Визначення необхідної поверхні нагрівальних приладів

 

Площу поверхні нагрівальних приладів у даний час вимірюють тільки у квадратних метрах. Для розрахунку насамперед необхідно визначити розмір теплового потоку нагрівального приладу, обумовлений його поверхневою густиною, тобто значенням теплового потоку , переданого від теплоносія в навколишнє середовище через 1 м² площі поверхні приладу.

Як випливає з основного рівняння теплопередачі, густина теплового потоку приладів, що є добутком коефіцієнта теплопередачі і температурного напору, залежить від тих самих чинників, що й коефіцієнт теплопередачі. Тому на практиці для спрощення розрахунків густину теплового потоку опалювального приладу визначають з урахуванням усіх чинників одразу. Для цього використовують так звану номінальну густину теплового потоку.

Номінальну густину теплового потоку , Вт/м² одержують шляхом теплових випробувань нагрівального приладу для стандартних умов роботи в системі водяного опалення, коли середній температурний напір , витрата води в приладі становить , а атмосферний тиск .

У цих стандартних умовах відносна витрата води в приладі є відношенням дійсної витрати води в приладі до номінальної витрати, прийнятої при теплових випробуваннях.

Стандартний температурний напір (в якості теплоносія – вода), при якому проводяться теплові випробування опалювальних приладів, одержано за формулою:

,

(7.1)

 

де – температура вхідної зверху в прилад води;

– температура вихідної знизу води;

– температура повітря у приміщенні.

 

Значення номінальної густина теплового потоку, Вт/м², основних видів нагрівальних приладів подано у табл. 7.1.

При наявності величини можна визначити розрахункову густину теплового потоку нагрівального приладу , Вт/м², для умов роботи, відмінних від стандартних, для теплоносія води, за формулою:

 

,

(7.2)

 

де – номінальна густина теплового потоку нагрівального приладу в стандартних умовах роботи, Вт/м²;

– температурний напір, рівний різниці півсуми температур теплоносія на вході й виході нагрівального приладу і температури повітря приміщення: , °С;

– дійсна витрата води в нагрівальному приладі, кг/с:

 

 

де – коефіцієнт, що враховує схему приєднання нагрівального приладу та зміни показника ступеня в різних діапазонах витрати теплоносія (приймають по табл. 7.1).

Якщо відома поверхнева густина теплового потоку нагрівального приладу , Вт/м², то тепловий потік приладу , Вт, пропорційний площі його нагрівальної поверхні, складе:

 

,

(7.3)

 

Звідси розрахункова площа , м², нагрівального приладу незалежно від виду теплоносія:

 

,

(7.4)

 

При врахуванні додаткових чинників, що впливають на тепловіддачу приладів, формула (7.4) приймає вид:

 

,

(7.5)

 

де – тепловіддача нагрівального приладу в опалювальне приміщення, визначається за формулою:

 

,

(7.6)

 

де – теплопотреба приміщення, рівна його тепловтратам за відрахуванням теплопостачань, Вт;

– сумарна тепловіддача відкрито прокладених у межах помешкання стояків, підводок, до яких безпосередньо приєднаний прилад;

– коефіцієнт, що враховує частку теплового потоку від теплопроводів, корисну для підтримки температури повітря у приміщенні.

З урахуванням виразу (7.5) формула (7.6) набуває виду:

 

,

(7.7)

 

де – коефіцієнт урахування додаткового теплового потоку встановлюваних опалювальних приладів за рахунок округлення понад розрахункового розміру (приймається по табл. 7.4);

– коефіцієнт урахування додаткових тепловтрат нагрівальними приладами в зовнішніх огородженнях (приймається по табл. 7.5).

 

Тепловіддачу від теплопроводів визначають за спрощеною формулою:

 

,

(7.8)

 

де і – тепловіддача 1 м вертикально і горизонтально прокладених труб, Вт/м, виходячи з їх діаметра і різниці температур , (можна визначити по табл. 7.3);

і – довжина вертикальних і горизонтальних теплопроводів у межах приміщення, м.

 

Розрахункове число секцій чавунних радіаторів визначають за формулою:

 

,

(7.9)

 

де – площа поверхні нагрівання однієї секції, м² (приймається по табл. 7.1);

– коефіцієнт, що враховує число секцій в одному радіаторі типу МС-140 рівний: 1, 0 (при числі секцій від 3 до 15), 0, 98 (від 16 до 20), 0, 96 (від 21 до 25), а для інших чавунних радіаторів обчислюється за формулою:

 

,

(7.10)

 

– коефіцієнт, що враховує спосіб установки радіатора в приміщенні (рис. 7.9), при відкритій установці .

 

Таблиця 7.3 – Тепловіддача 1 м труби, Вт/м, відкрито прокладених трубопроводів (вертикальних – чисельник, горизонтальних – знаменник) систем водяного опалення

, °С	Умовний діаметр, мм	Тепловіддача 1м труби, Вт/м, при , °С, через 1°С

 

Продовження таблиці 7.3

 

Продовження таблиці 7.3

 

Таблиця 7.4 – Значення коефіцієнта

Крок номенклатурного ряду нагрівальних приладів, кВт
0, 15	1, 03
0, 18	1, 04
0, 21	1, 06
0, 24	1, 08
0, 30	1, 13

 

Оскільки розрахункове число секцій за формулою (7.9) рідко виходить цілим, то його слід округляти до одержання числа секцій, прийнятих до установки. При цьому дозволяється зменшення теплового потоку не більш ніж на 5% (але не більш ніж на 60 Вт). Як правило, до установки приймають найближче секцій радіатора.

 

Таблиця 7.5 – Значення коефіцієнта

Нагрівальний прилад	Значення при установці приладу
понад зовнішньою стіною, у тому числі під світловим прорізом	у скління світлового понад прорізу
Радіатор: чавунний секційний стальний панельний	1, 02 1, 04	1, 07 1, 10
Конвектор: з кожухом без кожуха	1, 02 1, 03	1, 05 1, 07

 

Рисунок 7.9 – Розміщення опалювальних приладів:

а) – у декоративній шафі; б) – у глибокій ніші; в) – у спеціальному укритті; г) – за щитом; д) – у два яруси

 

У процесі визначення необхідної площі поверхні нагрівальних приладів вихідні й одержувані дані заносять у бланк (табл. 7.6).

 

Таблиця 7.6 – Розрахунок нагрівальних приладів

№ приміщення

Теплова потужність, , Вт

Темпе-ратура повітря в приміщенні, , º С

Темпе-ратура теплоносія на вході, , º С

Темпе-ратура теплоносія на виході, , º С

Темпе-рату-рний напір, , º С

Витрата теплоносія, , кг/г

Розра-хункова густина, , Вт/м2

Поправочні коефіцієнти

Тепло-віддача теплопроводів, , Вт

Qпр = Qпотр – 0, 9 Qтр, Вт

Розра-хункова площа приладу, , м2

Поправочні коефіцієнти

Розра-хункове число секцій,

Наста-новне число секцій,

Приклад 7.1. Виконати розрахунок нагрівальних приладів стояка однотрубної системи водяного опалення з верхнім розведенням і зміщеними замикаючими ділянками. Теплові навантаження приладів зазначені на рис. 7.10.

На приладах встановлені крани подвійного регулювання. Тип приладу МС-140-108. Нагрівальні прилади до стояка приєднані за схемою " зверху-вниз". Температурний перепад у стояку – 100÷ 70º С, температура опалювальних приміщень – 18º С.

Теплове навантаження стояка:

 

 

Витрата води, що проходить через стояк:

 

,

 

де – перепад температури в стояку;

– коефіцієнт урахування додаткового теплового потоку встановлюваних нагрівальних приладів за рахунок округлення понад розрахункового розміру (приймається по табл. 7.4);

– коефіцієнт урахування додаткових тепловитрат нагрівальними приладами в зовнішніх огородженнях (приймається по табл. 7.5).

 

Тоді

Маючи та , підбираємо (додаток Ж).

Швидкість руху води в стояку:

 

 

Знаючи і , визначаємо коефіцієнт затікання , (додаток М).

Рисунок 7.10 – Теплові навантаження приладів

 

Витрата води через нагрівальний прилад:

 

або

Температура води, що входить у прилад:

 

, º С

 

де – температура гарячої води, що надходить у стояк ;

– кількість тепла, що витрачається вище розташованими нагрівальними приладами стояка, Вт;

– температура охолодженої води, що виходить із стояка .

;

;

;

;

.

 

Температурний напір:

 

, º С,

 

де – температура води на вході в прилад;

– температура води на виході з приладу;

– температура повітря у приміщенні.

;

;

;

;

.

 

Номінальний тепловий потік для нагрівального приладу МС-140-108: , (табл. 7.1).

Одержавши розмір , визначимо розрахункову густину теплового потоку опалювального приладу , Вт/м², для умов роботи, відмінних від стандартних, за формулою:

 

, Вт/м²

 

де – номінальна густина теплового потоку нагрівального приладу при стандартних умовах роботи;

– температурний напір, рівний різниці півсуми температур теплоносія на вході та виході нагрівального приладу і температур повітря приміщення;

– дійсна витрата води в нагрівальному приладі, кг/с;

, – експериментальні значення показників ступеня, приведені у табл. 7.1, , ;