Теплотехнічний розрахунок опалювальних приладів

У курсовій роботі достатньо розрахувати опалювальні прилади донного стояка, що входить в основний циркуляційний контур. У розглянутій системі опалення (см.рис.2.4.) необхідно розрахувати стояк Ст.1. Підготовка стояка до розрахунку полягає в нумерації опалювальних приладів по ходу руху теплоносія і вказівці теплового навантаження кожного опалювального приладу, що дорівнює втрат теплоти приміщенням.

Для спрощення розрахунку приймемо такі припущення: не враховувати охолодження теплоносія в трубах і віддачу теплоти в приміщення трубами поверхостояками.

Розраховуємо чавунні секційні опалювальні прилади типу МС-140-108 (дод.1)

проточно-регульованого стояка з триходовими кранами (коефіцієнт затікання α=1).

Усереднені значення коефіцієнтів затікання α уніфікованих вузлів однотрубних систем опалення з одностороннім приєднанням опалювальних приладів наведені у прил.4.

Температура води на виході з і-го опалювального приладу дорівнює температурі на вході в (і +1) - й опалювальний прилад, º С:

= = - (2.1)

де: ΣQ - сумарна теплова навантаження опалювальних приладів, підключених до стояка на ділянці від розподільної магістралі до розглянутого опалювального приладу включаючи останній, Вт; Q_ст - теплове навантаження стояка, рівна втрат теплоти всіх приміщень, опалювальних аналізованим стояком, Вт; Δ t_сис - перепад температур в системі опалення, º С:

 

t _сис = t_r – t_o, (2.2)

 

де t_r, t_о - розрахункова температура води відповідно гарячої і зворотного.

Тепловий потік однієї секції опалювальних приладів типуМС-140-108, Вт:

 

q_{пр =} q_мом φ₁φ₂ φ₃ , (2.3)

 

де: q_ном - номінальний тепловий потік секції, Вт (приймають за дод.1); φ₁ - поправочний коефіцієнт, що враховує вплив зміни середнього температурного напору:

t_пр = – t_в ;(2.4)

 

φ₁ = ( t_пр/70)ⁿ , (2.5)

де: t^вх, t^вих - температура води відповідно на вході в опалювальний прилад і на виході з нього, º С; t_в - розрахункова температура повітря в приміщенні, º С; φ₂ - поправочний коефіцієнт, що враховує витрату теплоносія G через опалювальний прилад:

 

φ₂ = (G/0,1)^m (2.6)

 

де: n, m - показники ступеня (визначають за додатком 3); G - витрата води через опалювальний прилад (у проточно-регульованих системах дорівнює витраті води через стояк, у даному випадку Q = Q_уч), кг / с:

 

G = , (2.7)

 

де: C = 4190 Дж / (кг º С) - питома теплоємність води; φ₃ - поправочний коефіцієнт, що враховує вплив атмосферного тиску на віддачу теплоти опалювальним приладом [3], можна прийняти φ₃ = 1.

Необхідну кількість чавунних секцій типу МС-140-108 в опалювальному приладі:

 

= β₁ β₂ β₃, (2.8)

 

де: - необхідна теплове навантаження приладу, рівна втрат теплоти приміщенням, Вт; β₁ - коефіцієнт, що враховує напрямок руху і витрати теплоносія в приладі (додаток 3); β₂ - коефіцієнт, що враховує спосіб установки приладу (у разі відкритої установки β₂ = 1); β₃ - коефіцієнт, що враховує кількість секцій в одному опалювальному приладі (при кількості секцій до 5 шт. β₃ = 0,93; від 5 до 10 шт. β₃ = 1,0; понад 10 шт. β₃ =1,03).

Отримане дробову кількість секцій округлюють до цілого числа СР При цьому допускається зменшення необхідної теплового навантаження опалювального приладу - не більше ніж 5% і 60 Вт.

Розрахункова теплове навантаження опалювального приладу:

 

= . (2.9)

Розбіжність розрахункової теплового навантаження з необхідною:

 

Н = 100%. (2.10)

 

Приклад 1. Розрахувати чавунні секційні опалювальні прилади типу МС-140-108 П - образного проточно-регульованого стояка Ст.1 однотрубної системи водяного опалення (див.рис.4); коефіцієнт затікання α; = 1. Теплові навантаження стояка та опалювальних приладів вказані на рис. 2.4. Перепад температур теплоносія Δ t_сис = t_r - t_o = 105-70 = 35 ºС (при розрахунку не враховуємо охолодження води в трубах і віддачу теплоти в приміщення трубами поверхостояків). Кімната кутова; температура повітря в приміщенні t_в = 20 ºС.

Рішення. Температура води на вході в опалювальний прилад 1 дорівнює 105 ºС, на виході з нього і вході в прилад 2 за (2.1.):

= 105 - =101,6 ºС.

Температурний напір опалювального приладу за (2.4.):

t_пр = – 20 = 83,3 ºС

Поправочний коефіцієнт, враховуючи вплив зміни середнього температурного напору за (2.5)

φ₁ = ( /70)^1,25 = 1,24.

 

Витрата теплоносія в стояку за (2.7):

 

G = = 0,0462 кг/с.

 

Поправочний коефіцієнт, що враховує витрату теплоносія в системі за (2.6)

 

φ₂ = (0,0462/0,1)^0,04 = 0,970.

 

Поправочний коефіцієнт, що враховує вплив атмосферного тиску, приймаємо φ₃ = 1.

Тепловий потік однієї секції за (2.3):

q_{пр =} 185·1,24·0,970·1,0 = 222,5 Вт.

 

Необхідну кількість секцій у опалювальному приладі за (2.8):

 

С^тр = ·1,03·1,0·0,93 = 2,8.

 

До встановлення приймаємо три секції.

Розрахункова теплове навантаження опалювального приладу за (2.9):

 

= = 697 Вт.

Дані розрахунку опалювальних приладів типу МС-140-108 стояка Ст.1 при t_в = 20 ºС; t_r = 105 ºС; t_о = 70 ºС; Q_ст = 6780Вт; G_ст = 0,0462 кг/с; q_ном = 185Вт; φ₃ = 1,0; β₂ = 1,0 наведені в табл.1.