10801

22

жается, то давление во всем объеме сосуда будет увеличиваться. Вместе с увеличением давления станет увеличиваться и температура кипящей воды и образующегося из нее пара. Опытным путем установлено, что каждому давлению соответствуют своя температура насыщенного пара и равная ей температура кипения воды, а также свой удельный объем пара.

При атмосферном давлении (0,1 МПа) вода начинает кипеть и превращается в пар при температуре около 100° С (точнее при 99,1 ° С); при давлении 0,2 МПа − при 120 ° С; при давлении 0,5 МПа − при 151,1 ° С; при давлении 10 МПа − при 310 ° С. С ростом давления температура кипения воды и равная ей температура насыщенного пара увеличиваются. Удельный объем пара с ростом давления уменьшается.

При давлении 22,5 МПа нагреваемая вода переходит в насыщенный пар мгновенно, поэтому скрытая теплота парообразования при этом давлении равна нулю. Давление пара 22,5 МПа называют критическим.

Если насыщенный пар охлаждать, то он станет конденсироваться, т. е. превратится в воду; при этом он будет отдавать свою теплоту парообразования охлаждающему телу. Указанное явление имеет место в системах парового отопления, в которые насыщенный пар поступает из котельной или паровой магистрали. Здесь он охлаждается воздухом помещения, отдает воздуху свою теплоту, за счет чего последний нагревается, а пар конденсируется.

Состояние насыщенного пара является весьма неустойчивым: даже небольшие изменения давления и температуры приводят к конденсации части пара или же, наоборот, к испарению капелек воды, имеющихся в насыщенном паре. Насыщенный пар, совершенно не содержащий капелек воды, называют сухим насыщенным; насыщенный пар с капельками воды называют влажным.

Вкачестве теплоносителя в системах парового отопления применяют насыщенный пар, температура которого соответствует определенному давлению.

Взависимости от давления пара, применяемого в качестве теплоносителя, системы парового отопления подразделяются на системы низкого , высокого

23

давления и на вакуум-паровые системы.

Системами парового отопления низкого давления принято называть си-

стемы с давлением пара до 0,07 МПа, высокого давления − с давлением − пара больше 0,07 МПа и вакуум-паровыми − системы, в которых давление пара ниже атмосферного.

Системы парового отопления низкого и высокого давления в свою очередь подразделяются на открытые (сообщающиеся с атмосферой) и закрытые (не сообщающиеся с атмосферой) системы, на системы с непосредственным возвратом конденсата в котел и с возвратом конденсата в конденсационный бак и последующей его перекачкой в котел.

Конденсатопроводы могут быть самотечными, в которых конденсат свободно перемещается по трубопроводу, проложенному с уклоном по направлению движения воды, и напорными, в которых конденсат перемещается насосом.

Принцип действия системы парового отопления заключается в следующем (рис. 2.6). Пар поступает в нагревательные приборы за счет разности давлений при выходе его из котла и перед нагревательным прибором. В нагревательных приборах пар конденсируется. Образующаяся в них вода отводится по конденсатопроводам в котельную, где она самотеком поступает в котлы или в конденсационный бак, из которого ее перекачивают в котлы центробежным насосом.

24

Рис. 2.6. Система парового отопления низкого давления: 1- котел; 2 - гид- равличе-ский затвор; 3 - водо-мерное стекло; 4 - воздушная трубка; 5 - подающий паропро-вод; 6 - паровой вен-тиль; 7 - отопи-тельный прибор; 8 - тройник с пробкой; 9 - конденсатопровод сухой; 10 - конденсатопровод мокрый; 11 - тру- бо-провод подпитки; 12 – сухопарник.

Во всех паропроводах, даже хорошо изолированных, из-за теплоотдачи труб в окружающий воздух происходит некоторая конденсация пара. Особенно интенсивно этот процесс протекает в начале пуска системы, когда пар прогревает холодные поверхности труб и приборов.

Встречное движение пара и конденсата в паропроводах сопровождается резкими гидравлическими ударами и образованием водяных пробок. Чтобы конденсат мог стекать из паропроводов, трубы как правило, прокладывают с уклоном не менее 0,002 в сторону движения пара. С таким же уклоном в сторону котельной прокладывают и конденсатопровод.

Для паропроводов, имеющих уклон против движения пара, величину уклона принимают не менее 0,005.

Системы воздушного отопления

Воздушное отопление (рис. 2.7), воздушное душирование и воздуш- но-тепловые завесы проектируют для обеспечения допустимых параметров

26

2.3. Виды и конструкции отопительных приборов

Назначение систем отопления состоит в обеспечении теплом здания в холодный период года. Функцию непосредственного обогрева помещения выполняют нагревательные приборы, являющиеся основным элементом системы отопления. В них происходит передача потребителю теплоты, аккумулированной теплоносителем в тепловом пункте системы.

Виды и конструкции нагревательных приборов могут быть самыми разнообразными. Приборы отливают из чугуна, выполняют из стали, стекла, бетона, керамики, фарфора, в виде панелей из бетона с заложенными в них трубчатыми нагревательными элементами и др. Приборы различают по размерам и форме, они могут собираться из отдельных секций и элементов. В них могут подаваться различные теплоносители с разными параметрами.

Основные виды нагревательных приборов это: радиаторы, ребристые трубы, конвекторы и отопительные панели. В радиаторах и ребристых трубах теплота отдается конвекцией и излучением, причем конвективная теплоотдача несколько превышает лучистую. В конвекторах основная доля теплоты отдается конвекцией. Отопительные панели обычно имеют плоскую поверхность и большую часть теплоты отдают излучением.

Простейшим является нагревательный прибор из гладких стальных труб. Обычно он выполняется в виде змеевика или регистра. Прибор имеет высокий коэффициент теплопередачи.

27

Рис. 2.8. Секционные радиаторы6 а – чугунный, б – алюминиевый.

Однако приборы из гладких труб дороги и занимают много места. Они применяются в помещениях со значительными выделениями пыли, для обогрева световых аэрационных фонарей производственных зданий и т. д.

Некоторые радиаторы изготовляются в форме блока. Это упрощает их сборку. Чугунные радиаторы (рис. 2.8), как и другие нагревательные приборы из чугуна, выдерживают давление до 0,6 МПа. Радиаторы выпускаются серийно, сравнительно дешевы, из отдельных секций удобно набирать приборы разной площади.

Довольно широкое применение в системах отопления получили чугунные ребристые трубы. Ребра на поверхности трубы увеличивают площадь теплоотдающей поверхности, но несколько снижают гигиенические качества прибора (скапливается пыль, которую трудно убирать) и придают ему грубый внешний

28

вид.

В последние годы в жилищном строительстве стали широко применять конвекторы плинтусного типа. Эти нагревательные приборы представляют собой стальные трубы диаметром 15...20 мм с оребрением из ленточной стали толщиной 0,5...0,7 мм (рис. 2.9). Оребрение образует замкнутые каналы шириной 20 и высотой 80...90 мм. Глубина прибора 60...70 мм. Такие каналы можно легко очистить от пыли, а коробчатая форма оребрения делает его достаточно прочным. Теплоотдача 1 м длины конвектора плинтусного типа в стандартных условиях около 300 Вт. При многорядном расположении элементов между ними (для обеспечения лучшей теплоотдачи) могут быть установлены диагональные стенки, которые отводят нагретый в нижнем элементе воздух помещения и подводят к верхнему ряду ненагретый воздух помещения. Прибор имеет воздушный клапан, который позволяет регулировать скорость проходящего воздуха и снижать теплоотдачу прибора до 50%.

Рис. 2.9. Чугунный плинтусный конвектор. а – общий вид; б – установка конвектора; 1 – ребра; 2 – канал для прохода теплоносителя; 3 – кронштейн.

Кроме конвекторов плинтусного типа изготовляются конвекторы низкие стальные двухтрубные. Выполняются они из труб диаметром 15...20 мм с оре-

29

брением из ленточной стали. Глубина прибора 60...70 мм, высота 90...300 мм Наиболее совершенным среди конвекторов является конвектор в кожухе

(рис. 66). В нем нагревательным элементом служат стальные трубы диаметром 15÷20 мм с оребрением из стального листа толщиной 0,35 мм; расстояние между ребрами 10, 7,5 и 5 мм. Оребренные трубы оцинкованы; кожух выполнен из стального листа. Прибор снабжен воздушным клапанам для регулирования теплоотдачи. Конвекторы выпускаются нескольких типов: низкие, высокие, подоконные, островные и др. Достоинством конвектора является малая высота (от 250 мм), небольшая глубина (до 60 мм) и большая теплоотдача. Теплоотдача 1 м длины прибора изменяется от 660 до 3700 Вт в зависимости от числа и расположения оребренных труб.

Между оребренными поверхностями прибора и кожухам под влиянием создающегося гравитационного давления возникает интенсивная циркуляция воздуха. В зависимости от высоты кожуха теплосъем с оребренной поверхности может увеличиваться на 20% и более. Конвектор в кожухе удобен для расположения в помещениях современных общественных зданий

благодаря компактности и хорошему внешнему виду. Конвекторы могут быть выполнены с нагревательными элементами из цветного металла Такие конвекторы обладают высокими теплотехническими и эксплуатационными качествами. В некоторых конструкциях конвекторы снабжаются вентилятором специального типа, обеспечивающим интенсивное движение воздуха. Искусственное побуждение движения воздуха значительно увеличивает теплосъем с оребренных поверхностей. Конвекторы могут быть использованы для искусственного охлаждения помещений. Некоторый недостаток конвекторов состоит в

30

необходимости и трудности периодической очистки от пыли.

Примером отопительной панели является бетонная панель. Нагревательный прибор изготовляется в виде бетонной плиты с замоноличенными в нее трубчатыми нагревательными элементами, выполняемыми из стальных труб, термостойкого стекла, пластмассы, в виде каналов, отформованных в теле панели, и пр. Панели располагают обычно в конструкциях ограждений помещений. Иногда их свободно устанавливают около стен.

Для нагревательных элементов бетонной панели используют, как правило, трубы диаметром 15...20 мм. Имеется опыт применения панелей с обогревательными трубами диаметром 10 мм. Повышенное гидравлическое сопротивление нагревательных змеевиков панелей положительно сказывается на эксплуатационном режиме работы системы (повышает их гидравлическую устойчивость).

В настоящее время для отопления больших промышленных цехов полу-

чили распространение подвесные панели с отражательными экранами. Одним из достоинств отопительных панелей является возможность их использования летом для охлаждения помещений.

Московское объединение «ВЕЛЬ» выпускает навесные биметаллические конвекторы «КОНБ-350» и «КОНБ-500», состоящие из алюминиевого оребрения и стальной трубы диаметром ¾ дюйма с толщиной стенки 2,8 мм. Они имеют современный вид, число секций от 2 до 20 и общую высоту 350 и 500мм. Рабочее давление теплоносителя – 1,0 МПа, максимальная температура – 150 0С.

Конвекторы можно присоединять к трубам на резьбе и на сварке. Они имеют концевое и проходное (по движению теплоносителя) исполнение.

Предприятие «Свартеплотехника» выпускает стальные панельные радиаторы типа ПОА 2.0 без декоративных элементов и типа ПОВ 2.0 с декоративом (верхней решеткой и боковыми панелями, улучшающими эстетический вид), рекомендуемые для помещений с повышенным требованием к интерьеру. Максимальная температура теплоносителя – 150 0С, рабочее давление – 0,6 МПа, диаметр присоединительной трубы – 1/2 , дюйма. Стальные радиаторы в