ТЕПЛОВОЇ РОЗРАХУНОК ОПАЛЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ
Тепловий розрахунок приладів полягає у визначенні площі зовнішньої нагрівальної поверхні кожного опалювального приладу. забезпечує необхідний тепловий потік від теплоносія в приміщення. Розрахунок проводиться при температурі теплоносія, яка встановлюється для умов вибору теплової потужності приладів. Для теплоносія пара це температура насиченої пари при заданому його тиску в приладі. Для теплоносія води - максимальна середня температура води в приладі, пов'язана з її витратою.
Теплова потужність приладу. т. е. його розрахункова тепловіддача Qnp, визначається, як відомо, теілопотребностью приміщення за вирахуванням тепловіддачі теплопроводів, прокладених в цьому приміщенні.
Площа теплоотдающей поверхні залежить від прийнятого виду приладу, його розташування в приміщенні і схеми приєднання до труб. Ці фактори позначаються на значенні поверхневої густини теплового потоку приладу.
Якщо поверхнева щільність теплового потоку приладу q np. Вт / м 2 відома, то тепловіддача опалювального приладу Q. Вт, повинна бути пропорційна площі його нагрівальної поверхні
Звідси розрахункова площа Ар. м 2. опалювального приладу незалежно від виду теплоносія
де Qnp - необхідна тепловіддача приладу в дане приміщення.
Qп - теплонеобхідністю приміщення, Вт; Qтр - сумарна тепловіддача прокладених в межах приміщення нагрітих труб стояка (гілки) і підводок, до яких безпосередньо приєднаний опалювальний прилад. а також транзитного теплопроводу, якщо він є в приміщенні, Вт; ? Тр - поправочний коефіцієнт, що враховує частку тепловіддачі теплопроводів, корисну для підтримки заданої температури повітря в приміщенні (? Тр становить при прокладці труб: відкритої - 0,9, прихованої в глухий борозні стіни - 0,5, замонолічених в важкий бетон - 1, 8 (зростання тепловіддачі обганяється збільшенням площі теплоотдающей поверхні)).
Сумарну тепловіддачу теплопроводів Qтр. Вт, знаходять за формулою
де k тр. d н. l - відповідно коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м 2 * ° С), зовнішній діаметр, м, і довжина, м, окремих теплопроводів; t г і t в - відповідно температура теплоносія і повітря в приміщенні, ° С.
Тепловіддачу теплопроводів можна визначити наближено за формулою
з використанням таблиць в довідковій літературі, де дані значення q в і qг - тепловіддачі 1 м відповідно вертикально і горизонтально прокладених труб, Вт / м, що визначаються виходячи з їх діаметра і різниці температури (tг - tв); l в і l г - довжина відповідно вертикальних і горизонтальних теплопроводів в межах приміщення, м.
Раніше в СРСР обчислення за формулою A p = Qnp / qnp і вимір теплоотдающей поверхні всіх опалювальних приладів проводилися в умовних одиницях площі - еквівалентних квадратних метрах (ЕКМ). Еквівалентним квадратним метром вважали площа нагрівальної поверхні приладу з тепловіддачею 506 Вт (435 ккал / ч) при різниці середньої температури теплоносія і повітря (tг - tв) = 64,5 ° С і відносній витраті теплоносія води в приладі Gотн = l, 0. Опалювальних приладів. мають коефіцієнт теплопередачі вище, ніж коефіцієнт теплопередачі еталонного радіатора (раніше випускався секційного радіатора типу Н-136), т. е. гладкотрубним приладів і панельним радіаторів, присвоювалося вимір площі в ЕКМ, що перевищують за величиною їх фізичну площу в м 2. Навпаки, площа теплотехнічне малоефективних приладів (конвекторів, ребристих труб) вимірювалася в ЕКМ, менших за величиною, ніж їх площа в м 2. Подвійне вимір площі опалювальних приладів - в умовних ЕКМ і фізичних м 2 - замінено в 1984 р вимірювань ням площі нагрівальної поверхні тільки в квадратних метрах.
Після визначення розрахункової площі нагрівальної поверхні приладу по каталогу приладів підбирається найближчий торговий його розмір (число секцій або марка панельного радіатора, довжина конвектора, ребристою або гладкою труби). При цьому фактична площа прийнятого до установки приладу виходить, як правило, більше розрахункової (це заздалегідь враховується в тепловіддачі приладу і витраті теплоносія введенням середньостатистичного підвищувального коефіцієнта? 1.
Довжина секційних радіаторів залежить від числа секцій, що складають прилади.
Число секцій радіаторів визначають по формулі
де а1 - площа однієї секції, м 2. типу радіатора, прийнятого до установки в приміщенні;
? 4 - поправочний коефіцієнт, що враховує спосіб установки радіатора в приміщенні;
. 3 - поправочний коефіцієнт, що враховує число секцій в одному радіаторі (. 3 - 1,0 при Ар = 2,0 м 2), який для радіаторів типу М-140 обчислюється за формулою
Секційні радіатори проходять теплові випробування при площі опалювального приладу близько 2,0 м 2. т. Е. В складі семи - восьми секцій, тому отримане значення коефіцієнта теплопередачі справедливо тільки для радіаторів саме таких розмірів. При меншій кількості секцій коефіцієнт теплопередачі щодо підвищується завдяки впливу посиленого теплового потоку крайніх секцій, торці яких вільні для теплообміну випромінюванням з приміщенням, тому розміри радіатора можуть бути кілька скорочені. При більшій кількості секцій вплив крайніх секцій на коефіцієнт теплопередачі зменшується, і розміри радіатора повинні бути дещо збільшені.
Для типів радіаторів з площею однієї секції 0,25 м 2 (в тому числі для еталонного радіатора) коефіцієнт. 3 визначають за формулою
Розрахункове число секцій за формулою (? 3 = 0,97 + 0,06 / Ар) рідко виходить цілим. При виборі цілого числа секцій радіатора допускають зменшення розрахункової площі Ар не більше ніж на 5% (але не більше ніж на 0,1 м 2). Так надходять з метою обмеження відхилення від розрахункової температури в приміщенні (зазвичай прийнятно зниження на 1 ° С в цивільних і на 2 ° С в виробничих будівлях). Тому, як правило, до встановлення приймають більше найближчим число секцій.
Якщо в зовнішній стіні є подоконная ніша, то довжина радіатора повинна бути менше її довжини, по крайней мере, на 400 мм при прямій підводці труб (600 мм - при підведенні з качкою). Зайві секції виділяють в самостійний радіатор.
Довжина сталевих панельних радіаторів визначається розмірами випускаються марок, а не виходить в результаті набору стандартних елементів, як при розрахунку секційних радіаторів. Для збільшення площі опалювального приладу. якщо це необхідно, окремі марки ОДНОБЛОКОВОМУ панельних радіаторів (наприклад, типу РСВ або РСГ) можуть об'єднуватися в блоки, що включають дві паралельно розташовані панелі.
Якщо до установки призначений панельний радіатор певної площі а. м2, то число таких радіаторів, що розміщуються в приміщенні відкрито,
При застосуванні дворядних блоків їх розрахункової площі Ар збільшують, приймаючи відповідно знижений коефіцієнт теплопередачі в порівнянні з коефіцієнтом для однорядною установки радіатора.
Довжина конвекторів з кожухом також визначається розмірами випускаються повністю готових приладів. Наприклад, підлогові конвектори типу «Ритм» випускаються з довжиною кожуха 1000 і 1500 мм. Настінні конвектори типів «Комфорт-20» і «Унівсрсал-20» різних марок відрізняються по довжині одна від одної на 100 мм (типу «Універсал-С» - на 50 мм).
Число елементів конвекторів без кожуха або ребристих труб в ярусі по вертикалі і в ряду по горизонталі визначають по формулі
де n - число ярусів і рядів елементів, що становлять прилад; a1 - площа одного елемента конвектора або однієї ребристою труби прийнятої довжини, м 2.
Передбачуване число ярусів і рядів елементів, а також схему з'єднання їх між собою слід заздалегідь враховувати при визначенні розрахункової площі опалювального приладу (з подальшою перевіркою).
Довжина гріючої труби 1, м, в ярусі або в ряду гладкотрубний приладу складе
де? 4 - поправочний коефіцієнт, що враховує наявність декоративного укриття труб;
n - число ярусів або рядів гріючих труб, що становлять прилад; а 1 - площа 1 м відкритої горизонтальної труби прийнятого діаметра, м 2 / м.
При округленні дробового розрахункового числа елементів або приладів до цілого числа допустимо, як і для радіаторів, зменшувати А не більше ніж на 5% (але не більше ніж на 0,1 м 2).
Визначимо число секцій чавунного радіатора типу М-140А, що встановлюється на верхньому поверсі біля зовнішньої стіни без ніші під підвіконням (на відстані від нього 40 мм) в приміщенні висотою 2,7 м при Qn = 1410 Вт і tв = 18 ° С, якщо радіатор приєднується до однотрубної проточно-регульованим стояку Dy 20 (з краном типу КРТ на підводці довжиною 0,4 м) системи водяного опалення з верхнім розведенням при tг = 105 ° с і витраті води в стояку Gст = 300 кг / год. Вода в прямому трубопроводі охолоджується до розглянутого стояка на 2 ° С.
Середня температура води в приладі.
tср = (105 - 2) - 0,5 * 1410 * 1,06 * 1,02 * 3,6 / (4,187 * 300) = 100,8 ° С.
Щільність теплового потоку радіатора при. tср = 100,8 - 18 = 82,8 ° С (зміна витрати води в радіаторі від 360 до 300 кг / год практично ні впливає на q np)
Q пр = 650 (82,8 / 70) 1 + 0,3 = 809 Вт / м2.
Тепловіддача вертикальних (1в = 2,7 - 0,5 = 2,2 м) і горизонтальних (1г = 0,8 м) труб Dy20 за формулою Qтр = q в * l в + q г * l г
Qтр = 93 * 2,2 + 115 * 0,8 = 296 Вт.
Ар = (1410 - 0,9 * 296) / 809 = 1,41 м 2.
Розрахункове число секцій радіатора М-140А за формулою при площі однієї секції 0,254 м 2 (. 4 = 1,05. 3 = 0,97 + 0,06 / 1,41 = 1,01 за формулою. 3 = 0,97 + 0,06 / Ар)
N = (1,41 / 0,254) * (1,05 / 1,01) = 5,8 секції.
Приймаються до установки 6 секцій.
Визначимо марку відкрито встановленого настінного конвектора з кожухом типу КН-20к «Універсал-20» малу глибину за умовами прикладу 4.1 (однотрубний стояк - проточний, т. Е. Без крана у приладу).
Середня температура води в приладі.
tcp = (105 - 2) - 0,5 * 1410 * 1,04 * 1,02 * 3,6 / (4,187 * 300) = 100,9 ° С.
Номінальна щільність теплового потоку для конвектора «Універсал-20» становить 357 Вт / м 2. У нашому випадку. tcp = 100,9 -18 = 82,9 ° С (більше 70 ° С) і Gnp = 300 кг / год (менше 360 кг / год). Тому перераховуємо значення щільності теплового потоку конвектора за формулою qпр = Qном (? Tср / 70) 1 + n (Gпр / 360) p
qnp = 357 (82,9 / 70) 1 + 0,3 (300/360) 0,07 = 439 Вт / м 2.
Тепловіддача вертикальних (? В = 2,7 м) і горизонтальних (1г - = 0,8 м) труб Dy 20 по формулі Qтр = q в * l в + q г * l г
Qтр = 93 * 2,7 + 115 * 0,8 = 343 Вт.
Приймаються до установки один кінцевий конвектор «Універсал-20» з кожухом малої глибини марки КН 230-0,918к площею 2,57 м 2 (довжина кожуха 845 мм, монтажний номер У5).
Визначимо довжину і число ребристих чавунних труб, які встановлюються відкрито в два яруси, в системі парового опалення, якщо надлишковий тиск пара в приладі 0,02 МПа
(Tнac = 104,25 ° С), t в = 15 ° С, Qп = 6500 Вт, Q тр = 350 Вт.
Різниця температури за формулою. tн = t нас - t в;
tн = 104,25- 15 = 89,25 ° С.
Щільність теплового потоку опалювального приладу отримаємо при коефіцієнті теплопередачі ребристих чавунних труб, встановлених одна над іншою, к = 5,8 Вт / (м2- ° С):
Розрахункова площа приладу з ребристих труб за формулою A p = Qnp / qnp
Ар = (6500 - 0,9 * 350) / 518 = 11,9 м 2.
Число ребристих труб в одному ярусі, задаючись довжиною випускаються труб 1,5 м, які мають площу нагрівальної поверхні 3,0 м 2. отримаємо за формулою N = Ap / (n * a1)
N = 11,9 / (2 * 3,0) = 2 шт.
Приймаємо щодо встановлення в кожному ярусі по два послідовно з'єднаних чавунних ребристих труби довжиною 1,5 м. Загальна площа нагрівальної поверхні опалювального приладу з чотирьох ребристих труб
А = 3,0 * 2 * 2 = 12,0 м 2.