49. Классификация нагревательных приборов систем водяного отопления. Система уравнений для конструкторского расчёта.

Отопительные приборы можно смело назвать венцом всей любой отопительной системы. Без них любое водяное отопление теряет всякий практический смысл. В этой статье мы расскажем о том, как классифицируются и какие преимущества имеют самые распространенные типы отопительных приборов. Итак, начнем!

Первый вид классификации – по способу передачи тепла.

Все отопительные приборы делятся на 3 группы:

1)Радиационные - передают излучением в помещение более 50% тепловой энергии. К ним относятся потолочные отопительные приборы и излучатели.

2)Конвективно-радиационные - приборы передают конвекцией от 50 до 70% тепловой энергии от общего теплового потока. Это радиаторы чугунные и панельные регистры из гладких труб, напольные отопительные приборы.

3)Конвективные приборы – передают конвекцией не менее 75% общего теплового потока. Относят: конвекторы и ребристые трубы.

Второй вид классификации – по материалу, из которого изготовлены отопительные приборы.

К металлическим обогревателям относятся обогреватели из стали, чугуна, алюминия или меди, а также возможные комбинации двух из перечисленных металлов (биметаллические приборы отопления). Неметаллические отопительные приборы – редкое явление на рынке бытовых отопительных товаров. При производстве таких приборов почти всегда используют стекло. К классу комбинированных приборов отопления стандартно относят панельные радиаторы (состоят из внешнего бетонного или керамического изоляционного слоя и внутреннего металлического – стальных или чугунных нагревательных элементов) и конвекторы (трубы из металла с ребрами, находящиеся в дополнительном металлическом кожухе).

В качестве нагревательных приборов в системах центрального отопления применяются чугунные секционные радиаторы и ребристые трубы, стальные панельные радиаторы, конвекторы и регистры из гладких труб. Отопительные приборы должны быть эстетичными и экономичными.

Наиболее распространены чугунные секционные радиаторы: Секция состоит из 2-х колонок. Марка чугунных секционных радиаторов МС-140-108 или МС-90-108;(140,90-глубина секции; 108-длина секции в [мм]). Достоинства: Долговечность; простота изменения поверхности нагрева; компактность. Недостатки: Большая металлоёмкость; трудоёмкие в изготовлении и монтаже; неудобные в эксплуатации. Выдерживают давление до 6 кгс/см².

Стальные панельные радиаторы: Стальные штампованные радиаторы сваривают из 2-х листов стали толщиной 1,5мм. Марка стальных радиаторов РСВ; РСГ (В-вертикальные каналы; Г-горизонтальные каналы). Выдерживают давление до 10 кгс/см². Достоинства: Легкие; дешевые; меньшие затраты на транспортирование и монтаж; более эстетичны; легко очищать от пыли и вписывать в интерьер помещения. Недостатки: Нельзя устанавливать в помещениях с агрессивной средой; нельзя изменять поверхность нагрева; устанавливают, если в системе отопления вода циркулирует деаэрированная.

Регистры из гладких труб: Выполняются из стальных электросварных труб от32до200мм. Применяют для опопления производственных зданий. Харак-ся высоким коэф-том теплопередачи и легко очищаются от пыли. Недостатки: Громоздки; внешний вид не соответствует интерьеру помещения. Конвекторы плинтусные: Труба с оребрением для увеличения площади теплопередачи. Для конвекторов не нужна регулировка по воде и установка 3-х ходового крана т.к. регулируется воздушным клапаном. В основном распространены конвективные марки: Прогресс, Универсал.

Панельно-лучистое отопление: Устанавливается внутри строит-х конструкций (внутри панели). Достоинства: Небольшая разница между радиационной темпер-й и температурой воздуха; отсутствие видимых отопительных приборов; высокая тепловая инерционность. Недостатки: Трудность ремонта; повышенные требования к качеству воды.

Расчетная поверхность нагрева отоп. прибора определяется по формуле: Q=kFt; Fрасч=Qприб/(Кприбtср), где: Qприб - требуемое кол-во теплоты, отдаваемое в помещен; Кприб – коэф-т теплопередачи отоп. прибора Расчетное число секций для чугун. радиатора определяется по формуле: n=Fрасч/fсек. где: fсек - площадь поверхности одной секции [м²]. Основные факторы, влияющие на величину Кприб: 1)Вид и конструктивные особенность прибора; 2)Температурный напор при эксплуатации прибора. Вторичные факторы: Расход воды; способ соединения трубопроводов с прибором; скорость движения воздуха у поверхности прибора; окраска прибора. Декоративное укрытие снижает теплопередачу прибора на 1012%. Цинковые белила на 2% повышают теплопередачу прибора.

Третий способ разделения отопительных приборов – по степени тепловой инерционности. В данном случае тепловой инерцией называется остаточная передача тепла помещению после отключения отопительного прибора. Тепловая инерция может быть малой или большой (в зависимости от диаметра труб и конкретных типов отопительных приборов).

Последний способ классификации тепловых приборов – по его линейным размерам (имеются в виду высота и глубина). Поскольку размеры зачастую зависят от конкретной модели и местных требований по отоплению помещения, описывать данный способ классификации не имеет смысла.

Основные уравнения:

Уравнение теплопередачи:

Q=kFt;

Уравнение теплового баланса:

Q=G₁·C_р·(t₁-t₂),

Q=G₂·C_р·(t_г-t_о);

Уравнение неразрывности:

Q=w₁·ρ_ср1·f₁·3600,

Q=w₂·ρ₂·f₂·3600;

Гидравлическое сопротивление:

p₁=S₁·G₁²±Не₁,

p₂=S₂·G₂²±Не₂.

G₁ – расход сетевой воды, кг/ч; G₂= G_г – расход воды в СО, кг/ч; C_р – теплоемкость воды, кДж/(кг·°С); t₁, t₂ – температура на входящем и на выходящем трубопроводе, °С; t_г, t_о – температура горячей и обратной воды в СО, °С; ρ_ср1, ρ₂ – средняя плотность воды в приборе и не средняя в трубопроводе, кг/м³; w₁, w₂ – скорость воды в приборе и трубопроводе, м/с; f₁, f₂ – площадь поперечного сечения для прохода воды в приборе и трубопроводе, м²; S₁, S₂ – характеристика сопротивления на участке в приборе и трубопроводе, Па/(кг/ч)²; Не₁, Не₂ – естественный термогравитационный циркуляционный напор в приборе и трубопроводе, Па.