книги / Отопление и вентиляция. Отопление

ОТОПЛЕНИЯ, ТРУБОПРОВОДЫ И АРМАТУРА

§ 5. ВИДЫ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Как упоминалось ранее, нагревательные приборы пред­ назначены для передачи тепла от теплоносителя к тому помещению, в котором они установлены. Простейшими на­ гревательными приборами систем центрального отопления являются обычные гладкие стальные трубопроводы, исполь­ зуемые для транспортировки теплоносителя. Однако малая поверхность нагрева таких трубопроводов позволяет пере­ давать помещению сравнительно небольшое количество тепла. Это обстоятельство заставляет искать такие формы нагревательных приборов, которые позволяли бы при ком­ пактных размерах нагревательного прибора и минимальном расходе металла на его изготовление передавать помещению максимальное количество тепла.

Расход металла в данном случае важно учитывать по­ тому, что масса металла нагревательных приборов обычно намного превышает массу трубопроводов (составляя 60—80%

между средней температурой теплоносителя и температурой воздуха помещения и отнесенное к 1 кг массы прибора.

41

статком подобных приборов следует считать трудность очистки ох от пыли. Очистка их вручную возможна при расстоянии между отдельными ребрами не менее 25 мм (толщина пальцев руки). Поломка ребер при перевозке и установке ребристых трубопроводов портит их вид. Кроме того, длина таких труб сравнительно большая — 1; 1,5 и 2 м,

были широко распространены в начале этого века (рис. 3, б).

собой чугунные отливки (секции) в виде одной или несколь­ ких (чаще всего двух) вертикальных трубок (колонок), сое­ диненных в верхней и нижней частях в одно целое. На

42

ние, благодаря чему поверхность теплоотдачи увеличивается. Отдельные секции можно соединить между собой в один нагревательный прибор (батарею или радиаторную печь). Для этого отверстия, имеющиеся в каждой секции, снабжают

Рис. 4

В отверстия крайних секций батареи ввинчивают не ниппели, а специальные пробки, которые могут быть глу­ хими или иметь отверстия различного диаметра с нарезкой.

43

имуществом радиаторов по сравнению с ребристыми тру­

металла и коррозии (более сильной по сравнению с чугунными). При использовании в качестве теплоносителя освобож­ денной от воздуха (деаэрированной) и профильтрованной воды, подаваемой от ТЭЦ, коррозия уже становится почти неощутимой. Кроме того, в этом случае в нагревательном приборе не обязательно иметь сравнительно большое сече­ ние для прохода теплоносителя, необходимое при питании обычной водой во избежание быстрого засорения осадками,

45

выпадающими из теплоносителя (ржавчина, накипь). По­ этому при наличии деаэрирования можно применять как стальные штампованные радиаторы, по типу близкие к чу­ гунным, так и отопительные панели с малым сечением для прохода теплоносителя. Такой прибор изображен на рис. 7. В отличие от радиаторных батарей панели хотя имеют определенное количество колонок, но штампуются из целого листа. Поэтому поверхность нагрева прибора нельзя изме­ нить путем варьирования количества соединяемых между собой отдельных радиаторных секций.

Матер■Ст.2-3; $ ш1.5м/и

Сеч.колонки 3542

Проушины Иля крепления

Рис. 7

Борьба за экономию металла привела также и к появле­ нию своеобразных бетонных панелей. Каждая из них пред­ ставляет собой вертикальную бетонную пластину мини­ мальной толщины, в которую заделан змеевнк из гладких стальных труб небольшого диаметра {У'1!"). Идея исполь­ зования бетона для нагревательных приборов основывается на том положении, что теплоотдача от металла к бетону идет более интенсивно, чем от металла к практически не­ подвижному воздуху, так как теплопроводность бетона выше теплопроводности воздуха. Хотя теплопроводность бетона значительно меньше теплопроводности металла и бетон можно даже рассматривать по отношению к металлу как теплоизолятор, все же нанесение на металлическую трубу слоя бетона, несмотря на понижение температуры наружной поверхности прибора, увеличивает поверхность его тепло­ отдачи. Таким образом, теплоотдача трубопроводов может не только оставаться неизменной, но даже и увеличиваться. Кроме того, бетон дешевле металла, а потому применять его в экономическом отношении целесообразно.

46

Как известно из теории теплопередачи, коэффициент теп­ лоотдачи от поверхности в воздух тем больше, чем больше скорость движения воздуха возле данной поверхности. Это обстоятельство и привело к созданию специального типа нагревательных приборов — так называемых к о н в е к т о р о в (рис. 8).

Конвектор представляет собой нагревательный прибор любого типа, заключенный в специальный кожух (например, ребристая труба, как показано на рисунке). Чем больше высота кожуха, внутри которого находится нагретый воздух, чем больше возникает в нем естественная тяга (как в ды­ мовой трубе). Таким образом, благодаря кожуху можно значительно увеличить скорость движения воздуха возле нагревательного прибора и повысить его теплоотдачу. В США для увеличения скорости воздуха подобные приборы снабжают даже вентилятором. Недостаток конвекторов тот, что их очень трудно содержать в чистоте (даже при съем­ ном кожухе на очистку прибора уходит много времени).

Нагревательные приборы должны выдерживать рабочее давление 4 am. В некоторых случаях, по конструктивным соображениям, допускается разделение одного прибора, со­

47

венной циркуляции. Отдельные радиаторные секции удобнее всего соединять между собой с помощью труб, имеющих

широко. Однако изготовление фарфоровых радиаторов весьма трудоемко — не всё процессы можно механизировать.

Была попытка изготовлять керамические радиаторы. Но

фектных чугунных) (рис. 10). Через низкие ниппели прибора в нем устанавливается сквозная труба, обогреваемая тепло­ носителем повышенных параметров (паром, перегретой во­

48

в таком приборе очень мало и численно равно высоте при­ бора (в м вод. cm.).

Ввиду большой величины коэффициента теплоотдачи и тепловосприятия от воды к воде и от пара к воде поверх­ ность небольшого отрезка трубопровода, проходящего через каждый отдельный элемент радиатора, вполне достаточна, чтобы обеспечить удовлетворительную теплоотдачу по всей высоте элемента. Разумеется, что для компенсации термиче­ ского расширения над уровнем воды в приборе необходимо оставлять некоторое воздушное пространство. В самый же прибор воду приходится заливать вручную, что не особенно удобно в период эксплуатации.

Рис. 10 Рис. 11

Присоединение трубопроводов к отопительным приборам может быть различным (рис. 11). Если теплоноситель вхо­

о д н о с т о р о н н и м п р и с о е д и н е н и е м с н и з у в в е р х , а схема г—- р а з н о с т о р о н н и м п р и с о е д и н е н и е м с н и з у вниз .

§ 6. РАСЧЕТ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Коэффициент теплопередачи нагревательного прибора, обладающего гладкими стенками, можно определить по из­ вестной формуле теплопередачи:

aj А а2

где а, — коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке нагревательного прибора, кдж/м?-час-град;

а2 — коэффициент теплоотдачи от стенки нагреватель­ ного прибора к пространству помещения, в котором установлен прибор, кдж/м2-час-град-,

е — толщина стенки прибора, м;

X— теплопроводность материала, из которого сделан прибор, кдж/м’час'град.

Приведенная формула действительна только для того случая, когда поверхности тепловосприятия и теплоотдачи равны или очень мало отличаются друг от друга. При нали­ чии у нагревательного прибора ребер площади поверхностей

отношение поверхности теплоотдачи FH к поверхности тепло­ восприятия F„.

Теплоотдача нагревательного прибора Q может быть определена из выражения:

Q = kFB(t'cp— tcp .) кдж/час,

где k — коэффициент теплопередачи нагревательного прибора» отнесенный к 1 ж2 поверхности тепловосприятия;

F. — поверхность тепловосприятия;

? — средняя температура теплоносителя;

tcp в — средняя температура воздуха, окружающего прибор.

При теоретическом расчете теплоотдачи нагревательного прибора возникают следующие трудности:

1.Температура теплоносителя в различных частях нагре­ вательного прибора может быть различной и средняя тем­ пература стенок нагревательного прибора может не совпа­ дать со средней температурой теплоносителя, проходящего через нагревательный прибор.

2.Коэффициент теплоотдачи определить затруднительно сотому, что он слагается из теплоотдачи конвекцией и

те*шоотдачи лучеиспусканием. Первая при прочих равных

50