Учебник для вузов

Отопление

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

При разработке новой конструкции отопительного прибора и при изготовлении прибора на заводе всегда проявлялось стремление, с одной стороны, всемерно повысить коэффициент теплопередачи, с другой — увеличить площадь внешней поверхности каждого элемента как измерителя, определяющего объем выпускаемой продукции (даже в ущерб величине коэффициента теплопередачи).

С целью получения единого теплотехнического и производственного показателя в нашей стране в 1957 г. было введено измерение теплоотдающей поверхности всех отопительных приборов в условных единицах площади. За условную единицу площади был принят квадратный метр эквивалентной нагревательной поверхности (м2 энп) или, короче, эквивалентный квадратный метр (экм). Такое измерение площади нагревательной поверхности стимулирует выпуск совершенных в теплотехническом-отношении приборов

Эквивалентным квадратным метром называется такая площадь теплоотдающей поверхности стандартно установленного отопительного прибора, через которую при средней температуре теплоносителя в приборе 82,5° С в воздух с температурой 18° С передается тепловой поток, равный 506 Вт (435 ккал/ч). За стандартную принимается открытая установка прибора у наружной стены с односторонним присоединением к трубам.

Выпускавшийся в 1957 г. секционный радиатор типа Н-136 (его строительная глубина 136 мм, монтажная высота 500 мм) был принят за эталон. Через один квадратный метр внешней физической поверхности эталонного радиатора Н-136 (площадь поверхности четырех секций) при испытании в стандартных условиях (испытывался радиатор, состоящий из восьми секций) передавался в помещение тепловой поток, равный как раз 506 Вт (435 ккал/ч). Следовательно, восемь секций радиатора Н-136 имели площадь теплоотдающей поверхности, равную 2 м2 или 2 м2энп (экм).

Исчисление площади внешней поверхности любого отопительного прибора в условных единицах и определение для одного и того же элемента прибора (секции, ребристой трубы, конвектора, панели) отношения площади эквивалентной нагревательной поверхности /э к площади ею физической внешней поверхности f«j, (см. § 22) есть сравнение конкретного прибора с эталонным.

Сказанное можно также пояснить схемами, изображенными на  III.8. На рисунке представлены два отопительных прибора равных размеров, состоящие из трех элементов с физической поверхностью по 1 м2. Прибор на  III.8,а имеет эквивалентную площадь нагревательной поверхности в экм FQ>3, что свидетельствует о высоком коэффициенте теплопередачи. Поэтому часть длины этого прибора, соответствующая площади поверхности в 1 экм (на чертеже заштрихована), меньше длины одного элемента —h<.l- Прибор на  III.8, б имеет площадь эквивалентной нагревательной поверхности в экм /7Э<3 и, следовательно, обладает низким коэффициентом теплопередачи.

Следует сделать вывод: чем совершеннее в теплотехническом отношении отопительный прибор, тем меньше площадь его физической поверхности, передающая тепловой поток, равный 506 Вт (435 ккал/ч). Можно, например, измерить выпущенные заводом 1000 м2 стальных панелей примерно 1400 экм и 1000 м2 ребристых труб — только 690 экм.

Уравнение более удобно для пользования, так как при расчете площади нагревательной поверхности приборов в однотрубных стояках известна температура воды, входящей в прибор, а температура выходящей воды зависит от расхода бщ», не всегда заранее известного.

Для определения относительного расхода воды в колончатых радиаторах и панелях необходимо знать площадь нагревательной поверхности (чтобы найти действительный расход воды, приходящийся на 1 м2 энп), которая в вычислениях является искомой величиной. Поэтому выражение должно быть видоизменено, что будет сделано несколько ниже.

Каждая формула для определения плотности теплового потока, передаваемого через 1 м2 энп конкретного отопительного прибора при теплоносителе воде, отражает влияние на тепловой поток, поступающий в помещение, следующих факторов:

а)         температурного напора Atcp  (как и при теплоносителе    паре);

б)         расхода воды Gnp;

в)         дополнительной потери тепла через наружное ограждение в свя

зи с размещением около него прибора (в формулу вводится значение

&пр, уменьшенное на 5% против действительного);

г)         схемы движения воды в приборе, обусловленной способом его

присоединения к трубам, т. е. местами подачи и отвода воды (в фор

муле изменяются числовые значения коэффициента ш\ показателей

степени пир).

Сопоставление полученных значений плотности теплового потока позволяет оценить тепловую эффективность различных схем подачи и отвода воды при ее относительном расходе, равном единице, для стандартно установленных колончатых радиаторов и панелей: наиболее эффективна схема движения воды сверху — вниз, теплопередача при схеме снизу — вниз сокращается на 10%, а при схеме снизу — вверх — на 22% по сравнению со схемой сверху — вниз.

Подобная же закономерность отмечается и для отопительных приборов с трубчатыми греющими  элементами,   однако  она   проявляется менее заметно. Так, например, исследованиями в МИСИ установлено, что теплопередача двухрядного гладкотрубного прибора, состоящего из труб d=76X3 мм, последовательно соединенных по воде, уменьшается при переходе от схемы движения воды сверху — вниз к схеме снизу— вверх на 9%. При этом увеличивается степень неравномерности теплопередачи каждой из труб.

Выявленная зависимость теплопередачи отопительных приборов от схемы движения воды показывает, что для передачи в помещение равного теплового потока площадь нагревательной поверхности приборов в рассмотренных условиях должна отличаться: площадь получится наименьшей при движении воды в приборе сверху — вниз и наибольшей при подаче воды снизу с односторонним отводом ее вверху.

Уменьшение плотности теплового потока при подаче воды в прибор снизу объясняется усилением неравномерности температурного поля его внешней поверхности, связанной с понижением температуры во вторичных контурах циркуляции воды внутри прибора, При односторонней подаче снизу и отводе воды сверху создается наиболее неровное поверхностное температурное поле («отстает», как говорят, часть площади прибора, удаленная от места ввода горячей воды) и в результате значительно сокращается общий тепловой поток от теплоносителя через внешнюю поверхность прибора в помещение.

Влияние расхода воды на плотность теплового потока колончатых радиаторов и панелей проследим по графикам на  ШЛО, относящимся к первым трем рассмотренным выше схемам движения    воды.