Методическое пособие 530

-направление движения воды внутри прибора (т.е. способ соединения прибора с трубопроводами);

-скорость движения воздуха у внешней поверхности прибора;

-конструкции ограждения прибора;

-окраска прибора;

-место установки и др. факторы.

Количество теплоты, Вт, которое передается от теплоносителя (горячей воды) отопительному прибору (внутренним стенкам отопительного прибора), можно определить по формуле

с=4,19·10 Дж/(кг·°С); tвх, tвых, tв - соответственно температура воды на входе и выходе из отопительного прибора и температура воздуха помещения, °С; Апр - поверхность теплопередачи отопительного прибора, м2; Кпр - коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/(м2·°С); tср - средняя температура воды в приборе, °С.

При установившемся тепловом режиме правые части уравнений (3.1) и (3.2) равны; решая указанные уравнения в отношении Кпр, получим

20

В настоящее время для определения площади поверхности и количества элементов отопительного прибора, кроме коэффициента теплопередачи отопительного прибора Кпр, используют величину теплового потока. Эта величина зависит от значения поверхностной плотности, т. е. значения теплового потока qпр, передаваемого от теплоносителя в окружающую среду через 1 м2 площади внешней поверхности прибора.

Для секционных радиаторов qпр может быть отнесена к одной секции, Вт/секция, а для стальных штампованных радиаторов - ко всему прибору, Вт/прибора.

Поверхностная плотность теплового потока (при теплоносителе воде) определяется по формуле

где Кпр - то же, что и в формуле (3.4); ∆tcp - разность средней температуры воды в приборе и температуры окружающего воздуха (эту разность называют температурным напором), т. е.

где tвх,tвых,tв - соответственно температура воды на входе и выходе из отопительного прибора и воздуха в помещении, °С.

Номинальную плотность теплового потока qном, Вт/м2 или Вт/секция, или Вт/прибора, определяют путем испытания отопительного прибора при стандартных условиях: средний температурный напор ∆tcp=70 °С, расход воды через прибор составляет Gпр=360 кг/ч (0,1 кг/с); атмосферное давление равно Рб=101330 Па.

21

Если известно значение номинальной плотности теплового потока прибора qном, то можно определить расчетную плотность теплового потока отопительного прибора qnp, Вт/м2, для условий его работы, отличных от стандартных, по формуле

где qном - номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м2 (определяется по справочным данным); ∆tcp - то же, что и в формуле (3.6); Gпр - действительный расход воды через отопительный прибор, кг/ч; n и p-числовые коэффициенты, выражающие влияние гидравлических особенностей прибора на его коэффициент теплопередачи (для условий лабораторной работы п=0,3 и р=0,02 при Gпр=18-50 кг/ч; р=0

при G=54-536 кг/ч; р=0,1 при G=536-900 кг/ч); значения n и p

приведены в прил. 4 [6] и [4].

Относительный расход воды - это отношение действительного расхода воды через прибор к номинальному расходу, принятому при тепловых испытаниях; при испытаниях приборов за такой расход принят расход воды 360

кг/ч (0,1 кг/с).

Коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/(м2·°С), при произвольной разности температур и различном относительном расходе воды через прибор (при движении воды в приборе сверху-вниз) можно определить по формуле

теплопередачи может быть выполнено для биметаллического

22

отопительного прибора ROVALL или стального радиатора KermiFKO 22 05 06; присоединение прибора Kermi к стояку можно принять односторонним или разносторонним (диагональным).

Номинальный тепловой поток одной секции прибора ROVALL равен qном=179 Вт/секция, а поверхность теплоотдачи одной секции составляет 0,474 м2. Поверхность теплоотдачи прибора Kermi составляет 3,59 м2, а номинальный тепловой поток прибора равен qном=865 Вт/прибора.

3.3. Описание лабораторной установки

Установка для испытания отопительного прибора при теплоносителе (вода) состоит из испытательного стенда и системы питания отопительного прибора горячей водой (рисунок). Система питания состоит из электрического автоматизированного котла 1, главного подающего стояка 2, подающей магистрали 3, подающих стояков 4 и 5, отопительных приборов 6 и 7, обратных стояков 8 и 9, обратной магистрали 10, обратного главного стояка 11, закрытого расширительного бака 12. Для измерения расхода воды установлены водомеры 13. Воздух из трубопроводов и отопительных приборов удаляется через автоматический воздухоотводчик (на рисунке не показан). Шаровой кран 15 с патрубком 16 предназначен для спуска воды из установки. Для измерения температуры воды и давления в отдельных точках установки установлены приборы РТ. У отопительного прибора 7 установлен автоматический терморегулятор 17. Подключение отопительного прибора 6 во время проведения лабораторных работ может быть односторонним или диагональным.

Установка работает следующим образом. Горячая вода из котла 1 по главному подающему стояку 2 и подающей магистрали 3 поступает в отопительный прибор 6 или 7 (по указанию преподавателя); например, если Кпр определяют

23

для прибора 6, то два шаровых крана у этого прибора открывают, а у прибора 7 - закрывают. Проходя через прибор, горячая вода отдает часть теплоты воздуху помещения. Охлажденная вода по обратному стояку 8 поступает в обратную магистраль 10 и возвращается в котел 1 для повторного нагрева. Циркуляция воды осуществляется циркуляционным насосом.

Температура воды, поступающей в прибор и выходящей из него, измеряют приборами РТ; движение воды в приборе осуществляется сверху-вниз. Расход воды в приборе измеряется водомерами 13.

Температуру воздуха в помещении tB измеряют жидкостным термометром, размещая его на расстоянии 2 м от фронта испытываемого прибора на уровне 1,5 м от пола. Все измерения проводят при установившихся температурах и постоянном расходе воды. Показателями установившегося состояния являются колебания температуры воды tвх и обратной воды tк в пределах 0,1 °С и расходе воды в пределах

±1 %.

Для проведения лабораторной работы требуются приборы: термометр со шкалой до 50 °С и секундомер.

Схема установки для определения коэффициента теплопередачи отопительного прибора

24

3.4. Порядок проведения работы

Включают установку в работу за 15-20 минут до начала измерений. Регулирующим краном 14 устанавливают соответствующий расход воды через прибор. Измеряют температуру воды, поступающей в отопительный прибор tвх и выходящей из него tк. Измеряют температуру воздуха в помещении tв термометром, помещая его на расстоянии 2 м от фронта отопительного прибора и на уровне 1,5 м от пола. Резервуар термометра необходимо защитить от лучистого тепла экраном. Замеры производят не менее трех раз при установившемся режиме в течение 10-15 минут. Результат заносится в таблицу.

Водомером измеряют расход воды V, прошедшей через отопительный прибор, м3/с. Зная температуру воды на выходе из прибора, по справочнику [4] определяют плотность воды, а по формуле G=V·δ определяют расход воды в кг/с.

Протокол испытаний

По формуле (3.4) вычисляют коэффициент теплопередачи отопительного прибора. По формуле (3.7) определяют qnp при средних значениях tвх, tк, tв, а по формуле (3.8) вычисляют К'пр. Определяют величину отклонения ∆К в процентах по формуле

25

и анализируют полученные результаты.

Вопросы для самопроверки

1.Что называется коэффициентом теплопередачи отопительного прибора?

2.От каких основных факторов зависит коэффициент теплопередачи прибора?

3.Какими показателями характеризуется стационарный тепловой режим отопительного прибора?

Для подготовки к работе требуется литература [3,6,9,11].

26

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ ОТОПИТЕЛЬНОГО

ПРИБОРА

4.1. Цель работы

Определить количество теплоты, которое отдает отопительный прибор и открыто проложенные трубопроводы. Значения Кпр, tср, Gnp, tв, tвх, tвых, n, p принять по данным лабораторной работы № 3.

4.2.Основные теоретические сведения

Взависимости от значения коэффициента теплопередачи и размеров отопительного прибора изменяется

иего общий тепловой поток. При этом величина общего теплового потока обусловлена его поверхностной плотностью,

т. е. значением удельного теплового потока, передаваемого от теплоносителя через 1 м2 площади прибора в окружающую среду.

Формулы для определения поверхностной плотности теплового потока qnp, Вт/м2, передаваемого через 1 м2 площади отопительных приборов, принято записывать в виде произведения коэффициента теплопередачи на разность температуры (при теплоносителе вода):

По результатам проведения опытов вычисляют теплоотдачу секционного отопительного прибора Qпр, Вт:

Плотность теплового потока qnp, Вт/м2, зависит от тех же основных и второстепенных факторов, как и коэффициент теплопередачи. Значение плотности теплового потока позволяет сравнить приборы и судить об их теплотехнической

27

эффективности. Для этого при тепловых испытаниях определяют номинальную плотность теплового потока qном, Вт/м2, при стандартных условиях работы прибора, т. е. когда Δtcр=0,5(105+70)-18=69,7≈70 °С,

и расход воды через отопительный прибор составляет 360 кг/ч (0,1 кг/с).

Значение номинальной плотности теплового потока qном, Вт/секция или Вт/м2, для различных отопительных приборов приведено в справочной литературе, а для испытываемых приборов и в лабораторной работе № 3.

Зная номинальный тепловой поток радиатора (с учетом схемы его присоединения к трубам), расчетную плотность теплового потока qпр, Вт/м2, в конкретных условиях работы его в системе отопления для теплоносителя воды при заданных разности температуры Δtcp и расхода воды Qnp, определяют по формуле

Значения числовых показателей n и р дан в лабораторной работе № 3 или [6,4].

Суммарную теплоотдачу трубопроводов Qтp определяют по формуле

где Ктр - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2/°С); dн - наружный диаметр трубы, м; l - длина открыто проложенных трубопроводов, м; tт - температура теплоносителя, °С; tв - температура воздуха в помещении, °С.

Теплоотдачу трубопроводов можно определить приближенно по формуле

28

с использованием табл. 4.2, где даны значения qв и qг - теплоотдачи 1м вертикально и горизонтально проложенных труб, Вт/м2, исходя из разности температуры (tг-tв);

lв, lг - длина вертикальных и горизонтальных трубопроводов в пределах помещения, м.

4.3. Описание лабораторной установки

Определение теплоотдачи отопительного прибора и открыто проложенных трубопроводов производится на установке, схема и описание которой приведены в работе № 3.

4.4. Порядок проведения работы

Из лабораторной работы № 3 выписать значения

следующих величин: Кпр, Вт/(м2 °С); ∆tcp , °С; Gпр, кг/ч; tвх, °С; tвых, °С; Апр , м2; n; р; tт.

По формуле (4.1) необходимо определить плотность теплового потока qnp, Вт/м2, и по формуле (4.2) вычислить количество теплоты, которое отдает радиатор при проведении лабораторной работы № 3.

При известном значении qном по формуле (4.3) определить пртаб (табличное значение) и сравнить со значением qпр, полученным по формуле (4.1), и определить величину отклонения от табличных данных по выражению

Замерить длину открыто проложенных в помещении трубопроводов (горизонтальных и вертикальных) и по формуле (4.5) с учетом наружных диаметров труб и температуры перемещаемой по трубопроводам воды определить теплоотдачу трубопроводов.

Результаты измерений записывают в табл. 4.1.

29