ТЕПЛОПЕРЕДАЧА НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 9Следующая ⇒

Схема теплопередачи нагревательного прибора в помещении показана на рис. III. 8. Нагревательный прибор и теплоноситель в нем имеют обычно малую тепловую инерцию, а поэтому тепловой поток Q_тн, отданный в приборе теплоносителем, в каждый момент равен тепловому потоку Q_нп, передаваемому прибором помещению:

Q_тн= Q_нп (4.1)

Если теплоноситель вода или другая среда, аккумулирующая тепло в результате теплоемкости и изменения температуры, то величина Q_TH равна:

Q_нп =G_нпс (t₁- t₂)(4.2)

где G_нп— расход теплоносителя через нагревательный прибор, кг/ч;

с — удельная теплоемкость, кДж/(кг · °С), теплоносителя [для воды составляет 4, 19 кДж/(кг · °С)],

t₁ и t₂ – температура теплоносителя на входе в прибор и на выходе из него.

Если теплоноситель пар, то передача тепла в приборе происходит при конденсации с выделением скрытой теплоты парообразования, при этом температура входящего в прибор пара t₁ обычно равна температуре покидающего прибор конденсата t₂. Величина Q_тнв этом случае равна:

Q_тн= G_тн r, (4.3)

Где r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг, отвечающая давлению пара, поступающего в прибор.

Теплоотдачу нагревательного прибора Q_нп определяют с помощью основного уравнения теплопередачи в виде

Q_нп=К_нп(t_нп– t_в)·F_нп(4.4)

В формуле (III.4) принято, что количество отданного прибором тепла пропорционально разности между средней температурой теплоносителя в приборе t_нп и температурой помещения t_в.

Обычно в расчетах принимают для воды среднюю температуру

t_нп=(t₁+ t₂)/2 (4.5)

для пара температуру, соответствующую давлению пара, поступающего в прибор.

Опытами установлено, что в нагревательных приборах типа радиаторов при подаче воды по схеме «сверху—вниз» значение t_нп близко к определяемому по формуле (III.5). При подаче воды «снизу—вверх» значение t_нп отличается от среднеарифметического и близко к значению t₂ . В приборах, соединенных последовательно или выполненных в виде змеевика, теплоноситель (вода) изменяет температуру по ходу движения по логарифмическому закону.

F_нп в формуле (III. 4) представляет собой площадь теплоотдающей поверхности прибора — всей внешней (наружной) поверхности прибора, омываемой воздухом, обычно искусственно развитой путем устройства приливов, оребрения и пр.

Коэффициент теплопередачи нагревательного прибора К_нп в формуле (III.4), как и в случае передачи тепла через стенку от одной среды к другой, равен величине, обратной сопротивлению теплопередаче нагревательного прибора: (III.6)

К_нп=1/ R_нп (4.6)

Величина R_нп, в свою очередь, равна:

R_нп= R_в+ R_т+ R_н,. (4.7)

где R_в, R_т и R_н — сопротивление тепловосприятию, теплопроводности стенки прибора и теплоотдаче.

Сопротивление R_в, м²·^оС/Вт, тепловосприятию от теплоносителя к внутренней поверхности нагревательного прибора площадью F_вп зависит от коэффициента теплообмена α _в. Величина R_в должна быть отнесена к поверхности теплоотдачи прибора F_нп, поэтому

R _в= F_нп= R_в F_н.п (4.8)

Коэффициент теплообмена α _в между теплоносителем и внутренней поверхностью прибора определяется в основном скоростью движения теплоносителя в приборе. С увеличением расхода воды коэффициент теплообмена сначала заметно возрастает, но затем при расходах 200 кг/ч и более остается практически неизменным. В чугунных радиаторах — наиболее распространенном виде приборов — скорость движения воды в колонках обычно небольшая (около 0, 01 м/с) и α _в ~ 58 Вт/(м²·^оС). Отношение

F_нп/ F_вп для них равно приблизительно 1, 3 и R_в составляет

R_в= = 2, 2· 10^-2(м²· °С)/Вт

Размеры и положение кожуха выбирают такими, чтобы общая теплоотдача нагревающих элементов возрастала.

Обычно значение α _н у нагревательных приборов равно

5— 15 Вт/(м²· °С), т. е. R_н =0, 2... 0, 066 м²· °С/Вт, что значительно больше двух других составляющих общего сопротивления теплопередаче нагревательного прибора R_нп.

Из рассмотренного процесса теплообмена, характерного для нагревательных приборов, ясен физический смысл влияния отдельных факторов на коэффициент теплопередачи К_нп. Для металлических нагревательных приборов (типа радиаторов) определяющим в этом коэффициенте является интенсивность теплообмена на внешней теплоотдающей поверхности. Для неметаллических приборов, выполненных из бетона, керамики и других материалов, важной составляющей коэффициента К_нп является также теплопроводность материала стенки прибора.

ВЫБОР И УСТАНОВКА НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

В ПОМЕЩЕНИИ

Некоторые общие рекомендации по выбору вида нагревательных приборов приведены в табл. 4.2.

Нагревательные приборы (радиаторы, конвекторы и т. д.) устанавливают под окнами или в нишах наружных стен и в исключительных случаях у внутренних стен. Панельные приборы располагают под окнами, в наружных стенах, в перегородках и в конструкциях пола и потолка.

В высоких помещениях для предотвращения образования холодных токов 1/3 или 1/4 приборов рекомендуется располагать под окнами верхнего света (второй ряд окон) или под фонарями. На лестничных клетках нагревательные устройства располагают в нижних этажах и во вторых тамбурах входов. При числе этажей больше четырех лестницы рекомендуется обогревать специальными воздухонагревателями.

Приборы присоединяют к стоякам системы отопления по различным схемам (рис. 4.11). При числе секций в радиаторе меньше 25 предусматривают одностороннюю схему, упрощающую монтаж. Для смежных второстепенных помещений, не требующих регулировки теплоотдачи приборов, или при установке приборов в одном помещении допускается их присоединение на сцепке. Приборы на сцепке в тепловом и гидравлическом расчете рассматривают как один прибор.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 9 Следующая ⇒