pdf.php@id=6162

Обычно внешняя поверхность нагревательных приборов оребрена, по­ этому. при определении а н необходимо учитывать влияние оребрения.

Количество тепла Q, которое передает одиночное ребро (рис. III.И ) толщиной б, шириной / и высотой h от своего основания, температура которо­ го т, окружающей среде с температурой fB, можно определить по формуле

a H — коэффициент теплоотдачи с поверхности ребра. Значения гиперболи­ ческого тангенса thmh приведены в табл. III. 1.

Из данных таблицы можно увидеть, что численные значения thmh приб­ лизительно равны mh до значений mh, равных 0,5, а при значении mh, боль­ шем 2, thmh практически равен 1. Отсюда можно сделать следующие выводы. При значениях mh<0,5, когда thmhmmh, теплопередача Q с поверхности ребра равна:

После подстановки значения т в формулу (III. 13) получим

где Fp = 2lh — площадь поверхности ребра. Отсюда следует, что для ореб­ рения при условии

61

т. е. практически во всех случаях реальных конструкций, у которых высота приливов обычно меньше 5,6 см.

При значениях mh>2, когда thmh^l, тецлоотдача с внешней поверх­

J___

(III.18)

У2 авХб‘

Встальных приборах с ребрами толщиной 0,003 м нет смысла делать высоту

ребер больше, чем

так как теплоотдача при этом практически не будет увеличиваться. Приведенные рассуждения и формулы справедливы для прямоуголь­

ного оребения, но их можно распространить и на цилиндрическое оребрение труб. Для этого в исходное уравнение (III. 12) нужно ввести в виде мно­ жителя поправочный коэффициент ф, зависимость которого от mh и от­ ношения внешнего радиуса (г4) к внутреннему радиусу (г2) оребрения (раз­ ность между которыми в данном случае принимается за условную высоту ребра h = г4 — г2) приведена на рис. III. 12. С учетом этого корректива теп­ лоотдача цилиндрического ребра Q4 может быть определена в виде:

РЦ

0ч=-=—0Ч»=^Ч'1». (П1.19

Fv

62

где Fn — площадь цилиндрического оребрения. п = у — теплоотдача

1м2 поверхности прямоугольного ребра, имеющего ту же толщину, что и ци­ линдрические ребра, и высоту, равную: h = — г2. Эту величину q можно определить по формулам (III. 12), (III.14), (III.16).

Коэффициент теплообмена на наружной поверхности ан может быть определен в виде суммы коэффициентов конвективного ак и лучистого ал теплообмена:

Величину ак приближенно можно определить по формуле (1.33)

сучетом положения теплоотдающей поверхности в пространстве,

ееразмера и температуры. В связи с последней численный коэф­ фициент в формуле (1.33) необходимо принимать несколько умень­ шенным ввиду того, что температура при теплообмене на по­ верхности прибора больше по сравнению с температурой на по­ верхности наружных ограждений, для которых написана формула (1.33); Указанная формула дает средние значения ак только для больших поверхностей. Надо учитывать, что нагревательные при­ боры имеют сравнительно небольшие поверхности и различную конфигурацию. Конвективный теплообмен на них отличается не­ которым своеобразием. Интенсивность конвекции значительно за­ висит от высоты прибора. Воздух, нагреваясь, поднимается вдоль его поверхности. Нижняя часть прибора, омываемая холодным воз­ духом, отдает воздуху больше тепла, чем верхняя часть, омываемая более теплым, подогретым в нижней части прибора воздухом. По­ этому лучшими являются низкие приборы, например гладкие или оребренные трубы, при расположении их в один ряд. При располо­ жении приборов или их составляющих элементов в несколько

рядов друг над другом конвективная теплоотдача уменьшается. В некоторых конструкциях (плинтусных конвекторах) устраивают специальные направляющие щитки, подводящие ненагретьщ воз­ дух к каждому ряду оребренных труб.

Коэффициент лучистого теплообмена ал определяется по общей формуле (1.34). Особенность лучистого теплообмена для данного случая состоит в том, что для таких приборов, как радиаторы, с ря­ дом близкорасположенных, а следовательно, взаимно закрывающих друг друга колонок, большая часть излучения с их поверхности не попадает в помещение. Только 20—30% излучаемого тепла пере­ дается помещению. Входящие в формулу (1.34) коэффициент облу­ ченности ср следует принимать для гладких приборов типа радиа­

конвекторов без кожуха) доля излучения со всей внешней их поверх­ ности, попадающая в помещение, составляет всего 5— 10% общей теплоотдачи. Если прибор закрыт декоративным устройством или его загораживает мебель, то теплоотдача излучением заметно умень­ шается. Однако при определенном положении закрывающего щитка

63

ной составляющей коэффициента Ки.а является также тепло­ проводность материала стенки прибора.

Расчетом можно определить теплоотдачу приборов разных кон­ струкций. Однако обычно коэффициенты теплопередачи К„.п при­ боров устанавливают на основе специальных теплотехнических ис­ пытаний.

§ 12. э к в и в а л е н т н ы й к в а д р а т н ы й м е т р

И ПОКАЗАТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ МЕТАЛЛА НАГРЕВАТЕЛЬНОГО ПРИБОРА

Многообразие видов приборов, большое различие их теплотех­ нических достоинств и трудности проведения расчетов необходимой поверхности нагрева при проектировании, когда заранее не изве­ стен вид прибора, привели к необходимости использовать для изме­ рения теплоотдающей поверхности приборов условную единицу площади. За такую единицу площади принят так называемый э к ­ в и в а л е н т н ы й к в а д р а т н ы й м е т р (экм).

За 1 экм принимается такая площадь теплоотдающей поверхно­ сти нагревательного прибора, с которой в окружающую среду с тем­

пературой 18° С отдается 435 ккал тепла в час при средней темпера-

95 I 70

туре теплоносителя (воды) в приборе —^ — = 82,5° С, подаче

воды в количестве 17,4 кг!м2-ч и стандартной установке прибора. При теплотехнических испытаниях радиаторов за стандартную принимается открытая установка прибора около наружной стены с односторонним его присоединением, с числом секций, равным вось­ ми, и движением теплоносителя по схеме «сверху — вниз».

При произвольной разности температур At между теплоносите­ лем и помещением теплосъем с 1 экм будет отличаться от величины 435 и его значение q0 в ккал с 1 экм в час может быть определено

Отклонения от стандартных условий работы прибора учитывают­ ся при проведении теплотехнического расчета введением поправоч­ ных коэффициентов. Следует отметить, что эквивалентный квадрат­ ный метр точно соответствует геометрическому квадратному метру теплоотдающей поверхности нагревательного прибора — радиатора типа Н-140. В 1958 г., когда была введена единица экм, этот прибор серийно выпускался заводами и был лучшим по теплотехни­ ческим показателям, поэтому его приняли за эталон.

Экономичность того или иного вида нагревательного прибора в большой мере зависит от затрат металла на его изготовление. Для сравнения экономичности нагревательных приборов различного Рида часто используется п о к а з а т е л ь тепловой н апря ­

6 6

прибора, в кг/м2.

Из определения 0 очевидна возможность использования этого показателя для сопоставления приборов, сделанных из одинакового металла. Для чугунных нагревательных приборов разных видов величина 0 колеблется в пределах 0,16—0,6. Предпочтение при про­ чих равных условиях должно отдаваться приборам с большим зна­ чением 0.

§ 13. ВЫБОР И УСТАНОВКА НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ В ПОМЕЩЕНИИ

При выборе вида нагревательных приборов нужно учитывать назначение помещения, его архитектурно-конструктивное решение, тип системы, вид и параметры теплоносителя, а также технико-эконо­ мические соображения. Некоторые общие рекомендации по выбору вида нагревательных приборов и допустимых температур на их поверхности приведены в табл. III.3.

расположении панелей в потолке и для подвесных панелей температура поверхности должна устанавливаться расчетом по формуле (VI 1.5).

<56

Нагревательные приборы (радиаторы, конвекторы и т. д.) реко­ мендуется устанавливать под окнами или в нишах наружных стен и

висключительных случаях — у внутренних стен. Панельные при­ боры располагают под окнами, в наружных стенах, в перегородках и

вконструкциях пола и потолка. Расположение приборов у наружных стен в большей или меньшей мере препятствует образованию ни­ спадающих холодных токов от окон и холодных поверхностей стен. Это улучшает комфортность тепловых условий в похмещениях рядом с окнами. В высоких помещениях для предупреждения

Рис. III. 13. Различные схемы присоединения приборов к стоякам системы отопления

а —одностороннее; б— на сцепке диагональное; в— на сцепке, одностороннее; г —снизу—вниз

I

образования холодных токов одну третью или четвертую часть при­ боров рекомендуется располагать под окнами верхнего света (второй ряд окон) или под фонарями. На лестничных клетках отопительные устройства располагаются в нижних этажах и во вторых тамбурах входов. При числе этажей больше четырех лестницы рекомендуется обогревать специальными воздухонагревателями.

Приборы присоединяются к стоякам системы по различным схе­ мам (рис. II I . 13). При числе секций в радиаторе меньше 25 — по односторонней схеме, что упрощает монтаж. Для смежных второсте­ пенных помещений, не требующих регулировки теплоотдачи при­ боров или при их установке в одном помещении, допускается при­ соединение приборов на сцепке. Приборы на сцепке в тепловом и гидравлическом расчете рассматриваются как один прибор.

§ 14. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

С учетом принятого вида прибора, определенного места его поло­ жения в помещении и способа присоединения к трубопроводам си­ стемы отопления производится теплотехнический расчет нагрева-

67

тельного прибора. Задача расчета обычно состоит в том, чтобы оп-

ных условиях работы передачу расчетного количества тепла от те­ плоносителя к помещению. Нагретая поверхность прибора должна иметь при этом температуру не выше допустимой по санитарно-ги­ гиеническим требованиям. Иногда условием для расчета прибора может быть требование обеспечения заданного теплового режима в какой-либо зоне помещения.

Для расчета площади нагревательного прибора необходимо знать его требуемую теплоотдачу Qn.n- Она может быть определе­ на из общей потребности помещения в тепле Qn с учетом тепла, отдаваемого трубопроводами системы, расположенными в помеще­ нии, (QT„) в виде

(III.23)

Величина QTn равна суммарной теплоотдаче отдельных участков трубопроводов системы, находящихся в помещении:

q0— теплоотдача с 1 экм отдельных участков трубопроводов,

0,9, для магистралей под потолком 0,25, для магистралей над полом 0,75.

Учитывать теплоотдачу трубопроводов системы рекомендуется в тех случаях, когда она составляет более 5% потребной подачи тепла в помещение.

Площадь требуемой теплоотдающей поверхности нагревательного прибора в экм, соответствующая Fv,n в л2, определяется по формуле

65

где ^ — поправочный коэффициент (табл. H I.5), учитывающий фактическое понижение температуры воды относительно расчетного значения за счет ее остывания в трубопрово­ дах системы;

Р2 — поправочный коэффициент для радиаторов, зависящий от числа секций в приборе, принимаемый при числе секций:

Для распространенных чугунных радиаторов этот коэф­

Рз — поправочный коэффициент, учитывающий способ подвод­ ки теплоносителя к нагревательному прибору и измене­ ние теплоотдачи в зависимости от относительного расхода воды через прибор -(табл. III.6).

Р4 — поправочный коэффициент, учитывающий способ установ­ ки прибора и всякого рода укрытия (рис. III. 14), при­ нимаемый по табл. Ш .2-

Если нагревательный прибор состоит из отдельных секций или элементов, то кроме F0необходимо определить их число. Для радиа­ торов, зная Fо и площадь одной его секции /0 (табл. III.7), можно определить потребное число секций по формуле

Если дробная часть полученного отношения соответствует площади, большей 0,1 экм, то п округляется до большего целого числа секций.

Следует отметить, что в однотрубных системах водяного отопле­ ния средняя температура теплоносителя /н.п в приборах для раз­ ных этажей здания может быть определена только после гидравли-

69

равен: GT.H== _ g _ .

ческого расчета трубопроводов. Для окончательного определения площадей поверхностей нагревательных приборов с учетом тепла, выделяемого обслуживающими их трубопроводами, также требуется предварительно рассчитать диаметры трубопроводов.

При расчете приборов систем парового отопления р2 и р3 равны единице. При паре низкого давления tHп принимается равной 100° С.

При необходимости особо тщательного проведения расчета по­ верхности нагрева прибора нужно пользоваться более точной мето­ дикой, приведенной в специальной справочной литературе. Методи­ ка расчета бетонных отопительных панелей приводится в главе V II.

Пример III.1. Для помещений общежития, теплопотери которых были определены в примере 1.5, рассчитать теплоотдающую поверхность радиато­ ров типа М-140 и число секций в них.

Здание оборудовано двухтрубной системой отопления с верхней развод­ ной при скрытой прокладке трубопроводов. Для жилой комнаты № 101 теп­ лопотери составили 2049 ккал/ч. Они должны быть полностью компенсиро­ ваны теплоотдачей нагревательного прибора QH.n, так как прокладка трубо­ проводов скрытая.

Температура воздуха в помещении tB= 18° С, средняя температура воды в приборе

^н. п— 95+70 ^82,5° С.

70