книги / Отопление и вентиляция. Отопление

прекращающий подачу газа в случае остановки вентилятора. Наконец, по трубе 6 газ подводится к нагревателям 7, вы­ ключение которых производится посредством кранов 8.

Аналогично печам, на отопление газом могут быть пере­ ведены и приборы, служащие для хозяйственных целей, например обычные кирпичные кухонные плиты. Однако более компактными и рациональными являются специальные газо­ вые плиты, в конструкции которых учтены все специфические особенности газа как топлива.

Наиболее распространены плиты двухконфорочные и че­ тырехконфорочные. Изображение четырехконфорочной плиты со всеми основными раз­

бителям в специальных баллонах, которые служат источни­ ком питания газом каждой отдельной квартиры.

Ввиду того, что расчет домовых газовых сетей связан с расходом газа как на нужды отопления, так и на бытовые

где Q — максимальная теплопотеря, кдж/час;

QP — теплотворная способность газа, кдж/м3-, Чг— к. п. д. прибора (обычно около 0,85).

Для учета расхода газа устанавливают специальные счетчики.

§41. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОТОПЛЕНИЕ

Внастоящее время электричество применяется в самых разнообразных областях народного хозяйства и культуры. Электрическая энергия является наиболее ценным видом энергии, из которой легко можно получить другие виды энергии, в том числе и тепловой.

Использование электроэнергии для целей отопления очень заманчиво в связи с целым рядом преимуществ. Действи­ тельно, электрические нагревательные приборы можно сде­ лать очень компактными и даже переносными. Проводка, питающая нагревательные приборы током, сравнительно дешева, занимает мало места, и монтаж ее весьма прост и нетрудоемок. Никаких продуктов сгорания, как при газовом

или печном отоплении, при использовании электроэнергии не выделяется. Поэтому с бытовой точки зрения электриче­ ское отопление является наиболее удобным.

Однако с экономической точки зрения против электриче­ ского отопления имеются следующие серьезные возражения.

Для получения 1 кет электроэнергии на современных тепловых электростанциях необходимо затратить 0,15-*-0,17 кг условного топлива, от которого можно получить примерно (0,15-*-0,17) 30000 = 4500-*-5100 кдж тепла. Это топливо сначала превращают в электрическую энергию, с помощью которой можно осуществлять почти любые технологические процессы, а затем снова превращают в самый низкокаче­ ственный вид энергии — тепловую в количестве ~3600 кдж.

Поэтому электроэнергию рационально расходовать для отопления только там, где ее замена менее ценным видом энергии невозможна.

Однако в некоторых случаях электрическое отопление представляется единственно рациональным способом отоп­ ления. Действительно, отопление движущихся сооружений: вагонов электропоездов, автобусов и т. п. — можно удобно осуществить только посредством электричества. В условиях арктики, когда местное топливо отсутствует вовсе, для отопления используют электроэнергию. От двигателя вну­ треннего сгорания или ветряка приводится в движение электрогенератор, а полученная электроэнергия расходуется на отопление. .

322

Наконец, имея в виду, что на электростанциях график выработки электроэнергии постоянный, а график потребле­ ния переменный, в отдельные часы суток может появиться излишек выработки электроэнергии, которую целесообразно использовать для любых нужд, в том числе и для отопления.

В силу изложенного, электрическое отопление в практике встречается довольно часто, хотя и не в крупных мас­ штабах.

Принцип работы электрических нагревательных приборов основан на законе Джоуля. Согласно этому закону, элек­ трический ток, проходя по проводнику, преодолевает со­

Так как напряжение тока обычно бывает задано, то для определения силы тока, необходимой для получения тепла Q кдж/час, может служить выражение

Между силой тока 1, а, которая проходит через провод­ ник, имеющий сопротивление R, ом, и напряжением £/, в на концах проводника, как известно, существует следующая зависимость:

(151)

Приборы отопления, основанные на использовании пере­ хода сопротивления проводников в тепло, называются рео­ статными приборами.

Для регулирования теплоотдачи таких приборов нельзя уменьшать количество тока, поступающего в прибор, по­ средством введения какого-то искусственного сопротивления перед прибором, аналогичного крану перед нагревательными приборами водяного или парового отопления.

Такое сопротивление само начнет служить источником выделения тепла, так как для него так же, как и для нагре­ вательного прибора, будет действителен закон Джоуля. Поэтому регулировать теплоотдачу можно только с помощью изменения схемы включения прибора.

Если при применении постоянного однофазного тока аб­ солютная величина напряжения U остается неизменной, то при применении переменного тока как напряжение между концами нагревательных спиралей, так и сила тока могут

/ = 3 - | Ч Q = 3,6 -3^-;

324

чателе контакты 1-1-1 служат для соединения по схеме «звезда*, а контакты 2-2-2 — по схеме «треугольник*.

Во всех остальных случаях регулирование теплоотдачи прибора достигается путем разбивки всех спиралей на не­ сколько групп. При помощи специального переключателя уменьшают или увеличивают число включенных спиралей; при этом можно устроить параллельное или последователь­ ное прохождение тока через спирали.

Оформление электрических нагревательных приборов может быть самое различное.

Общий вид одного из наиболее распространенных типов электронагревательных приборов изображен на рис 153, а.

Он состоит из сетчатого (предохранительного) корпуса, внутри которого натянуты проволочные спирали. Сбоку на­ ходится переключатель, позволяющий включать большее или меньшее число спиралей и тем самым регулировать теплоотдачу прибора. Под переключателем помещается коробка для присоединения проводов.

К электронагревательным приборам, хорошо удовлетво­ ряющим гигиеническим требованиям, можно отнести так

325

только снаружи, но и внутри трубы. Между двойными стен­ ками проложена изоляция, внутри которой заключен грею­ щий проводник. Для уменьшения изнашиваемости провод­ ника пространство между двойными стенками трубы запол­ нено разреженным азотом. Преимущество такого прибора заключается в том, что при довольно развитой поверхности теплоотдачи он имеет сравнительно низкую температуру и легко доступен для очистки от пыли.

Электронагревательные приборы описанного типа отдают тепло, в основном, путем конвекции. Однако иногда приме­ няют приборы, отдающие тепло главным образом путем лучеиспускания. Лучеиспускательный прибор, изготовляемый нашей промышленностью, изображен на рис. 153, в. Он со­ стоит из керамического конуса с желобками, в которых проложены греющие спирали сопротивления, рассчитанные на накал до красного каления. Конус помещен в оптическом фокусе металлического зеркала-отражателя, посылающего в пространство пучок параллельных тепловых лучей. Зер­ кало закрыто предохранительной сеткой, предотвращающей от случайного соприкосновения с нагретой спиралью.

, Весьма интересным образцом электронагревательных при­ боров являются листовые (панельные) приборы из токопро­ водящей резины. Они оформляются в виде листов очень малой толщины (3 мм), длиной до 2 ж и шириной 0,5—0,7 м. Подобный лист состоит из 4 слоев: двух средних токопро­ водящих и двух наружных — токоизолирующих.

Между токопроводящими слоями по всей длине листа по его краям прокладываются электроды из полос медной сетки шириной 10 мм или из тонких латунных лент. Концы элек­ трода выводят за край листа и служат для приключения к электрической сети. Опыты показали, что наилучшими изоляционными свойствами обладает резина с удельным электрическим сопротивлением 20—25 ом-см. Предельная температура нагревания резиновой пластины принимается 40°. Коэффициент теплоотдачи поверхности листа может быть принят а 40. Электрическое сопротивление резины при различной температуре сначала различно, а с течением времени более .или менее стабилизируется. В случае располо­ жения резиновых панелей у наружных стен они должны

3 2 6

массив из огнеупорного материала (шамот, этернитовые плиты, гравий в огнеупорных сосудах). В массив утоплены нагревательные спирали из проволоки или ленты. Внешний вид электрической печи имеет сходство с прямоугольной в плане кирпичной печью, облицованной изразцами.

Принцип расчета электрических нагревательных приборов заключается в следующем. Если известно напряжение между

быть выделено каждым данным проводником (спиралью),

ражений, то т желательно принимать не выше 100°);

3 2 7

tB— температура воздуха, окружающего проводник, град. Согласно уравнениям (150) и (151):

Сопротивление проводника R , о м можно выразить через удельное сопротивление материала проводника с (ом-мм2/м),

длину проводника 1,м и площадь поперечного сечения /, мм2:

Подставив это выражение в уравнение (152), получим:

Решив уравнение (152) относительно d и подставив най* денное выражение в уравнение (155), получим:

При пользовании этим выражением следует помнить, что удельное сопротивление проводника с меняется в зависи­ мости от температуры проводника.

Зная температуру проводника и удельное сопротивление при + 20° (обычно дается в таблицах физических констант), можно определить значение с по формуле

где ас — температурный коэффициент электросопротивления материала проводника, который также можно взять из таблиц физических констант.

Чтобы иметь представление о величинах с20 и а^, приво­ дим в качестве примера их значения для наиболее часто встречающихся сплавов:

Расчет нагревательной спирали ведут обычно в следую­ щем порядке. Задаются значениями т и d проводника^ Ис­ ходя из этих значений, находят значения с и а и, подстав­ ляя их в уравнение (157), определяют длину проводника /.

328

задавались при определении значения коэффициента тепло-

отдачи а.

Для облегчения нахождения диаметра на рис. 155 приве­ ден график, а ниже пример пользования этим графиком.

dmn

Пример. Q = 3560 кдж/vac; напряжение равно 220 в ; про­ волока— никелиновая; е20= 0,41; ас = 0,000067. Задаемся температурой т = +200°. Тогда:

говоря, несколько сильнее, чем прямолинейно натянутый, вследствие взаимного теплоизлучения и отчасти — от воз-

329