Инженерное-обеспечение. Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины Теплогазоснабжение и вентиляция

• Название: Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины Теплогазоснабжение и вентиляция
• Дата: 23.04.2023
• Размер: 6.31 Mb.
• Имя файла: Инженерное-обеспечение.doc
• Тип: Учебное пособие; #1083653
• страница: 8 из 16

3. РАСЧЕТ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ

3.1. Выбор типа отопительных приборов и их расчета

Выбор типа отопительных приборов производится одновременно с выбором системы отопления в соответствии с требованиями норм (см. [2, прил. Д]. Чем выше требования к микроклимату помещений, тем выше требования, предъявляемые к выбору отопительных приборов. Схемы, характеристики и области применения различных приборов приведены в [12].

Рис. 3.1. Чугунный радиатор МС-140-108

обе соединяемые секции, сближая их. Для уплотнения стыков используются прокладки из проолифленного картона или полимерные.

В жилых зданиях допускается применение радиаторов, панелей и конвекторов, а также отопительных элементов, встроенных в стены, перекрытия и полы. Отопительные приборы отдают тепловую энергию помещению конвекцией и тепловым излучением (радиацией). В помещениях с повышенными требованиями к микроклимату следует предусматривать приборы, в которых преобладает теплоотдача излучением – имеется одна или несколько плоских поверхностей, обращенных к помещению. Такими свойствами обладают встроенные в стены и полы греющие панели, стальные радиаторы, современные алюминиевые радиаторы. В помещениях с пониженными требованиями к комфортности воздушной среды (коридоры, лестничные клетки и т. п.) могут использоваться приборы, отдающие тепло преимущественно конвекцией – конвекторы с ребристой поверхностью, ребристые трубы, чугунные радиаторы.

Чугунные радиаторы (рис. 3.1) собираются из отдельных секций с помощью ниппелей из ковкого чугуна, имеющих с одной стороны наружную правую, а с другой стороны – левую резьбу. При вра щении ниппеля он ввертывается одновременно в Стальные радиаторы (рис. 3.2) состоят из двух штампованных стальных листов, соединенных между собой по контуру контактной сваркой и образующих ряд параллельных каналов или один змеевидный канал для прохода теплоносителя. У таких отопительных приборов по сравнению с чугунными радиаторами примерно вдвое меньше масса, они дешевле, требуют меньше затрат при монтаже. Однако вследствие коррозийной способности стали требуется специальная обработка воды, используемой в качестве теплоносителя, что существенно ограничивает область применения стальных радиаторов.

Всё больше находят применение алюминиевые литыерадиаторы (рис. 3.3), у которых габариты меньше (глубина 70–80 мм), чем у чугунных радиаторов (140 мм), и более привлекательный дизайн. Эти радиаторы имеют относительно большую плоскую поверхность, обращенную к помещению, что увеличивает теплоотдачу излучением. Кроме того, в секциях устраиваются узкие вертикальные каналы, в которых возникает естественная тяга нагревающегося воздуха, увеличивается его скорость и теплоотдача конвекцией. Также используются биметаллические радиаторы, в которых внутренние каналы, где протекает теплоноситель, выполнены из стали, а наружная нагревательная часть секций – из алюминия. Наличие стальных элементов позволяет использовать повышенное рабочее давление теплоносителя до 2,5 МПа. Слой алюминия обеспечивает высокую теплопроводность. Биметаллические радиаторы обладают низкой тепловой инерцией, могут быстро менять свою температуру, поэтому с успехом могут применяться в системах с режимом терморегуляции. Тепловая мощность одной секции 0,16–0,20 кВт.



Рис. 3.2. Радиатор стальной Рис. 3.3. Радиатор алюминиевый панельный однорядный РСВ 1-1 Calidor SUPER

Расчет отопительных приборов заключается в определении площади поверхности F_р и числа элементов отопительных приборов. В реальных проектах рассчитываются все отопительные приборы системы, в расчетно-графической работе требуется рассчитать лишь один прибор на стояке, входящем в рассчитанное большое кольцо.

В процессе расчета традиционных чугунных радиаторов в первую очередь определяется расчетная плотность теплового потока отопительного прибораq_пр, Вт/м²:

t^ср  1п G^пр р

q_пр  q_ном  ₇₀  _{  360}_ с_пр, (3.1)

где q_ном– номинальная плотность теплового потока выбранного отопительного прибора при стандартных условиях его работы, Вт/м² (принимается по прил. 9); t_ср –разница между средней температурой теплоносителя в приборе и температурой воздуха в помещении, °С; n, p, с_пр– коэффициенты, зависящие от типа прибора (см. прил. 9); G_пр –расход воды, проходящей через прибор, кг/ч.

Определение параметров в выражении (3.1) производится по следующим формулам:

• 
  для двухтрубной системы
  

Q^пр

G_пр  ;(3.2)

116 (, t_г t₀⁾

• 
  для однотрубной системы
  

G_пр G_ст, (3.3)

где Q_пр – тепловая нагрузка прибора, Вт; t_г и t_о – температура теплоносителя на входе и выходе из прибора, что соответствуют заданным параметрам теплоносителя, в двухтрубной системе они одинаковы для всех приборов;  – коэффициент затекания воды в прибор, зависящий от соотношения диаметров в узле прибора и определяемый по прил. 10; G_ст– расход воды по стояку по данным гидравлического расчета, кг/ч:

 t_ср 0,5t_вх t_выхt_вн, (3.4)

где t_вx, t_вых, t_вн – соответственно температуры теплоносителя на входе и выходе из отопительного прибора, температура воздуха в помещении, °С:

• 
  для двухтрубных систем t_вx = t_г,t_вых = t_о;
  
• 
  для однотрубных t_вx определяют как t_i для участка подачи воды в прибор по формуле (2.7), а t_вых – по следующей формуле
  

Q^пр t_вых  t_вх . (3.5)

1,16G_пр

Расчетная площадь F_р, м², отопительного прибора определяется по формуле

Q^пр β β<sup>1 2

F</sup>_р  .(3.6) qпр

При применении чугунных радиаторов определяют расчетное количество секций, шт., по формуле

р F^р ⁴ , (3.7)

N

f₃

где ₄–коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении; ₃–коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе;f – площадь поверхности нагрева одной секции, м².

Коэффициенты приведены в прил. 10, а площади f – в прил. 11.

При расчете стальных радиаторов или конвекторов по расчетной площади F_р назначается модель прибора (см. прил. 9) для рассчитываемого помещения.

При использовании импортных алюминиевых радиаторов из-за отсутствия определяемых опытным путем коэффициентов для расчета по принятой в России методике допустимо пользоваться методикой производителя. Так, производитель радиаторов Calidor SUPER приводит расчетную тепловую отдачу одной секции с габаритными размерами 577×97×80 мм при стандартных условиях работы (расход теплоносителя при использовании прибора – 0,1 л/с; разница между средней температурой теплоносителя в приборе и температурой воздуха в помещении составляет 70 °С; подача теплоносителя в прибор осуществляется сверху вниз): q_c = 199 Вт; поправочный коэффициент к_т на разницу температур назначается по табл. 3.1. Несовпадение других условий работы со стандартными условиями не учитывается.

Таблица 3.1

Таблица поправочных коэффициентов к_т

tср	кт	tср	кт	tср	кт	tср	кт
40	0,48	49	0,63	58	0,78	67	0,94
41	0,50	50	0,65	59	0,80	68	0,96
42	0,51	51	0,66	60	0,82	69	0,98
43	0,53	52	0,68	61	0,84	70	1,00
44	0,55	53	0,70	62	0,85	71	1,02
45	0,56	54	0,71	63	0,87	72	1,04
46	0,58	55	0,73	64	0,89	73	1,06
47	0,60	56	0,75	65	0,91	74	1,07
48	0,61	57	0,77	66	0,93	75 и более	1,09

Расчетное количество секций в этом случае определяется по формуле

Q ^пр (3.8) N_ .

qkс Т

Пример 3.1. Расчёт отопительных приборов

Исходные данные: здание и система отопления приняты с теми же характеристиками, что и в примере 2.1. В системе отопления приняты к установке секционные радиаторы МС-140-108.

Решение. В рассматриваемом примере представлен расчёт первого по ходу воды нагревательного прибора в угловом помещении 101 на стояке 1. Суммарная теплоотдача двух приборов в помещении 101 равна теплопотерям комнаты, равным 1890 Вт (см. пример 1.1). Так как эти приборы находятся в неравных условиях (один – первый, а другой – последний по ходу воды на стояке), то теплоотдача первого прибора принимается больше – 1090 Вт, второго (шестого по ходу воды) – 800 Вт.

Итак, выполнен расчет для первого прибора. Расход в стояке определен по табл. 2.1 и равен 135 кг/час. Коэффициент затекания воды в прибор определенный по прил. 9, для диаметра 15 мм и скорости 0,2 м/с составляет 0,45. Расход теплоносителя в приборе определяется по формуле (3.3):

G_пр = 0,45 · 135 = 60,75 кг/ч.

Температура воды на входе в первый нагревательный прибор соответствует t_г , t_вых¹ = 105 °С. Температуры воды на входе в остальные приборы стояка соответствуют температурам на участках большого кольца t_i, которые определены в примере 2.1 по формуле (2.7).

Температура на выходе из 1-го прибора, определенная по формуле (3.5), составит: t_вых¹ = 105 – = 89,5 °С.

По формуле (3.4) определяется средняя температура воды в 1-м приборе, разница его температур и внутреннего воздуха составляет:

t_ср¹ = 0,5 (105 + 89,5) – 20 = 77,2 °С.

Подсчитывается расчётная плотность теплового потока по формуле (3.1). Выписываются нужные значения для соответствующего типа отопительного прибора (прил. 9). В этом примере это секционные радиаторы МС-140-108:

пр1  77,21 0 ,3  60,750,02 1,039 854,3 Вт/м2.

q 758 70   360 



Расчётная площадь отопительных приборов определяется по формуле (3.6). Коэффициенты условий работы прибора принимаются по прил. 6:

Fр1  1090 1,04 1,02   1,35 м2.

854,3

Количество секций в отопительных приборе определяется по формуле (3.7). Коэффициент  принимается по прил. 10; площадь f – по прил. 11; коэффициент ₃ предварительно принимается равным единице:

N1 _ 1 ,35 1, 05 _ 5,8 _ 6_шт.

0,244 1

Приведенные выше подробные расчеты в пояснительной записке можно не приводить. Достаточно показать результаты в табличной форме

(табл. 3.2)

Таблица 3.2 Таблица расчета чугунных радиаторов

Номер помещения – номер прибора	Qпр, Вт	Gст, кг/ч		Gпр, кг/ч	tвх, С	tвых, С	tср, С	qпр, Вт/м2	Fр, м2	N
101–1	1090	135	0,45	60,75	105	89,5	77,2	854,3	1,35	6

Дополнительно представлены результаты расчета того же отопительного прибора в случае применения алюминиевых радиаторов Calidor SUPER (табл. 3.3), где использована методика расчета производителя приборов.

Таблица 3.3 Таблица расчета алюминиевых радиаторов

Номер помещения – номер прибора	Qпр, Вт	tвх, С	tвых, С	tср, С	Кт	N
101–1	1090	105	89,5	77,2	1,09	5