книги / Отопление и вентиляция. Отопление-1

Заменив в уравнении (III.25) t2 его значением из уравнения (III.24), получим значение t^:

Аналогично этому расчету можно определить температуру воды в любой точке однотрубного стояка, к которому присоединено лю­ бое количество нагревательных приборов:

(по порядку сверху) в стояк; 2Q — общая теплоотдача всех нагре­ вательных приборов данного стояка.

Из рассмотрения приведенных выше уравнений видно, что рас­ пределение температур воды по однотрубному стояку с замыкаю­ щими участками зависит от начальной температуры tTl перепада температур в стояках (/г—fo), распределения тепловой нагрузки по отдельным этажам. Это означает, что при различной теплоотдаче нагревательных приборов по каждому из стояков системы (даже в случае, когда 2Q будет одинаковой) температуры воды соответст­ вующих участков стояков будут неодинаковыми.

Из уравнения видно, что температура смеси воды U, t4, , tn не зависит от температуры воды, выходящей из нагревательных при­ боров. Из рис. III.8 и формул следует, что температуры tr, h, U означают и те температуры, с которыми вода входит в нагреватель­ ные приборы.

Перейдем к определению температуры воды при выходе из при­ бора ^вЫX*

^вых==^ох Qnp/OnpC, ИЛИ /вых /вх Л^пр» (III.27)

Рассматривая t\ для прибора 2, как температуру входящей & него воды, по аналогии с предыдущим напишем

Определим температуру воды в любой точке однотрубного стоя­ ка, к которому присоединено любое количество нагревательных, приборов,

включая п-й, после которого требуется определить ..температуру воды.

Поверхность нагрева приборов однотрубных проточных систем водяного отопления определяем в м2 по формуле

где Qn — теплоотдача нагревательного прибора, установленного на- п-м этаже; кп —1Коэффициент теплопередачи нагревательного при­

прибор; tn — то же, воды после прибора; /в— расчетная температу­ ра помещения.

Расчет конвектора. Поверхность нагрева конвектора-в экм опре­

циент, зависящий от изменения температурного напора; при At = = 64,5° С ф1= 1; ф2 — коэффициент, учитывающий изменение массо­ вого расхода теплоносителя; при G= 300 кг/ч фг=1; фз — коэффици­ ент, учитывающий число устанавливаемых рядов конвекторов по высоте; р2 — коэффициент, которым учитывается остывание воды в. трубопроводах.

Конвекторы можно устанавливать друг над другом в два, тр» и четыре ряда (ф3) .

Конвекторы «Аккорд» устанавливают по расчету в два ряда повысоте, чугунные плинтусные конвекторы ЛТ-10 — в два, три и че­ тыре ряда.

Пример II 1.2. Требуется рассчитать нагревательный прибор П, имея в виду установку конвектора «Комфорт». Qnp=650 ккал/ч за вычетом тепла от открытопроложенных труб, <в = 18°С.

Температуры теплоносителя в однотрубной системе отопления 2"DI = 89,5° С, /вы1=82,2° С. Расчет ведем по данным [21].

F =4,64 экм с шагом пластин 7,5 мм.

Коэффициент срз=1, так как эти конвекторы устанавливают в один ряд. Определяем величину невязки

1,64 — 1,5

= 9 , ЗУ

1,5

что в пределах допустимой величины (±10%).

Пример Ш.З. Определить поверхность нагрева радиатора М-140-АО, уста­ новленного в производственном помещении с теплопотерями 1600 ккал/ч. Систе­

Сложность подбора таких радиаторов состоит в том, что требуемая теплоотдача в помещении обеспечивается не набором стандартных элементов или секций, а установкой панели определенного типа размера. В связи с этим расхождение между теплопотерями помещений и теплоотдачей устанавливаемых в помещении нагревательных поверхностей допускается в пределах от —4 до +20%.

Принципиально же методика расчета поверхности нагрева штампованных стальных радиаторов не отличается от методики расчета поверхности секционных чугунных радиаторов.

§ 11. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТА БЕТОННОЙ ОТОПИТЕЛЬНОЙ ПАНЕЛИ

Сопротивление теплопередачи бетонной панели Riр относят к 1 м трубы, расположенному в ряду труб. Сопротивление при этом зависит от диаметра труб d, расстояния между ними s, глубины рас­ положения от поверхности Я, коэффициента теплопроводности мае-

На практике получил распространение расчет бетонных отопи­ тельных панелей по составленным на основании эксперименталь­ ных данных номограммам и графикам. Зная тепловую нагрузку, температуру теплоносителя и воздуха помещения, выявляют раз­ меры бетонной панели, нагреваемой трубами определенного диа­ метра е определенным шагом между их осями. Пользуются также графиками для определения теплоотдачи 1 м длины в зависимости от разности расчетных температур и определенных конструктивных параметров размещения в греющей панели змеевиков труб и т. д.

§ 12. ВЫБОР ТИПОВ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ, ИХ РАЗМЕЩЕНИЕ И УСТАНОВКА

Типы нагревательных приборов, являющихся важнейшими эле­ ментами систем отопления, следует принимать с учетом особенно­ стей конструкций и назначения зданий, сооружений и помещений.

При выборе нагревательных, приборов, естественно, следует учи­ тывать архитектурно-конструктивное решение псймещения, санитар­ но-гигиенические требования и технико-экономическую характе­ ристику приборов.

Размещение и установка приборов. Нагревательные приборы, размещаемые в отапливаемом помещении, должны удовлетворять следующим условиям: устранять неприятные холодные токи от ох­ лаждаемых поверхностей ограждения; не затруднять отделку поме­ щения и его меблировку; исключать отрицательную радиацию и ин­ тенсивную циркуляцию воздуха, нередко наблюдающуюся в зоне нагревательных приборов при неправильной их установке. Нагре­ вательные приборы целесообразнее, всего устанавливать непо­ средственно у наружных ограждений под окнами отапливаемых помещений. При таком размещении восходящие конвекционные токи нагретого воздуха от нагревательных приборов препятствуют дви­ жению охлажденного воздуха, как бы стекающего с холодных на­ ружных ограждений на пол отапливаемого помещения.

Если невозможно установить под окнами требующееся количе­ ство нагревательных приборов, часть их размещают у наружных стен или внутренних перегородок.

Ввысоких помещениях нагревательные приборы следует уста­ навливать друг над другом в 2—3 ряда для ослабления действия холодных потоков воздуха, падающих с возрастающей скоростью.

Впомещениях с фонарными покрытиями нагревательные прибо­ ры, кроме установки их под окнами, размещают обычно в виде гладких стальных труб под фонарями для -компенсации (полностью или частично) теплопотерь перекрытием.

Предпочтительнее открытая установка нагревательных прибо­ ров (без ограждений), так как в этом случае обеспечивается более высокий коэффициент теплопередачи нагревательного прибора и не затрудняется очистка его от пыли. Ограждения нагревательных приборов предусматривают по архитектурным соображениям и для предохранения от ожогов в детских учреждениях.

Имея в виду, что теплый воздух всегда поднимается вверх,, большую часть нагревательных приборов — радиаторов в лестнич­ ных клетках устанавливают в нижних этажах. Широко применяют для отопления лестничных клеток рециркуляционные воздухона­ греватели-конвекторы. Установка их на первом этаже достаточна для отопления всей лестничной клетки.

В тамбурах, имеющихнаружные двери, сообщающиеся непо­ средственно с наружным воздухом, нагревательные приборы не устанавливают во избежание замерзания.

ГЛАВА IV

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ ВОДЯНЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

§ 13. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА

Очень важным для нормальной работы систем отопления явля­ ется расчет трубопроводов. Этот расчет заключается в выявлении.* диаметров -трубопроводов, необходимых для перемещения опреде­ ленных количеств (расходов) теплоносителя в зависимости от рас­ полагаемого или действующего давления.

Принципиально методика расчета трубопроводов систем отоп­ ления не зависит от вида теплоносителя. Во всех случаях основой для расчета служат формулы гидравлики. Учитывается, что дви­ жение среды (воды, пара, воздуха) по трубопроводам (или кана­ лам) сопровождается потерями располагаемого давления на пре­ одоление гидравлических сопротивлений: трения и местных сопро­ тивлений.

Потери давления на трение. Потерю давления на преодоление сопротивлений трения ртр определяют в кг/м2 по формуле

где Я— безразмерный коэффициент трения; d — диаметр трубопро­ вода, м; I — длина трубопровода расчетного участка, м; v — ско­ рость движения перемещаемой среды (воды* пара), м/с; у — объем­ ная масса теплоносителя, кг/м3; g — ускорение силы тяжести, м/с2.

Коэффициент трения Я не является величиной постоянной для т.рубы данного диаметра. Можно считать, что величина Я зависит от режима движения жидкости и шероховатости стенок трубы.

Из гидравлики известно, что возможны два режима движения жидкости: ламинарное и турбулентное. Связующей ламинарного и турбулентного движения является так называемая переходная об­ ласть. При ламинарном режиме жидкость движется равномерными струйками по всему сечению трубы. При турбулентном режиме дви­ жение жидкости сложное: в части сечения у стенок трубы (погра­ ничный слой) сохраняется ламинарный режим движения, в ядре

сечения — беспорядочное продольное и поперечное перемещение частиц жидкости; при этом имеющаяся шероховатость стенок тру­ бы может перекрываться, не перекрываться и перекрываться не­ полностью пограничным слоем жидкости.

В случае перекрывания шероховатости ламинарным погранич­ ным слоем ядро потока будет двигаться как бы только по погранич­ ному слою, и шероховатость трубы в этом случае на сопротивленце движения жидкости не будет оказывать влияние. Труба при таком режиме движения называется гидравлически гладкой, а само дви­ жение жидкости — ламинарным. Во втором случае, когда толщина пограничного слоя меньше высоты выступов шероховатости, ядро потока как бы зацепляется за выступы шероховатости. Труба при данном режиме движения жидкости называется гидравлически ше­ роховатой, а движение жидкости — турбулентным. В третьем слу­ чае, когда покрывается пограничным ламинарным слоем только часть выступов шероховатости, на характер движения жидкости выступы шероховатости оказывают частичное влияние. Таким дви­ жением жидкости характеризуется переходный режим.

Толщина пограничного слоя в основном зависит от скорости движения жидкости. При увеличении скорости режим движения жидкости из ламинарного переходит в турбулентный; соответствен­ но с увеличением скорости толщина пограничного слоя уменьшает­ ся и гладкие трубы становятся гидравлически шероховатыми.

Сопротивление трения зависит от режима движения жидкости. Режим движения жидкости зависит от того значения, которое для данного потока имеет критерий Рейнольдса Re.

Re = — =2300,

V

где V —средняя скорость движения, м/с; d — диаметр трубы, м; v — кинематическая вязкость жидкости, м2/с.

Ламинарное движение характеризуется Re<2300.

Коэффициент трения жидкости о стенки X определяется экспе­ риментальным путем. Коэффициент трения 'при ламинарном дви­ жении определяется формулой в общем виде

Х= / (Re); X=C/Re,

где С — постоянное число.

При переходном движении жидкости коэффициент трения в об­ щем виде определяется зависимостью

X =/(R e; г/к).

Для определения коэффициента трения переходной области от гидравлически гладких труб к шероховатым используют формулу проф. Б. Н. Лобаева