Потапова Т.А. Отопление зданий и сооружений - файл n1.doc

Потапова Т.А. Отопление зданий и сооружений
скачать (101.2 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc368kb.04.09.2003 11:49скачать

n1.doc



Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Братский государственный технический университет»

Потапова Т.А.



Методические указания

к лабораторным работам

Братск 2003

Отопление зданий и сооружений: /методические указания к лабораторным работам/ Т.А.Потапова. – Братск: БрГТУ, 2003 – 60 c.

Методические указания составлены в соответствии с программой курса «теплоснабжение и вентиляция», разработанных для для строительных специальностей 2903, 2905, 2906, всех форм обучения. В них изложена методика выполнения пяти лабораторных работ, приведены краткие теоретические сведения по рассматриваемым вопросам, описан порядок выполнения лабораторных работ.


Библиограф. Назв. Ил. Табл.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

СОДЕРЖАНИЕ


Введение

4

Лабораторная работа № 1. Исследование микроклимата в жилых и общественных зданиях


5

Теоретическая часть

5

Порядок выполнения работы

12

Лабораторная работа № 2. Выбор и расчет местных отопительных приборов


18

Теоретическая часть

18

Порядок выполнения работы

23

Лабораторная работа № 3. Определение коэффициента теплопередачи отопительного прибора


30

Теоретическая часть

30

Порядок выполнения работы

30

Лабораторная работа № 4. Определение коэффициента затекания воды в отопительный прибор


34

Теоретическая часть

34

Порядок выполнения работы

34

Лабораторная работа № 5. Определение теплоотдачи отопительного прибора


37

Теоретическая часть

37

Порядок выполнения работы

38

Приложение

40


Введение
Изучение курса «Теплоснабжение и вентиляция» предусматривает выполнение пяти лабораторных работ. Это позволит студентам специальностей 2903 «Промышленное и гражданское строительство», 2905 «Городское строительство и хозяйство». 2906 «Строительные материалы, изделия и конструкции» освоить теоретический курс и приобрести практические навыки работы с оборудованием инженерных систем.

Выполнение комплекса лабораторных работ поможет студентам овладеть методикой постановки лабораторного эксперимента, научиться анализировать полученные экспериментальные данные, составлять по полученным данным характеристику наблюдаемого при эксперименте явления.

В методических указаниях приведены краткие теоретические сведения по рассматриваемым вопросам, требования к составлению отчета, описан порядок выполнения лабораторных работ.

Лабораторная работа 1

Исследование микроклимата в производственных помещениях
Цель работы – определить состояние воздушной среды в помещении, используя инструментальные методы оценки производственного микроклимата и сравнить полученные данные с нормативными.

Теоретическая часть
Микроклимат помещения – состояние внутренней среды помещения, оказывающее воздействие на человека, характеризуемое показателями температуры воздуха и ограждающей конструкции, влажностью и подвижностью воздуха.

В помещениях жилых и общественных зданий следует обеспечивать оптимальные и допустимые нормы микроклимата в обслуживаемой зоне.

Требуемые параметры микроклимата: оптимальные, допустимые или их сочетание – следует устанавливать в нормативных документах в зависимости от назначения помещения и периода года.

Параметры, характеризующие микроклимат помещений:

Оптимальные и допустимые нормы микроклимата в обслуживаемой зоне помещений (в установленных расчетных параметрах наружного воздуха) должны соответствовать значениям, приведенным в приложении (табл. 1,2).

Скорость движения воздуха – осредненная по объему обслуживаемой зоны скорость движения воздуха.

Относительная влажность – это отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах.

Абсолютная влажность – это весовое количество водяных паров, находящихся в 1м3 воздуха в момент исследования, выраженное в кг.

Относительная влажность определяется по формуле:

(1.1)

где Дф – фактическое содержание водяных паров при соответствующем парциальном давлении Рф; кг/м3;

Дmax – предельное содержание водяных паров при парциальном давлении насыщенного пара Рнас при данной температуре воздуха, кг/м3.

Результирующая температура помещения – комплексный показатель радиационной температуры помещения и температуры воздуха помещения, определяемый по приложению А.

Радиационная температура помещения – осредненная по площади температура внутренних поверхностей ограждений помещения и отопительных приборов.

Результирующую температуру помещения tsu при скорости движения воздуха до 0,2 м/с следует определять по формуле



где tp – температура воздуха в помещении, оС;

tr – радиационная температура помещения, оС.

результирующую температуру помещения следует принимать при скорости движения воздуха до 0,2 м/с равной температуре шарового термометра при диаметре серы 150мм.

При скорости движения воздуха от 0,2 до 0,6 м/с tsu следует определять по формуле

.

Радиационную температуру tr следует вычислять:

по температуре шарового термометра по формуле



где tb – температура по шаровому термометру, оС;

m – константа, равная 2,2 при диаметре сферы до 150 мм либо определяемая по приложению Б;

V – скорость движения воздуха, м/с.

по температурам внутренних поверхностей ограждений и отопительных приборов



где Ai – площадь внутренней поверхности ограждений и отопительных приборов, м2;

ti – температура внутренней поверхности ограждений и отопительных приборов, оС.
Измерительные приборы и их назначение.

1. Приборы для измерения температуры воздуха:

а) Ртутные термометры применяются для замера температуры от –36оС до +50оС;

б) Спиртовые термометры применяются для замера температуры от –65оС до +90оС.

При необходимости определить пределы колебания температуры в течение рабочего дня, суток или недели применяется самопишущий прибор – термограф метеорологический “М-16”. Принцип действия прибора основан на свойстве биметаллической пластинки (приемная часть прибора) изменять радиус изгиба с изменением температуры воздуха. Приемная часть с помощью передаточного механизма соединена с регистрирующим устройством – стрелкой с пером. Изменение температуры помещения воспринимается приемной частью и посредством регистрирующего устройства записывается на бумажной ленте, надетой на вращаемый часовым механизмом барабан. Барабан суточного завода делает полный оборот за 24 часа, а недельного – за 7 дней.

В числителе приведены данные для холодного и переходного периода года (температура наружного воздуха ниже +10оС), в знаменателе – для теплого периода (температура наружного воздуха +10оС и выше).

в) Шаровой термометр

Шаровой термометр для определения результирующей температуры представляет собой зачерненую снаружи (степень черносты поверхности не ниже 0,95) полную Серу, изготовленную из меди или другого теплопроводного материала, внутри которой помещен либо стеклянный термометр, либо термоэлектрический преобразователь.

Шаровой термометр для определения локальной асимметрии результирующей температуры представляет собой полую сферу, у которой одна половина шара имеет зеркальную поверхность (степень черноты не выше 0,05), а другая – зачерненную поверхность (степень черноты поверхности не ниже 0,95).

Измеряемая в центре шара температура шарового термометра является равновесной температурой от радиационного и конвективного теплообмена между шаром и окружающей средой.

Рекомендуемый диаметр сферы 150 мм. Толщина стенок сферы минимальная, например из меди – 0,4 мм. Зеркальную поверхность образуют гальваническим методом путем нанесения хромового покрытия. Допускаются наклеивание полированной фольги и другие способы. Диапазон измерений от10 до 50оС. время нахождения шарового термометра в точке замера перед измерением не менее 20 мин. Точность измерений при температуре от 10 до 50оС – 0,1оС.

При использовании сферы другого диаметра константу m следует определять по формуле



где d – диаметр сферы, м.

Содержание работы: определить допустимость выполнения работы определенной категории тяжести в данном помещении, сравнив полученные результаты параметров микроклимата рабочей зоны с нормативными.

Локальная асимметрия результирующей температуры – разность результирующих температур в точке помещения, определенных шаровым термометром для двух противоположных направлений.

Температура шарового термометра – температура в центре тонкостенной полой сферы, характеризующая совместное влияние температуры воздуха, радиационной температуры и скорости движения воздуха.

Локальная асимметрия результирующей температуры должна быть не более 2,5оС для оптимальных и не более 3,5оС для допустимых показателей.

При обеспечении показателей микроклимата в различных точках обслуживаемой зоны допускается:

В общественных зданиях в нерабочее время допускается снижать показатели микроклимата при условии обеспечения требуемых параметров к началу рабочего времени.

г) Термографы отечественного производства М-16 и М-16н обеспечивают запись измерений температуры воздуха с точностью +1оС в пределах от –35оС до +45оС.
2. Приборы для измерения атмосферного давления воздуха.

а) Ртутный барометр – применяется для измерения давления воздуха в стационарных условиях с точностью + 0,08 мм. рт. ст. 133Г Па;

б) Барометр-анероид – применяется для измерения давления воздуха с точностью, не превышающей +0,2 мм.рт.ст. (27 Па);

в) Барограф – применяется для автоматической непрерывной регистрации изменения атмосферного давления в течение суток, недели. Принцип работы прибора основан на свойстве анероидных коробок реагировать на изменение атмосферного давления изменением своих геометрических 100 гПа в пределах от 780 до 1060 ГПа при температуре воздуха от –10оС до +45оС.
3. Приборы для измерения относительной влажности воздуха.

а) Психрометр бытовой (Августа) состоит из сухого и влажного термометров. К последнему подведена вода из мензурки. Резервуар с ртутью влажного термометра обвязан тонкой тканью, концы которой находятся в открытой части мензурки. Вода, испаряясь с поверхности резервуара термометра, поглощает тепло, вследствие чего показания влажного термометра меньше, чем сухого. На основании разницы этих показаний, определяют психометрическую разность (t=tc-tм) и пользуясь психометрическими таблицами определяют относительную влажность. Бытовыми психрометрами пользуются для измерения относительной влажности в жилых, общественных и административно-бытовых зданиях.

б) Аспирационный психрометр (Асмана), рекомендуемый для измерения влажности в производственных помещениях состоит из двух одинаковых ртутных термометров, укрепленных в пластмассовой или металлической оправе. Резервуары термометров помещены в двойную трубчатую защиту, предохраняющую термометры от теплового излучения. Трубки изолированы одна от другой и соединены тройником с воздуховодной трубкой, на верхнем конце которой укреплена аспирационная головка, закрытая колпаком. Аспирационная головка состоит из вентилятора, заводящегося при помощи ключа пружинного заводного механизма.

При работе вентилятора в прибор засасывается воздух, который, обтекая резервуары термометров, проходит по воздуховодной трубе и вентилятору и выбрасывается им наружу. Резервуары термометров в момент измерения находятся в постоянном воздушном потоке, движущемся со скоростью=2м/сек. Так подвижность воздуха в помещении практически не влияет на показания психрометра. Диапазон измерения относительной влажности данным прибором от 10 до 100 % при температуре окружающей среды от –10оС до +40оС.

в) Гигрограф типа М-21А применяется для автоматического суточного или недельного замера относительной влажности воздуха. Принцип действия прибора аналогичен принципу действия гигрометра, а принцип записи показаний такой же, как у термографа, барографа.

Графическую зависимость основных параметров воздуха при заданном барометрическом давлении выражает J-d диаграмма, построенная проф. Л.К.Рамзиным. С помощью этой диаграммы на основании известных двух параметров воздуха (например, t и ) можно найти все остальные его параметры: Рн – парциальное давление, Па; d – влагосодержание, г/кг сухого воздуха; J – энтальпия влажного воздуха, кДж/кг.
4 Приборы для измерения скорости или подвижности воздуха.

а) Крыльчатый ручной анемометр АСО-3 предназначен для измерения скорости воздушного потока в пределах от 0,3 до 5 м/сек. Приемной частью прибора служит легкое крыльчатое колесо, насаженное на трубчатую ось. Через сквозное отверстие оси проходит натянутая стальная струна, являющаяся осью вращения крыльчатого колеса. На конце оси имеется червяк, передающий вращение оси посредством зубчатой передачи (редуктора) на стрелки прибора. Крыльчатое колесо вращается под давлением проходящего через него воздуха. Наклон крыльев анемометра составляет около 45о. При таком наклоне окружная скорость тяжести поверхности крыла приблизительно равна скорости потока воздуха от –10о до +50оС.

б) Чашечный ручной анемометр МС-13 предназначен для измерения скорости воздуха от 1 до 20 м/сек. Колесо этого прибора представляет собой крест, насаженный на ось, с 4-мя чашками в виде полушариев на его концах. В результате разности давлений на обе чашки колесо анемометра приобретает вращательное движение шестерни счетного механизма аналогично механизму крыльчатого анемометра. Показания чашечного и крыльчатого анемометров читаются по трем циферблатам и составляют четырехзначное число.

Так как скорость равна пути, отнесенному к времени, при измерениях анемометром необходимо одновременно вести учет времени при помощи секундомера. Разность показаний анемометра до и после измерения, отнесенная к единице времени, дает так называемую скорость анемометра (Vан).

число делений в сек., (1.2)

где m и n – начальное и конечное показания анемометра;

T – время, сек.

Действительное значение скорости воздуха определяется по графику, приложенному в паспорте каждого прибора.

в) Термоэлектроанемометр служит для измерения малых скоростей воздушного потока и его температуры с высокой точностью. В основу прибора положен принцип охлаждения потоком воздуха электрического проводника (тонкой проволоки), нагреваемого электрическим током. Охлаждение нагретого тела, находящегося в потоке, зависит от скорости потока.
Порядок выполнения работы
Таблица 1.1

Требования к измерительным приборам

Наименование показателя

Диапазон измерений

Предельное отклонение

Температура внутреннего воздуха, оС

от 5 до 40

0,1

Температура внутренней поверхности ограждений, оС

от 0 до 50

0,1

Температура поверхности отопительного прибора, оС

от 5 до 90

0,1

Результирующая температура помещения, оС

от 5 до 40

0,1

Относительная влажность воздуха,%

от 10 до 90

5,0

Скорость движения воздуха, м/с

от 0,05 до 0,6

0,05


Методические указания
Измерение показателей микроклимата в холодный период года следует выполнять при температуре наружного воздуха не выше –5 оС. Не допускается проведение измерений при безоблачном небе в светлое время суток.

Для теплого периода года измерение показателей микроклимата следует выполнять при температуре наружного воздуха не ниже 15 оС. Не допускается проведение измерений при безоблачном небе в светлое время суток.

Измерение температуры, влажности и скорости движения воздуха следует проводить в обслуживаемой зоне на высоте:

Таблица 1.2

Места проведения измерений

Вид зданий

Выбор помещения

Место измерений

Одноквартирные

Не менее чем в двух комнатах площадью более 5м2 каждая, имеющая две наружные стены или комнаты с большими окнами, площадь которых составляет 30% и более площади наружных стен

В центре плоскостей, отстоящих от внутренней поверхности наружной стены и отопительного прибора на 0,5м и в центре помещения (точке пересечения диагональных линий помещения)

Многоквартирные

Не менее чем в двух комнатах площадью более 5 м2 каждая в квартирах на первом и последнем этажах

Гостиницы, мотели, больницы, детские учреждения, школы

В одной угловой комнате 1-го или последнего этажа

Другие общественные и административно-бытовые

В каждом представительном помещении

То же


В помещениях площадью более 100м2 изменение температуры, влажности и скорости движения воздуха следует проводить на равновеликих участках, площадь которых должна быть не более 100м2.

Температуру внутренней поверхности стен, перегородок, пола, потолка следует измерять в центре соответствующей поверхности.

Для наружных стен со светопроемами и отопительными приборами температуру на внутренней поверхности следует измерять в центрах участков, образованных линиями, продолжающими грани откосов светопроема, а также в центре остекления и отопительного прибора.

Результирующую температуру помещения следует вычислять по формулам, указанным в приложении А. Измерения температуры воздуха проводят в центре помещения на высоте 0,6 м от поверхности пола для помещений с пребыванием людей в положении сидя и на высоте 1,1 м в помещениях с пребыванием людей в положении стоя либо по температурам окружающих поверхностей ограждений (приложение А), либо по данным измерений шаровым термометром (приложение Б).

Локальную асимметрию результирующей температуры следует вычислять для точек, по формуле

,

где tsu1 и tsu2 – температуры, оС, измеренные в двух противоположных направлениях шаровым термометром (приложение Б).

Относительную влажность в помещении следует измерять в центре помещения на высоте 1,1 м от пола.

При ручной регистрации показателей микроклимата следует выполнять не менее трех измерений с интервалом не менее 5 мин, при автоматической регистрации – следует проводить измерения в течении 2 ч. При сравнении с нормативными показателями принимают среднее значение измеренных величин.

Измерение результирующей температуры следует начинать через 20 мин после установки шарового термометра в точке измерения.

Показатели микроклимата в помещениях следует измерять приборами, прошедшими регистрацию и имеющими соответствующий сертификат.

Диапазон измерения и допустимая погрешность измерительных приборов должны соответствовать требованиям таблицы 1.2.

Для определения усредненных параметров, определяющих состояние воздушной среды в помещении, условно разбиваем рабочую зону на ряд равновеликих объемов и производим соответствующие измерения в центре каждого объема. Результаты измерений записываются в таблицу 1.3.

Последовательность измерений следующая

  1. Производится замер абсолютного барометрического давления воздуха в помещении с помощью ртутного барометра

Таблица 1.3

Место замера

Рв, гПа

tс, oC

tм,oC

t, 0С

, %

Рн, гПа

S, кг/м3

Д, кг/м3

d, г/кг

V, м/сек

Z, м3








































  1. Производится замер температуры и относительной влажности воздуха в рабочей зоне помещения при помощи аспирационного психрометра. Показания термометров снимаются через 1-2 мин. после включения вентилятора. Получив показания сухого (tс) и мокрого (tм) термометров, определяют психометрическую разность

(1.3)

Затем по психрометрической разности и показанию мокрого термометра, пользуясь психрометрической таблицей (табл. 1.4), определяем относительную влажность воздуха .

Определяется абсолютная влажность по формуле

,кг/м3 (1.4)

где Рб – барометрическое давление воздуха в рабочей зоне помещения, Па (мм.рт.ст.);

 - относительная влажность воздуха в долях единицы;

Рн – давление водяных паров насыщенного воздуха при нормальном атмосферном давлении 101,325кПа (760мм.рт.ст.).

 - удельный вес замеряемого воздуха, кг/м3;

(1.5)

где Т – абсолютная температура сухого термометра по Кельвину

(1.6)

Влагосодержание определяется по формуле

, г/кг сухого воздуха; (1.7)

Таблица 1.4

Показания влажного термометра, оС

Разность показаний сухого и влажного термометра

0

1

2

3

4

5

6

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

88

89

89

90

90

90

91

91

91

91

91

92

92

92

92

92

92

93

78

79

80

80

80

81

82

82

83

83

83

84

84

85

85

85

85

86

69

70

71

72

72

74

74

75

75

76

76

77

77

78

78

79

79

79

61

62

63

64

64

66

66

67

68

69

69

70

70

71

72

72

73

73

53

54

55

57

57

59

60

61

62

63

63

64

65

65

66

67

67

68

46

47

49

50

50

53

54

55

56

57

58

59

59

60

61

62

62

63




  1. Производится замер скорости движения воздуха в вентиляционном отверстии помещения.

Крыльчатый анемометр устанавливается крыльчаткой навстречу потоку воздуха. Через 10-15 сек, когда крыльчатка анемометра начнет вращаться с постоянной скоростью, одновременно включаются счетный механизм прибора и секундомер. Выключение анемометра производится через принятое время измерения, например, через 30-100 сек.

После вычисления скорости анемометра по формуле (1.2) по тарировочному графику, который прилагается к анемометру, определяется скорость движения воздуха в вентиляционном отверстии.

Пользуются графиком следующим образом. На оси ординат откладывается число, соответствующее скорости анемометра. От найденной точки проводится горизонтальная линия до точки пересечения с наклонной линией графика, от которой проводится вертикальная линия вниз до пересечения с осью абсцисс.

Получаем значение скорости воздушного потока в м/сек.

Расход воздуха в данном отверстии определяется по формуле:

м3/час, (1.8)

где V – скорость движения воздуха, м/сек;

F – площадь живого сечения, м2.

Инструментально замеренные параметры воздушной среды сравнивают с нормативными санитарными нормами СН-245-71 для данного помещения.
Содержание отчета
Отчет должен включать: теоретическую часть, перечень и описание типов приборов, применяемых при замере параметров, определяющих микроклимат помещения; результаты замеров, которые должны быть сведены в таблицу; выводы.

Студент должен уметь ответить на контрольные вопросы.

  1. Какова область применения крыльчатых, чашечных анемометров?

  2. По какому принципу нормируются параметры воздушной среды в помещении?

  3. Какие параметры называют допустимыми, какие оптимальными?

  4. Условия проведения замеров параметров микроклимата?


Лабораторная работа №2

Выбор и расчет местных отопительных приборов
Цель работы:

  1. Ознакомиться с назначением и устройством местных отопительных приборов, используемых в системах отопления.

  2. Изучить технические характеристики чугунных и стальных радиаторов.

  3. Освоить методику расчета отопительных приборов.

  4. Рассчитать поверхность нагрева чугунного радиатора (по заданию преподавателя) и количество секций в приборе.


Теоретическая часть
Радиатором принято называть конвективно-радиационный отопительный прибор, состоящий либо из отдельных колодчатых элементов - секций с каналами круглой или элипсообразной формы, либо из плоских блоков с каналами колончатой или змеевиковой формы.
1. Радиаторы отопительные чугунные.

1.1. Назначение. Область применения.

Радиаторы отопительные чугунные предназначены для применения в системах отопления жилых, общественных и производственных зданий.

Радиаторы М-140А (прил. рис. 1) и М-140-АО (прил. рис. 2) рассчитаны на рабочее избыточное давление 0,6 МПа, а радиаторы МС-140-108 (прил. рис. 3) , МС-140-98, МС-90-108 на 0,9 МПа.

1.2. Устройство

Секции радиаторов отливаются из серого чугуна. Головки секций имеют ниппельные отверстия с правой и левой внутренней трубной резьбой G 11/4.

Отдельные секции собираются в радиаторы с различным номинальным тепловым потоком.

При сборке радиаторов между головками секций устанавливаются прокладки из теплостойкой резины, обеспечивающие герметичность соединений при температуре теплоносителя до 1300С.

Чугунные секционные радиаторы отличаются значительной тепловой мощностью на единицу длины прибора (компактностью) и стойкостью против коррозии (долговечностью). Однако, чугунные радиаторы металлоемки, производство их трудоемко, монтаж затруднителен, очистка от пыли – неудобна, внешний вид не привлекателен.

Технические характеристики чугунных радиаторов приведены в приложении (табл. 4).
2. Радиаторы отопительные стальные панельные типа РСГ 2 и РСВ 1.

2.1. Назначение. Область применения.

Радиаторы отопительные стальные панельные типа РСГ2 и РСВ1 предназначены для применения в системах водяного отопления жилых, общественных и производственных зданий с температурой теплоносителя до 150°С и рабочим избыточным давлением до 0,6 МПа.

Область применения стальных панельных радиаторов ограничена системами отопления зданий с гарантированным качеством теплоносителя.

Радиаторы РСГ2 и РСВ1 не допускается применять:

а) в системах, присоединенных к открытым системам теплоснабжения (при непосредственном водоразборе из тепловых сетей).

б) в помещениях с агрессивной средой.

Радиаторы РСВ1 изготавливаются в одно и двухрядном исполнении проходном и концевом вариантах.

Радиаторы РСГ2 изготавливаются четырех ходовыми в одно- и двухрядном исполнении.
2.2. Устройство

Однорядная панель радиатора (прил. рис. 4, 5) состоит из двух штампованных стальных листов толщиной 1,4-1,5 мм, соединенных сваркой и образующих ряды вертикальных (РСВ1) и горизонтальных (РСГ2) каналов для прохода теплоносителя.

К одному из торцов панели приварены присоединительные штуцеры из труб с условным проходом dy 20 мм, имеющие наружную резьбу G 3/4. У проходных радиаторов РСВ1 имеется 4 штуцера /по 2 с каждой стороны/.

Двухрядные приборы состоят из одинаковых однорядных панелей, соединенных параллельно между собой, посредством сварных соединительных элементов из труб с dy 20 мм.

Условное обозначение радиатора РСВ1 включает буквенный индекс типа радиатора с номером конструктивной разработки, номера типоразмера радиатора. Перед буквенным индексом, типа для радиатора в 2-х рядном исполнении, добавляется цифра 2, а после номера типоразмера для радиатора проходного варианта буква "П".

Условное обозначение радиатора РСГ2 включает буквенный индекс, типа радиатора с номером конструктивной разработки, код исполнения (I-однорядный, 2-двухрядный), номер типоразмера.

Стальные панельные радиаторы отличаются от чугунных меньшей массой, увеличенной излучательной способностью (35-40%, вместо 30% общего теплового потока).

Они соответствуют интерьеру помещений в полносборных зданиях, легко очищаются от пыли, их монтаж облегчен, производство – механизировано.

Однако область их применения ограничена системами со специально обработанной водой. Стальные панельные радиаторы имеют относительно небольшую площадь нагревательной поверхности, из-за чего часто приходится прибегать к установке их в 2 ряда. При этом снижается теплоотдача и затрудняется очистка от пыли.

Технические характеристики радиаторов РСВ1 и РСГ2 приведены в приложении (табл. 5, 6).
3. Гладкотрубные отопительные приборы

Гладкотрубными называют конвективно – радиационный отопительный прибор, состоящий из нескольких соединенных вместе стальных труб, образующих каналы для теплоносителя змеевиковой или регистровой формы (рис. 2.1).

Отопительный прибор сваривают из труб dy 32-100 мм, располагаемых одна от другой на расстоянии, на 50 мм превышающем их наружный диаметр.

Гладкотрубные приборы характеризуются высока значением коэффициента теплопередача, легко очищаются от пыли.



Рис. 2.1. Гладкотрубный отопительный прибор
Вместе с тем, эти приборы тяжелы, громоздки, занимают много места, их внешний вид не соответствует современным требованиям. Их применяют в помещениях при значительных выделениях пыли. Гладкотрубные приборы рассчитаны на рабочее давление 1,0 Мпа и температуру теплоносителя до 150°С.
4. Конвекторы

К
онвекторы состоят из 2-х элементов – трубчато-ребристого нагревателя и кожуха (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Конвектор
Конвекторы обладают сравнительно низкими теплотехническими показателями, тем не менее производство конвекторов расширяется. Это объясняется простотой изготовления, возможностью механизировать и автоматизировать их производство, сокращением трудозатрат при монтаже.

Конвекторы-приборы малой тепловой инерции. Применяют конвекторы в жилых, общественных зданиях, в крупных помещениях общественных зданий, устанавливают их также в лестничных клетках, бытовых и вспомогательных помещениях производственных зданий.
5. Ребристые трубы.

Ребристой трубой называют конвективный прибор, представляющий собой фланцевую чугунную трубу, наружная поверхность которой покрыта совместно отлитыми тонкими ребрами, (рис. 2.3).

Площадь внешней поверхности ребристой трубы во много раз больше, чем площадь поверхности гладкой трубы таких же диаметра и длины. Это придает прибору компактность. Кроме того, при использовании высокотемпературного теплоносителя – сохраняется пониженная температура поверхности ребер прибора. Простота изготовления и невысокая стоимость способствуют применению этого малоэффективного в теплотехническом отношении и металлоемкого прибора.

К недостаткам ребристых труб относятся также неэстетичный вид, малая механическая прочность ребер и трудность очистки от пыли.

Применяют эти отопительные приборы в производственных зданиях.

Рис. 2.3. Ребристая труба

Порядок выполнения работы
После выбора вида нагревательных приборов, определения мест их установки и способа присоединения к трубопроводам системы отопления, выполняют теплотехнический расчет приборов, который сводится к определению требуемой поверхности нагрева, количества секций или типоразмера прибора.

Для поддержания в отапливаемом помещения нужной температуры надо, чтобы количество тепла, отдаваемого нагревательными приборами, равнялось теплопотерям помещения. Температура поверхности приборов при этом не должна превышать установленного предела 95°С.
1. Расчет отопительных приборов в двухтрубной системе отопления.

Требуемая поверхность нагрева отопительного прибора рассчитывается по формуле:

, (2.1)

где Qпр - расчетная тепловая нагрузка прибора, Вт;

qэ - теплоотдача 1 экм прибора, Вт/экм принимается по таблице 2.2 или рассчитывается по формуле 2.4;

1 - коэффициент, учитывающий изменение теплоотдача в зависимости от принятого способа установки прибора (при установке прибора у стены без ниши перекрытий доской в виде полки 1=1,05);

2 - коэффициент, учитывающий снижение температуры воды относительно расчетного значения вследствие остывания в трубопроводах. При числе этажей в здании 2 и открытой прокладке трубопроводов в системах с верхней разводкой:

для 1 этажа 2=1,47, 2-го этажа 2 =1

в системах с нижней разводкой:

для 1 эт. 2 =1, для 2-го этажа 2 =1,47.

Температурный напор вычисляется:

, оС (2.2)

где tвх - температура теплоносителя на входе в прибор,°С;

tвых - температура теплоносителя на выходе из прибора,°С;

(2.3)

Теплоотдача 1 экм прибора:

, Вт/экм (2.4)

где tТ - температурный напор, oC;

3 - поправочный коэффициент, зависящий от относительного расхода G, табл.

Z - коэффициент, зависящий от схемы подачи воды в прибор: «сверху – вниз» Z=1, «снизу – вверх» Z =0,78, «снизу – вниз» Z=0,9

Относительный расход воды:

, кг/ч экм (2.5)

где tТ - температурный напор, oC;

tпр - перепад температуры теплоносителя в приборе.



Таблица 2.1

Коэффициент на изменение относительного расхода воды, протекающего через радиатор

G, кг/ч экм

0.3

0.4

0. 5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

3

4

5

6

7

7

3

0.8

0.9

0.91

0.93

0.95

0.97

0.99

1

1.03

1.03

1.05

1.055

1.06

1.07


Таблица 2.2

Теплоотдача 1 экм чугунных радиаторов в системе водяного отопления

tТ

qэ

tТ

qэ

tТ

qэ

tТ

qэ

tТ

qэ

tТ

qэ

46

48

50

52

325

343

360

378

54

56

58

60

395

419

436

459

62

64,5

66

68

483

506

523

541

70

72

74

76

558

582

605

622

78

80

82

84

645

669

692

715

86

88

739

756

Расчетное количество секций чугунных радиаторов:

, шт (2.6)

где 4 - коэффициент, учитывающий неравномерность теплоотдачи различных секций прибора.

При n > 5 4 =0,95

5<=n<11 4=1,0

11<=n<20 4=1,05

n>20 41,1

fсекц - площадь поверхности нагрева 1 секции прибора, экм.
Величину n следует округлять до целого значения, при этом уменьшение поверхности нагрева FПР не должно превышать 0,1 экм.

Результаты расчета сводятся в таблицу.

Таблица 2.3

№ помещения

Tв,

0C

QПР,

Вт

tтср

0C

tТ

Поправочные

коэффициенты

qэ

Fпр

экм

4

n

1

2

3






































2. Расчет нагревательных приборов однотрубных систем водяного отопления с верхней разводкой.

В однотрубной системе водяного отопления температура на входе в прибор и температурные перепады tпр для различных приборов - неодинаковы. Горячая вода последовательно проходит через приборы, присоединенные к стояку. Частично охладившись в одном приборе, вода поступает в следующий.

Температура воды tвх в любой точке однотрубного стояка определяется по формуле

, 0С (2.7)

где t2- температура горячей воды, поступающей в стояк, оС, для 1-го прибора по ходу теплоносителя t2=105°С;

Qпр - суммарная теплоотдача нагревательных приборов, расположенных до расчетной точки стояка (по ход движения воды), Вт;

Gст - количество воды, проходящей через стояк и вычисляемой по формуле

, кг/ч (2.8)

где Qст - тепловая нагрузка стояка, равная теплоотдаче всех приборов, присоединенных к нему, Вт;

t0 - температура охлажденной воды, выходящей из стояка,°С t0=70°C.

Средняя температура воды в нагревательном приборе:

, °С (2.9)
где tпр - температурный перепад воды в приборе, °С.

Температурный перепад вычисляется по формуле

, °С (2.10)

где Qпр - теплоотдача прибора, Вт;

Gпр- количество воды, протекающей через прибор, кг/ч;

 - коэффициент затекания воды в прибор. Этот коэффициент показывает, какая часть воды, протекающей по стояку Gст, попадает в нагревательный прибор.

=Gпр/Gст; Gпр=Gст (2.11)

Чем больше коэффициент затекания, тем больше воды пройдет через приборы и следовательно тем меньшая поверхность нагрева приборов будет нужна.

Величина  зависит от сочетания диаметров труб радиаторного узла ( dcm, dзy, dподв ), а также от скорости воды в стояке.

В проточных системах при одностороннем присоединении приборов =1, а при двустороннем =0,5.

Для однотрубных систем с осевыми замыкающими участками  выбирается по приложению (табл.7), для систем со смещенными замыкающими участками по приложению (табл.8).

Для определения  предварительно определяются диаметры стояков (по прил. табл. 9) в зависимости от нагрузки стояка, диаметры подводок, замыкающих участков и скорости движения теплоносителя (по прил. табл. 10),в зависимости от Qст, dст и параметров теплоносителя.

В проточных системах при одностороннем присоединении приборов dподв=dст, при двустороннем dподв на I сортамент меньше dст.

В системах с замыкающими участками dзу на I сортамент меньше dст, dподв может быть принят равным или на сортамент меньше.

Определив , находят tпр, затем вычисляет tсрпр. Затем вычисляют tт.

Поверхность нагрева отопительного прибора вычисляется по формуле:

(2.I3)

где Qпр - расчетная тепловая нагрузка прибора, Вт;

qэ - теплоотдача I экм прибора ,Вт/экм, принимается по табл. 2,2 или вычисл. по формуле 2.4;

12 – тоже, что и формуле 2.1;

3 - коэффициент на изменение относительного расхода воды протекающей через радиатор, определяют по табл. 2.1, в зависимости от G, определяемого по формуле 2.5.

Количество секций чугунных радиаторов находят по формуле 2.6.

Результаты расчета сводят в таблицу.

Таблица 2.4

№ прибора

Qпр, Вт

Tвх, 0С

tпр, 0С

tсрпр, 0С

tТ, 0С

qэ, Вт/экм

G

3

1

2

Fпр, экм

4

n, шт












































3. Особенности расчета нагревательных приборов однотрубных систем водяного отопления с нижней разводкой.

Температуру воды на входе в любой прибор определяет по формуле 2.7.

Теплоотдачу I экм чугунных радиаторов определяет по таблице 2.2, как функцию tТ который вычисляется по формуле 2.2.

В проточно-регулируемых системах отопления с
3-х ходовыми кранами всю воду можно пропускать через нагревательные приборы, добиваясь таким образом уменьшения поверхности нагрева прибора. Однако, при t2=105°С пропуск всей воды через первые по ходу движения теплоносителя приборы привел бы к превышению допустимой температуры поверхности приборов 95°С. Поэтому расход воды через первые приборы следует ограничить такой величиной, при которой tвых не превышала бы 95°С.

По схеме питания радиаторов водой «снизу-вверх» температура поверхности приборов примерно равна tвых воды из прибора.

Следовательно температурный перепад в первых приборах проточно – регулируемых систем с t2 =105°С надо определять так:

tПР=tвх- 950 (2.14)

Величиной tпр обуславливается и количество воды, циркулирующей через эти приборы.

Необходимый расход Gпр обеспечивают регулировкой трехходовыми кранами.

При температуре воды на входе в прибор 95°С или близкой ней независимо от схемы питания нагревательных приборов всю воду Gст пропускают через приборы. В этом случае температурный перепад:

tпр = Qпр/Gст (2.15)

При расчете приборов с замыкающими участками tпр принимают по приложению (табл. 9).

Проектируя однотрубные системы с замыкающими участками с нижней разводкой, надо учитывать, что температура горячей воды 100°С является предельной для удовлетворения требований СНиП об ограничении температуры поверхности приборов 95оС.

После определения tпр дальнейший расчет нагревательных приборов однотрубных систем с нижней разводкой (как проточно - регулируемых, так и с замыкающими участками) производят так же, как и для систем с верхней разводкой.

Расчетные данные сводим в таблицу.

Таблица 2.5

№ прибора

Qпр, Вт

Tвх, 0С

tпр, 0С

tвх-td, 0С

qэ, Вт/экм

3

1

2

Fпр, экм

4

n, шт






































Лабораторная работа 3

Определение коэффициента теплопередачи отопительного прибора
Цель работы – освоение методики экспериментального определения коэффициента теплопередачи отопительного прибора. Величину этого коэффициента необходимо знать для правильного подсчета площади поверхности отопительных приборов в проектируемом здании.
Теоретическая часть
Тепло от теплоносителя (воды или пара) передается в помещение через стенку отопительного прибора. Интенсивность этой передачи характеризуется коэффициентом теплопередачи отопительного прибора (Кпр).

Коэффициентом теплопередачи отопительного прибора называется количество тепла, проходящее за единицу времени через поверхность отопительного прибора площадью 1м2 при разности температур теплоносителя и воздуха помещения в 1оС. Иначе говоря, это плотность теплового потока через отопительный прибор, отнесенная к разности температур теплоносителя и воздуха (температурному напору).

Величина коэффициента теплопередачи отопительного прибора зависит от конструктивных особенностей прибора того или иного типа, окраски, способа присоединения к стояку, расхода воды, температурного напора и многих других факторов.
Порядок выполнения работы
В качестве объекта исследования принят радиатор
М-140-АО. Схема лабораторной установки приведена на рис.3.1.





Рис. 3.1. Схема лабораторной установки

1 – отопительный прибор; 2,3 – подающий и обратный трубопроводы; 4,5 – термометры на подающей и обратной подводках; 6 – термометр для измерения температуры воздуха в лаборатории; 7 – ротаметр.
Коэффициент теплопередачи отопительного прибора можно определить экспериментально, воспользовавшись известной формулой для вычисления теплоотдачи отопительного прибора; Вт:

= (3.1)

где Кпр – коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/м2 0С;

Fпр – площадь поверхности отопительного прибора, м2;

tср.пр. – средняя температура теплоносителя (воды) в отопительном приборе, 0С;

tв – температура внутреннего воздуха, 0С.

Отсюда:

(3.2)

Теплоотдача исследуемого нагревательного прибора может быть найдена по формуле, Вт:
(3.3)

где Gпр – расход воды, проходящей через отопительный

прибор, кг/час;

С – удельная массовая теплоемкость воды, Дж/кг0С (С=4187 Дж/кг0С)

tг – температура воды, поступающей в отопительный прибор (горячей), 0С;

t0 – температура воды, выходящей из прибора, (охлажденной)

3600 – (Qпр) из Дж/ч в Дж/м (Вт).

Средняя температура воды в приборе

(3.4)

После подстановки уравнений (3.3) и (3.4) в формулу (3.2) получается зависимость, которой обычно пользуются при опытном определении коэффициента теплопередачи отопительного прибора:

(3.5)

  1. Подготовка таблицы по прилагаемой форме для занесения в нее результатов замеров и вычислений.

Таблица 3.1



опыта

Gпр

кг/ч

tг

0C

to

0C

tв

0С

Fпр

м2

Кпр

Вт/м2 0С

1

2

3

4






















  1. Определение расхода воды через исследуемый отопительный прибор по показанию ротаметра (Gпр).

  2. Определение температур воды, поступающей в отопительный прибор (tг), и выходящий из него (to) с помощью термометров 4 и 5.

  3. Определение температуры воздуха в лаборатории (tв) по термометру 6.

  4. Вычисление площади поверхности отопительного прибора (Fпр). Площадь поверхности одной секции чугунного радиатора М-140 известна из справочников и составляет 0,254 м2.

  5. Определение коэффициента теплопередачи отопительного прибора по формуле (3.5)

  6. Повторение опытов (пункты 2  6) несколько раз (не менее 3).

Окончательно величина коэффициента теплопередачи нагревательного прибора находится как средняя арифметическая из величин, полученных в 3 и 4 опытах.

Лабораторная работа 4

Определение коэффициента затекания воды

в отопительный прибор
Цель работы – освоение методики экспериментального определения коэффициента затекания.
Теоретическая часть
Понятие коэффициента затекания вводится при рассмотрении только однотрубных систем отопления и то, лишь таких, в которых вода, по мере продвижения по стояку, не вся попадает в отопительные приборы, - часть ее минует приборы, проходя через замыкающие участки. Замыкающий участок – это короткий трубопровод, соединяющий подающую и обратную подводки отопительного прибора.

Коэффициентом затекания отопительного прибора называется отношение расхода воды, проходящего через рассматриваемый отопительный прибор к общему расходу воды в стояке:

(4.1)

Величина коэффициента затекания зависит от схемы присоединения отопительного прибора к стояку, от соотношения диаметров замыкающего участка, подводок и стояка и от других факторов.

Коэффициент затекания нужен для определения расхода воды в отопительном приборе при подсчете площади поверхности и находится по таблицам или номограммам.
Порядок выполнения работы
Теплоотдача отопительного прибора может быть подсчитана по любой из следующих двух формул, Вт:

(4.2)
(4.3)
где С – удельная массовая теплоемкость теплоносителя (для воды С=4187 Дж/кг0С);

Gпр и Gст – расход теплоносителя, соответственно, в отопительном приборе и в стояке, кг/ч;

tг и to – температура теплоносителя на входе в отопительный прибор и на выходе из него, 0С;

tгст и tocn – температура теплоносителя в начале и в конце стояка, 0С.

Получив из формул (4.2) и (4.3) выражения для Gпр и Go и подставив их в уравнение (4.1), имеем:

(4.4)

Величины всех температур, входящих в эту формулу, могут быть замерены термометрами (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Схема лабораторной установки

1 – отопительный прибор; 2,3 – подающая и обратная магистрали; 4,5 – термометры; 6,7 – термометры на входе в отопительный прибор и на выходе из него; 8 – ротаметр.
1. Вычерчивается таблица для внесения в нее результатов измерений и расчетов по прилагаемой форме.

Таблица 4.1

№ опыта

tгст,

0С

tост,

0С

tг,

0 C

to,

0C



1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

















2. Устанавливается некоторый расход и замеряются температуры в стояке и в подводках при помощи термометров 4, 5, 6 и 7.

3. Вычисляется коэффициент затекания по формуле (4.4).

4. То же самое выполняется при иных трех расходах воды в стояке. Значения расходов контролируются ротаметром. Замеры температур производятся спустя некоторое время после изменения расхода в стояке. При этом повышается достоверность результатов, т.к. замеряются установившиеся температуры.

5. Подсчитывается среднее арифметическое значение коэффициента затекания из четырех опытов.
Лабораторная работа 5

Определение теплоотдачи отопительного прибора
Цель работы – освоение методики экспериментального определения теплоотдачи отопительного прибора.
Теоретическая часть
Теплоотдача нагревательных приборов осуществляется путем конвекции и лучеиспускания. При преобладании в теплоотдаче нагревательных приборов лучеиспускания лучше прогревается нижняя зона помещения; при передаче тепла за счет конвекции нагретый воздух поднимается вверх и больше прогревает верхнюю зону помещения.

С возрастанием высоты прибора уменьшается его теплоотдача с 1м2 поверхности. Это объясняется тем, что при более высоком приборе температура воздуха, соприкасающегося с верхними его частями, будет выше, а следовательно, теплоотдача верхних частей прибора окажется несколько меньшей.

Теплоотдача отопительного прибора зависит от:

Теплоотдача отопительного прибора – это количество тепла, выделяемого прибором за единицу времени. Теплоотдача может быть подсчитана по формулам, Вт:

(5.1)

или

(5.2)

где С – удельная массовая теплоемкость теплоносителя (для воды С=4187 Дж/кгоС);

Gпр и Gст – расход теплоносителя через отопительный прибор и через стояк, кг/ч;

tг и to – температура воды на входе в отопительный прибор и на выходе из него, оС;

tгст и tост – температура на входе и выходе из стояка, оС.

Следует отметить, что формула (5.2) справедлива лишь для случая, когда к стояку подсоединен только один отопительный прибор, как это сделано в лабораторной установке.
Порядок выполнения работы
Исследуемый отопительный прибор присоединен к стояку по схеме однотрубной системы с осевым замыкающим участком (рис. 5.1).


Рис. 5.1. Схема лабораторной установки.

1 – отопительный прибор; 2,3 – подающая и обратная магистрали;

4,5 – термометры; 6,7 – термометры на входе в отопительный прибор и на выходе из него; 8 – ротаметр.
При опытном определении теплоотдачи отопительного прибора пользоваться формулой (5.1) нельзя, потому что в лабораторной установке нет ротаметра на подводке к отопительному прибору для замера расхода через прибор, но есть ротаметр для замера расхода через стояк. Поэтому в работе используется формула.
Порядок определения теплоотдачи следующий:
1. Вычерчивается таблица для внесения в нее результатов измерений и расчетов по прилагаемой форме

Таблица 5.1

№ опыта

tгст, oС

tост, oС

Gст, кг/ч

Q, Вт

1

2

3

4














2. Замеряются температуры теплоноситель на входе и на выходе из стояка термометрами 4 и 5.

3. Замеряется расход теплоносителя в стояке ротаметром 6.

4. Вычисляется теплоотдача радиатора по формуле (5.2).

5. Для повышения достоверности результата опыты повторяются 2-3 раза и теплоотдача отопительного прибора определяется как средняя величина из результатов всех проведенных опытов.




Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации