладкотрубного приладу складе
де β4 поправочний коефіцієнт, що враховує наявність декоративного укриття труб [див. пояснення до формули (4.30)];п- число ярусів або рядів труб, що гріють, складових прилад;а1— площа 1 м відкритої горизонтальної труби прийнятого діаметра,
Регулювання теплоотадчі опалювальних приладів
Розрізняють два види регулювання тепловіддачі опалювальних приладів у процесі роботи: якісне та кількісне.
Якісне регулювання досягається зміною температури теплоносія, що подається до системи опалення. Якісне регулювання за місцем здійснення може бути центральним, що проводиться на тепловій станції, та місцевим, що виконується в тепловому пункті будівлі.
У системі парового опалення межі якісного регулювання обмежені і таке регулювання зазвичай не проводиться.
Кількісне регулювання теплопередачі приладів здійснюється зміною кількості теплоносія (води або пари), що подається в систему чи прилад. За місцем проведення може бути як центральним, а й індивідуальним, тобто. виконуваним у кожного опалювального приладу.
Використання поняття «коефіцієнт затікання» під часгідравлічного розрахунку різних систем водяного опалення Фактори, що впливають на величину коефіцієнта в системі опалення із замикаючими ділянками. Способи визначення коефіцієнта затікання.