Teplodomus Термично изчисляване на отоплителни уреди
Топлинното изчисляване на устройствата се състои в определяне на площта на външната нагревателна повърхност на всяко отоплително устройство, което осигурява необходимия топлинен поток от охлаждащата течност към помещението. Изчислението се извършва при температура на охлаждащата течност, зададена за условията за избор на топлинна мощност на устройствата. За парна охлаждаща течност това е температурата на наситената пара при дадено налягане в устройството. За водна охлаждаща течност, максималната средна температура на водата в устройството, свързана с нейната консумация.
Топлинна мощност на устройството, т.е. неговият изчислен топлопренос Qnp се определя, както е известно, от топлинната потребност на помещението минус топлопредаването на топлинните тръби, положени в това помещение. Площта на топлоотделящата повърхност зависи от приетия тип устройство, местоположението му в помещението и схемата на свързване към тръбите. Тези фактори се отразяват в стойността на повърхностната плътност на топлинния поток на устройството.
Ако повърхностната плътност на топлинния поток на устройството q np, W / m 2 е известна, тогава топлопредаването на нагревателя Q, W трябва да бъде пропорционално на площта на неговата нагревателна повърхност
Следователно изчислената площ A r, m 2, на нагревателя, независимо от вида на охлаждащата течност
където Q np е необходимият топлопренос на устройството към разглежданата стая.
Q pp = Q p -µ tr *Q tr ;
Q p - необходимостта от топлина на помещението, W;
Q tr - общият топлопренос на отопляемите тръби на щранга (клона) и входовете, положени в помещенията, към които е директно свързан нагревателят, както и транзитната топлопровода, ако има такава, в помещението, W;tr е при полагане на тръби: отворени - 0,9, скрити в сляпа бразда на стената - 0,5, вградени в тежък бетон - 1,8 (увеличаването на топлопреминаването се компенсира от увеличаване на площта на топлоотделящата повърхност)) Общият топлопренос на топлинните тръби Q tr, W, се намира по формулата
Q tr \u003dµ k tr *µ*d n *l*(t g -t in ),
където k tr, d n, l - съответно коефициентът на топлопреминаване, W / (m 2 * ° C), външният диаметър, m, и дължината, m, на отделните топлинни тръби; t g и t in - съответно температурата на охлаждащата течност и въздуха в помещението, ° С.
Топлопредаването на топлинните тръби може да се определи приблизително по формулата
Q tr \u003d q in * l in + q g * l g
като се използват таблици в референтната литература, където са дадени стойностите на q in и q g - топлопредаване на 1 m, съответно, на вертикално и хоризонтално положени тръби, W / m, определени въз основа на техния диаметър и температурна разлика (t g - t in); l in и l g - дължина, съответно, на вертикални и хоризонтални топлинни тръби в помещението, m.
По-рано в СССР изчисленията по формулата A p = Q np / q np и измерването на топлоотделящата повърхност на всички отоплителни устройства се извършват в конвенционални единици площ - еквивалентни квадратни метри (ekm). Еквивалентен квадратен метър беше площта на нагревателната повърхност на устройството с топлинна мощност 506 W (435 kcal / h) с разлика в средната температура на охлаждащата течност и въздуха (t g - t in ) = 64,5 ° C и относителна скорост на потока на водния охладител в устройството G rel = l.0. Нагреватели с коефициент на топлопреминаване по-висок от коефициента на топлопреминаване на еталонния радиатор (предишно произвеждан секционен радиатор тип ), т.е. гладкотръбните уреди и панелните радиатори получиха измерена площ в ekm, надвишаваща тяхната физическа площ в m 2 по размер. Напротив, районатермотехнически неефективни устройства (конвектори, оребрени тръби) се измерва в ekm, по-малък по размер от тяхната площ в m 2. Двойното измерване на площта на отоплителните уреди - в конвенционални ekm и физически m 2 - беше заменено през 1984 г. чрез измерване на площта на отоплителната повърхност само в квадратни метри.
След определяне на прогнозната площ на нагревателната повърхност на устройството според каталога на устройствата се избира най-близкият му търговски размер (брой секции или марка на панелен радиатор, дължина на конвектор, ребра или гладка тръба). В този случай действителната площ на устройството, приета за монтаж, като правило е по-голяма от изчислената (това се взема предвид предварително при топлообмена на устройството и дебита на охлаждащата течност чрез въвеждане на среден статистически увеличаващ коефициент µ 1.
Дължината на секционните радиатори зависи от броя на секциите, които съставят устройствата.
Броят на радиаторните секции се определя по формулата
N = (Ap /a 1 ) (µ 4 /µ 3 ),
където a 1 - площта на една секция, m 2, тип радиатор, приет за инсталиране в помещението; µ 4 - коефициент на корекция, отчитащ начина, по който радиаторът е монтиран в помещението; µ 3 - корекционен коефициент, който отчита броя на секциите в един радиатор (µ 3 - 1,0 при A p = 2,0 m 2), който за тип радиатори се изчислява по формулата
µ 3 \u003d 0,97 + 0,06 / A r.
Секционните радиатори са термично тествани с площ на нагревателния уред около 2,0 m 2, т.е. състоящ се от седем до осем секции, така че получената стойност на коефициента на топлопреминаване е валидна само за радиатори с точно такива размери. При по-малък брой секции коефициентът на топлопреминаване се увеличава относително поради ефекта на засиления топлинен поток на крайните секции, краищата на които са свободни за топлообмен чрез излъчване с помещението, следователноразмерите на радиатора могат да бъдат малко намалени. При по-голям брой секции влиянието на външните секции върху коефициента на топлопреминаване намалява и размерите на радиатора трябва леко да се увеличат.
За типове радиатори с площ на една секция от 0,25 m 2 (включително за референтен радиатор), коефициентът µ 3 се определя по формулата
µ 3 \u003d 0,92 + 0,16 / A p.
Изчисленият брой секции по формулата (µ 3 \u003d 0,97 + 0,06 / A p) рядко е цяло число. При избора на цял брой радиаторни секции е разрешено да се намали прогнозната площ A p с не повече от 5% (но не повече от 0,1 m 2). Това се прави, за да се ограничи отклонението от изчислената температура в помещението (обикновено е приемливо понижение от 1 ° C в граждански и 2 ° C в промишлени сгради). Следователно, като правило, за монтаж се приема по-голям най-близък брой секции.
Ако във външната стена има ниша на перваза на прозореца, тогава дължината на радиатора трябва да бъде най-малко 400 mm по-малка от дължината му с директна тръбна връзка (600 mm - с патешка връзка). Допълнителните секции са изолирани в самостоятелен радиатор.
Дължината на стоманените панелни радиатори се определя от размерите на произвежданите марки, а не се получава в резултат на набор от стандартни елементи, както при изчисляването на секционните радиатори. За да се увеличи площта на нагревателя, ако е необходимо, отделни марки едноблокови панелни радиатори (например тип RSV или RSG) могат да бъдат комбинирани в блокове, които включват два паралелни панела.
Ако панелен радиатор с определена площ a, m2 е предназначен за монтаж, тогава броят на такива радиатори, поставени в стаята, е отворен,
При използване на двуредови блокове тяхната изчислена площ A p се увеличава, като се взема съответно по-нисък коефициент на топлопреминаване в сравнение с коефициента замонтаж на едноредов радиатор. Дължината на конвекторите с корпус се определя и от размерите на произвежданите напълно готови устройства. Например, подови конвектори тип "Ритъм" се произвеждат с дължина на корпуса 1000 и 1500 мм. Стенните конвектори от тип "" и "" от различни марки се различават по дължина един от друг с 100 mm (тип "" - с 50 mm).
Броят на елементите на конвектори без корпус или оребрени тръби в етаж вертикално и в ред хоризонтално се определя по формулата
където n е броят на нивата и редовете от елементи, които изграждат устройството; a 1 - площта на един елемент на конвектора или една оребрена тръба с приетата дължина, m 2.
Очакваният брой нива и редове от елементи, както и схемата за свързването им помежду си, трябва да се вземат предвид предварително при определяне на прогнозната площ на нагревателя (с последваща проверка).
Дължината на отоплителната тръба 1, m, в слой или в ред на гладкотръбно устройство ще бъде
където µ 4 е корекционен коефициент, който отчита наличието на декоративно покритие на тръбата; n - броят на нивата или редиците от нагревателни тръби, които съставят устройството; и 1 е площта на 1 m отворена хоризонтална тръба с приет диаметър, m 2 / m.
При закръгляване на дробния изчислен брой елементи или устройства до цяло число е допустимо, както при радиаторите, да се намали A с не повече от 5% (но не повече от 0,1 m 2).
Нека определим броя на секциите на чугунен радиатор от вида, монтиран на горния етаж близо до външната стена без ниша под перваза на прозореца (на разстояние 40 mm от него) в стая с височина 2,7 m при Q n \u003d 1410 W и t в \u003d 18 ° С, ако радиаторът е свързан към еднотръбен щранг D y 20 (с KRT -тип кран на захранващ тръбопровод с дължина 0,4 m) на водна отоплителна система с горно окабеляване при t g \u003d 105 ° С и воден поток в щранга G st \u003d 300 kg / h. Водата в захранващия тръбопровод се охлажда досе счита за повишаване с 2 °C.
Средна температура на водата в устройството:
t cf \u003d (105 - 2) - 0,5 * 1410 * 1,06 * 1,02 * 3,6 / (4,187 * 300) \u003d 100,8 ° С.
Плътността на топлинния поток на радиатора при µ t cf = 100,8 - 18 = 82,8 ° C (промяната на водния поток в радиатора от 360 на 300 kg / h практически няма ефект върху q np)
Q pr \u003d 650 (82,8 / 70) 1 + 0,3 \u003d 809 W / m2.
Топлопредаване на вертикални (1v = 2,7 - 0,5 = 2,2 m) и хоризонтални (1g = 0,8 m) тръби Dy20 по формулата Q tr = q в * l в + q g * l g
Q tr \u003d 93 * 2,2 + 115 * 0,8 \u003d 296 W.
Прогнозна площ на радиатора по формулите A p \u003d Q np / q np и Q pp \u003d Q p -µ tr *Q tr
И p \u003d (1410 - 0,9 * 296) / 809 \u003d 1,41 m 2.
Очакван брой секции на радиатора M-140A по формулата с площ на всяка секция 0,254 m 2 (µ4 = 1,05,µ3 = 0,97 + 0,06 / 1,41 = 1,01 по формулата µ 3 = 0,9 7 + 0,06 / A p)
N = (1,41 / 0,254) * (1,05 / 1,01) = 5,8 секции.
Приемаме 6 секции за монтаж.
Пример 2. Нека да определим марката на стенен конвектор с отворен монтаж с корпус от типа "" с малка дълбочина съгласно условията на пример 4.1 (еднотръбен щранг - поток, т.е. без кран на устройството).
Средна температура на водата в устройството:
tcp \u003d (105 - 2) - 0,5 * 1410 * 1,04 * 1,02 * 3,6 / (4,187 * 300) \u003d 100,9 ° C.
Номиналната плътност на топлинния поток за конвектор Универсал-20 е 357 W/m 2 . В нашия случай µ t cp = 100,9 -18 = 82,9 ° C (повече от 70 ° C) и Gnp = 300 kg / h (по-малко от 360 kg / h). Следователно преизчисляваме стойността на плътността на топлинния поток на конвектора по формулата q pr = q nom (µ t cf / 70) 1+n (G pr / 360) p
q np \u003d 357 (82,9 / 70) 1 + 0,3 (300 / 360) 0,07 \u003d 439 W / m 2.
Топлопредаване на вертикални (l в = 2,7 m) и хоризонтални (1 g - = 0,8 m) тръби D y 20 по формулата Q tr = q в * l в + q g * l g
Q tr \u003d 93 * 2,7 +115 * 0,8 \u003d 343 вата.
Изчислената площ на конвектора по формулите A p = Q np / q np и Q pp = Q p -µ tr *Q tr A p = (1410 - 0,9 * 343) / 439 = 2,51 m 2.
Приемаме за монтаж един краен конвектор "Universal-20" с корпус с ниска дълбочина на марката KN с площ 2,57 m 2 (дължина на корпуса 845 mm, монтажен номер U5).
Нека определим дължината и броя на оребрените чугунени тръби, монтирани открито на две нива в система за парно отопление, ако излишното налягане на парата в устройството е 0,02 MPa (t nac = 104,25 ° C), t в = 15 ° C, Q p = 6500 W, Q tr = 350 W.
Температурната разлика по формулатаµ t n =t us -t in;
µt n \u003d 104,25-15 \u003d 89,25 ° С.
Плътността на топлинния поток на нагревателя ще бъде получена с коефициента на топлопреминаване на оребрени чугунени тръби, монтирани една над друга, k = 5,8 W / (m2 - ° С):
q np \u003d k np *µ t n \u003d \u003d 518 W / m 2.
Прогнозна площ на устройството от оребрени тръби по формулата A p = Q np / q np
И p \u003d (6500 - 0,9 * 350) / 518 \u003d 11,9 m 2.
Броят на оребрените тръби в един слой, като се има предвид дължината на произведените тръби 1,5 m, с площ на нагряване от 3,0 m 2, получаваме по формулата N = A p / (*a 1 )
Приемаме за монтаж във всеки слой две последователно свързани чугунени оребрени тръби с дължина 1,5 м. Общата площ на нагревателната повърхност на нагревателя от четири оребрени тръби