Каталог

Партнеры:
складское оборудование: штабелеры, тележки стеллажи металлические складские и металлические шкафы металлические двери форпост

Тепловой расчет

В приближенных расчетах при подборе отопительного прибора р екомендованная тепловая мощность радиатора для отопления 10 м 2 составляет:
- 1 кВт, в случае если в комнате одна наружная стена и одно окно;
- 1,2 кВт, в случае если в комнате две наружные стены и одно окно;
- 1,3 кВт, в случае если в комнате две наружные стены и два окна.

Таблица 4.1 Объем помещения, обогреваемый 1 кВт мощности прибора в зависимости от теплоизоляции дома приведен в таблице:

Уточненный тепловой расчёт проводится по существующим методикам с примене нием основных расчётных зависимостей, изложенных в специальной справочно- информационной литературе [8], [9], с учётом данных, приведённых в настоящих рекомендациях.

При нахождении общего расхода воды в системе отопления её расход, определённый исходя из общих теплопотерь здания, увеличивается пропорцио нально поправочным коэффициентам. Первый из них ? 1 зависит от номенклатур ного шага радиатора и принимается в зависимости от высоты радиатора равным 1,01 при Н м =300 мм и 1,02 при Н м =500 мм, а второй - ? 2 - от доли увеличения теп лопотерь через зарадиаторный участок и принимается равным 1,02 при размеще нии прибора у наружной стены и 1,07 у наружного остекления.

Тепловой поток радиаторов Q , Вт, при условиях, отличных от нормаль ных (нормированных), определяется по формуле

где Q ну - номинальный тепловой поток радиатора при нормальных условиях, равный произведению номинального теплового потока, приходящегося на одну секцию q н y (см. табл. 1.1), на количество секций в приборе N , Вт;

Θ - фактический температурный напор, °С, определяемый по формуле

Θ = ( t н + t к ) - t n = t н – Δ t пр /2 - t n (4.2)

Здесь t н и t к - соответственно начальная и конечная температуры теплоносителя (на входе и выходе) в отопительном приборе, °С;
t n - расчётная температура помещения, принимаемая равной расчётной тем пературе воздуха в отапливаемом помещении t в , ° C ;
Δt np - перепад температур теплоносителя между входом и выходом отопи тельного прибора,°С;
70 - нормированный температурный напор, °С;
с - поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается влияние схемы движения теплоносителя на тепловой поток и коэффициент теплопередачи прибора при нормированных температурном напоре, расходе теплоносителя и атмосферном давлении (принимается по табл. 4.2);
n и m - эмпирические показатели степени соответственно при относительных температурном напоре и расходе теплоносителя (принимаются по табл. 4.2);
М пр - фактический массный расход теплоносителя через отопительный при бор, кг/с;
0,1 - нормированный массный расход теплоносителя через отопительный прибор, кг/с;
b - безразмерный поправочный коэффициент на расчётное атмосферное дав ление (принимается по табл. 4.3);
β 3 - безразмерный поправочный коэффициент, характеризующий зависимость теплопередачи радиатора от количества секций в нём при любых схемах движе ния теплоносителя (принимается по табл. 4.4);
р - безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитыва ется специфика зависимости теплового потока и коэффициента теплопередачи радиатора от числа колонок в нём при движении теплоносителя «снизу-вверх», (принимается по табл. 4.5);
φ1 =(Θ/70) 1+ n - безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается изменение теплового потока отопительных приборов при отличии расчётного температурного напора от нормального (принимается по табл. 4.6);
φ2 = c ·( M пр /0,1) m - безразмерный поправочный коэффициент, с помощью ко­ торого учитывается изменение теплового потока отопительного прибора при от­ личии фактического массного расхода теплоносителя через прибор от нормально го (принимается по табл. 4.7); при схеме движения теплоносителя «сверху-вниз» для всех типоразмеров радиаторов ? 2 =1; при движении теплоносителя «снизу- вниз» - ? 2 =0,95;

К ну - коэффициент теплопередачи прибора при нормальных условиях, опре­деляемый по формуле

где F - площадь наружной теплоотдающей поверхности радиатора, равная произведению площади поверхности нагрева одной секции f (принимается по табл. 1.1) на количество секций в приборе N , м 2 .

Коэффициент теплопередачи радиатора К, Вт/(м 2о С) при условиях, отличных от нормальных, определяется по формуле

Согласно результатам тепловых испытаний различных образцов ра диаторов ЧМ2 с монтажной высотой 300 и 500 мм значения показателей сте пени n и m коэффициента с зависят не только от исследованных диапазонов
изменения Θ и М пр , но также от высоты и даже длины прибора. Для упрощения инженерных расчётов без внесения заметной погрешности значения этих показа телей, по возможности, были усреднены.

Таблица 4.2 Усреднённые значения показателей степени

п и m и коэффициента c при различных схемах движения теплоносителя в радиаторах серии ЧМ

Таблица 4.3 Усреднённые значения поправочного коэффициента b

Таблица 4.4 Усреднённые значения коэффициента β3 , учитывающего влияние количества секций в радиаторе на его тепловой поток

Таблица 4.5 Усреднённые значения поправочного коэффициента р при движении теплоносителя по схеме «снизу-вверх»

Таблица 4.6 Значения поправочного коэффициента

Таблица 4.7 Значения поправочного коэффициента φ2 при схеме движения теплоносителя «снизу-вверх»

Ниже приведен пример расчета.

Условия для расчёта

Требуется выполнить тепловой расчёт этажестояка вертикальной одно трубной системы водяного отопления с чугунным радиатором ЧМ2. Радиатор установлен под окном (длиной 1200 мм) на наружной стене без ниши на первом этаже 9-этажного жилого дома, присоединён к стояку со смещённым замыкаю щим участком и термостатом RTD - G на подводке к прибору. Схема движения теп лоносителя «снизу-вверх».

Теплопотери помещения составляют 1400 Вт. Температура горячего тепло носителя на входе в стояк t н условно принимается равной 95°С (без учёта тепло потерь в магистрали), расчётный перепад температур по стояку ? t ст =25° C , темпе ратура воздуха в отапливаемом помещении t в =20 c C , атмосферное давление воздуха 1013,3 ГПа, т.е. b =1. Средний расход воды в стояке М ст =235 кг/ч (0,065 кг/с). Диаметры труб стояка и подводок определены в результате гидравлического расчёта и равны 20 мм, диаметр замыкающего участка 15 мм. Общая длина вертикально и горизонтально располагаемых труб в помещении составляет 3,8 м:

L mp .в =2,3 м ( d y =20 mm ), L mp .в =0,4 м ( d y =15 mm ), L mp .г =1,1 м ( d y =20 мм).

Последовательность теплового расчёта

Тепловой поток прибора в расчётных условиях Q , Вт, определяется по формуле

Q = Q пот - Q mp .п ,        (4.5)

где Q пот - теплопотери помещения при расчётных условиях, Вт;

Q mp .п - полезный тепловой поток от теплопроводов (труб), Вт.

Полезный тепловой поток теплопроводов принимается равным 50-90% от общей теплоотдачи труб при прокладке их у наружных стен, и достигает 100% при расположении стояков у вертикальных перегородок,

В нашем примере принимаем Q mp .п = 0,9 Q mp ,

где Q mp = q mp .в · L mp .в + q mp .г · L mp .г        (4.6)

q mp .в и q mp .г - тепловые потоки 1 м открыто проложенных соответственно вертикальных и горизонтальных труб, определяемые по приложению 2 , Вт/м;

L mp .в и · L mp .г - общая длина соответственно вертикальных и горизонтальных теплопроводов, м.

Полезный тепловой поток от труб Q mp .п при движении теплоносителя «свер ху-вниз» определён при температурном напоре Θ с р.тр = t н - t в =95-20 = 75°С (без учёта охлаждения воды в радиаторе), где t н - температура теплоносителя на вхо де в этажестояк, °С.

Q mp . n = 0,9 (78,5· 2,3+62,8· 0,4+1,28· 78, 5· 1,1)= 285 Вт.

Q = Q пот - Q mp .п = 1400-285 = 1115 Вт.

По табл. 3.1 принимаем значение коэффициента затекания a пр равным 0,265. Расход воды через прибор равен М пр = a пр· М ст = 0,265 · 0,065 = 0,0172 кг/с.

Перепад температур теплоносителя между входом в отопительный прибор и выходом из него Δt np определяется по формуле

где С- удельная теплоёмкость воды, равная 4186,8 Дж/(кг°С).

Температурный напор Θ с допустимым приближением (без учёта охлажде ния воды в стояке однотрубной системы отопления) определяется по формуле (4.2).

Θ = t н – Δt пр /2 - t n = 95-7,75-20= 67,25 °С

Принимаем предварительно к установке радиатор ЧМ2-100-500-0,9. С учё том анализа данных таблиц 4.5 и 4.6 принимаем предварительно, что значения β3 и р равны 1, тогда требуемый тепловой поток прибора при нормальных усло виях определим по формуле

,                  (4 .7 )

где φ1, φ2 - безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 4.6 и 4.7.

Исходя из полученного значения , определяем количество секций в ра диаторе N по формуле

.                  (4.8)

В дальнейшем, принимая по табл. 4.4 β3 , и по табл. 4.5 р, определяем предварительно принимаемое к установке количество секций по формуле

Согласно нормативам следует принять к установке N =10 секций.

Напомним, что с учётом рекомендаций [6] расхождение между тепловыми потоками от требуемой и устанавливаемой площадей поверхности нагрева ото-пительного прибора допускается в пределах: в сторону уменьшения до 5%, но не более чем на 60 Вт (при нормальных условиях).

В общем случае невязка при подборе прибора определяется по формуле

Длина радиатора, принятого к установке, равна 825 мм, что составляет 69% подоконного пространства. Согласно аналогичному расчёту по подбору радиатора ЧМ2-100-300- 1,2 по лучили N =14 секций и соответственно длину прибора 1165 мм, что на 97% перекрывает длину подоконного пространства (1200 мм). При выборе радиатора ЧМ3-120-500-0,9 необходимо 9 секций длина радиатора 925 мм - перекрытие подоконного пространства на 77%, радиатор ЧМ3-120-300-0,9 13 секций (превышает длину подоконного пространства на 7%).

С целью улучшения комфортных условий в отапливаемом помещении и повышения отопительного эффекта радиатора можно принять к установке типоразмер ЧМ2-100-500-0,9 с 11 секциями. При этом отопительный прибор перекрыва ет 75% длины подоконного пространства, что практически соответствует нашим рекомендациям. Но в этом случае невязка составит +11%. В данном примере оптимальным выбором будут радиаторы ЧМ3-120-500- 1,2 .

Таким образом, настоящий пример показывает эффективность подбора отопительных приборов с номенклатурным шагом, характерным для радиаторов серии ЧМ.