- •Теплопередача
- •Классификация систем отопления [1, с.123-128]
- •Системы с естественной циркуляцией теплоносителя
- •Отопительные системы с принудительной циркуляцией теплоносителя
- •В22Основные принципы гидравлического расчета теплопроводов Методика гидравлического расчёта
- •Особенности двухтрубных вертикальных систем
- •Горизонтальные двухтрубные отопительные схемы
- •I-d диаграмма влажного воздуха
- •Вопрос 33.Шум в механических системах вентиляции
- •Вопрос 34 Виды скв, оборудование. Холодоснабжение
- •Вопрос35 Источники теплоснабжения. Тепловые сети. Способы прокладки
- •Вопрос 36 Схемы присоединения теплопотребляющих систем к тепловым сетям
- •Вопрос37 Оборудование тепловых пунктов зданий
- •38. Нетрадиционные источники энергоресурсов
- •39. Газоснабжение, транспортирование газа, газовые распределительные сети
- •40. Газорегуляторные пункты и установки, устройство и оборудование газовых сетей
- •Устройство внутренних газопроводов
- •41. Требования к помещениям с газовым оборудованием. Особенности эксплуатации газовых сетей
Классификация систем отопления [1, с.123-128]
1. По взаимному расположению основных элементов СО.
- центральные – предназначены для отопления нескольких помещений из одного теплового пункта, где находится теплогенератор (котельная, ТЭЦ). В таких системах теплота вырабатывается за пределами отапливаемых помещений, а затем с помощью теплоносителя по теплопроводам транспортируется в отдельные помещения здания. Теплота при этом через отопительные приборы передаётся воздуху отапливаемых помещений, а теплоноситель возвращается в тепловой пункт.
Центральными могут быть системы водяного, парового и воздушного отопления. Примером центральной СО может служить система водяного отопления здания с собственной (местной) котельной.
- местные – такие СО, в которых все три основных элемента конструктивно объединены в одном устройстве, установленном в обогреваемом помещении.
Примером местной СО может служить отопительная печь (теплогенератор – топливник; теплопроводы – газоходы печи; отопительные приборы – стенки печи). Кроме того, к местному отоплению относят отопление газовыми и электрическими приборами, а также воздушно-отопительными агрегатами.
2. По виду теплоносителя.
- водяные;
- паровые;
- воздушные;
- комбинированные (пороводяные, паровоздушные).
3. По способу циркуляции теплоносителя.
- с естественной циркуляцией – за счёт разности плотностей холодного и горячего теплоносителя;
- с искусственной циркуляцией – за счёт работы насоса.
4. По параметрам теплоносителя.
- водяные низкотемпературные – с водой, нагретой до 100С;
- водяные высокотемпературные – с температурой воды более 100С;
- паровые низкого давления – давление пара р=0,1-0,17 МПа;
- паровые высокого давления - давление пара р=0,17-0,3 МПа;
- вакуум-паровые - давление пара р<0,1 МПа.
В17 устройство и принцип действия водяного отопления
Водяное отопление благодаря ряду преимуществ перед другими системами получило в настоящее время наиболее широкое распространение. Для уяснения устройства и принципа действия системы водяного отопления рассмотрим схему системы на рис. 6.2.
Вода, нагретая в теплогенераторе (например, котле или другом источнике тепловой энергии) 4 до температуры tг поступает через теплопровод – главный стояк 5 в подающие магистральные теплопроводы (соединительные трубы между главным стояком и подающими стояками) 6. По подающим магистральным теплопроводам горячая вода поступает в подающие стояки 7 (соединительные трубы между подающими магистралями и подающими подводками к отопительным приборам). Затем по подающим подводкам (соединительным трубам между стояками и отопительными приборами) 8 горячая вода поступает в отопительные приборы 9, через стенки которых теплота передаётся воздуху помещения. Из отопительных приборов охлаждённая вода с температурой tо по обратным подводкам 10, обратным стоякам 11 и обратным магистральным теплопроводам 12 возвращается в теплогенератор 4, где она снова подогревается до температуры tг, и далее циркуляция происходит по замкнутому кольцу.
В системе отопления имеется расширительный бак 1, предназначенный для вмещения прироста объёма воды при её нагревании, а также для удаления через него воздуха в атмосферу как при заполнении системы водой, так и в период её эксплуатации (в случае открытого расширительного бака). Для регулирования теплоотдачи отопительных приборов на подводках к ним устанавливают регулировочные краны.
Как видно из вышеизложенного, системы водяного отопления включают в себя следующие основные элементы: теплогенератор, главный стояк, магистральные теплопроводы, стояки (ветви), подводки, отопительные приборы, расширительный бак, запорно-регулирующую арматуру.
Системы водяного отопления классифицируют по следующим признакам:
- по способу создания циркуляции – с естественной циркуляцией (гравитационные) и с искусственной циркуляцией (насосные);
- по схеме включения отопительных приборов в стояк или ветвь – двухтрубные (отопительные приборы присоединены по теплоносителю параллельно) и однотрубные (приборы присоединены по теплоносителю последовательно);
- по направлению объединения отопительных приборов – вертикальные (приборы, расположенные на разных этажах последовательно присоединяются к общему вертикальному теплопроводу-стояку) и горизонтальные (к общей горизонтальной ветви присоединяются приборы, находящиеся на одном этаже);
- по месту расположения подающих и обратных магистралей – с верхним расположением подающих магистралей (верхняя разводка) (подающие - по чердаку или под потолком верхнего этажа, обратные – по подвалу, над полом первого этажа или в подпольных каналах) и с нижним расположением обеих магистралей (нижняя разводка) (по подвалу, над полом первого этажа или в подпольных каналах);
- по направлению движения воды в подающих и обратных магистралях – тупиковые (горячая и охлаждённая вода в магистралях движется в противоположных направлениях) и с попутным движением
В18 Требования предъявляемые к нагревательным приборам
1 — санитарно-гигиенические — относительно пониженная температура поверхности; ограничение площади |
Расход теплоносителя — насыщенного пара, при котором теплота в отопительном приборе выделяется при фазовом превращении (конденсация пара со свободным отводом конденсата из прибора), определяют по формуле горизонтальной поверхности приборов для уменьшения отложения пыли; доступность и удобство очистки от пыли поверхности приборов и пространства вокруг них;
2 — экономические — Ьтносительно пониженная стоимость прибора; экономный расход металла на прибор, обеспечивающий повышение теплового напряжения металла. Показатель теплового напряжения металла прибора М, Вт/(кг-°С), определяется по отношению теплового потока Qnp при Д/=1 °С к массе металла прибора GM:
Где Дt — разность температуры теплоносителя и окружающего воздуха.
Очевидно, что чем больше показатель М, тем более экономным будет прибор по расходу металла. Увеличение этого показателя связано с уменьшением мгмхбГметй^ла, израсходованного на изготовление прибора, без уменьшения его теплового потока. При оценке расхода металла на прибор учитывают также сравнительные технико-экономические показатели используемого вида металла (чугуна, стали, алюминия и т. д.). Значения показателя М находятся в настоящее время в пределах от 0,2 для чугунных приборов до 1,6 Вт/(кг-°С) для одиночной обетонированной стальной трубы.
3 — архитектурно-строительные — соответствие внешнего вида приборов интерьеру помещений, сокращение площади помещений, занимаемой приборами. Приборы должны быть достаточно компактными, т. е. их строительные глубина и длина, приходящиеся на единицу теплового потока, должны быть наименьшими;
4 — производственно-монтажные — механизация изготовления и монтажа приборов для повышения производительности труда; достаточная механическая прочность приборов;
5 — эксплуатационные — управляемость теплоотдачи приборов, зависящая от их тепловой инерции; температуро - устойчивость и водонепроницаемость стенок при предельно допустимом в рабочих условиях (рабочем)гидростатическом давлении внутри приборов.
К отопительным приборам предъявляется также в важНое для нихтеплотехническое требование передачи от Тепло носителя в помещения через единицу площади наибольшего теплового потока при прочих равных условиях (расход и температура теплоносителя, температура воздуха, место установки и т. д.).
Для выполнения этого требования прибор должен обладать повышенным значением коэффициента теплопередачи k Пр (см. § 4.5) по сравнению с каким-то значением /гпр. Значение kap одного из типов секционных радиаторов условились принять за эталон (за эталон принят /гпр ранее выпускавшегося чугунного секционного раиатора типа Н-136).
Всем перечисленным требованиям одновременно удовлетворить невозможно и этим объясняется рыночное разнообразие типов отопительных приборов. При этом каждый их тип в наибольшей степени отвечает какой-либо группе требований, уступая другому в отношении прочих требований. Например, отопительные приборы для лечебных учреждений соответствуют повышенным санитарно-гигиеническим требованиям за счет ухудшения других показателей
В19 виды нагрев приборов и их техник-эконом показатели Радиаторы чугунные. Промышленность выпускает секционные и блочные чугунные радиаторы. Секционные радиаторы собирают из отдельных секций, блочные – из блоков в две-четыре секции. Секции радиаторов, в зависимости от числа вертикальных каналов, подразделяются на одно-, двух- и многоканальные. Наибольшее распространение получили двухканальные секции (лучше отвечают санитарно-гигиеническим требованиям).
Отдельные блоки или секции соединяют между собой посредством ниппелей из ковкого чугуна, имеющих наружную правую и левую резьбу и два выступа внутри для ключа. Ниппели ввёртывают одновременно вверху и внизу в две секции или в два блока
Наиболее распространены чугунные радиаторы МС-140, МС-90, М-90 с двумя колоннами по глубине (рис. 5.2).
По монтажной высоте радиаторы подразделяют на высокие – 1000 мм, средние – 500 мм, низкие – 300 мм. Наиболее широко применяют средние радиаторы. Каждый радиатор имеет четыре чугунные пробки, ввёрнутые в ниппельные отверстия крайних секций; две из них – сквозные, с внутренней резьбой 15-20 мм – служат для присоединения приборов к трубопроводам.
Производство чугунных радиаторов требует большого расхода металла, приводит к загрязнению окружающей среды, они трудоёмки в изготовлении и монтаже. Поэтому, несмотря на их достоинства (коррозионностойкость, отлаженность технологии изготовления и др.) их производство сокращается.
Радиаторы стальные. Промышленностью выпускаются однорядные и двухрядные стальные панельные радиаторы: штампованные колончатые типа РСВ1 и штампованные змеевиковые типа РСГ2.
Стальные радиаторы типа РСВ1 и РСГ2 по сравнению с литыми чугунными имеют примерно вдвое меньшую массу, на 25-30% дешевле, на транспортирование и монтаж требуются меньшие затраты. Благодаря малой строительной глубине их удобно устанавливать открыто под окнами и у стены.
Область применения стальных радиаторов-панелей ограничена системами отопления, использующими обработанную теплофикационную воду, корродирующее действие которой незначительно.
Ребристые трубы. Ребристые трубы изготавливают чугунными длиной 0,5; 0,75; 1; 1,5 и 2 м с круглыми рёбрами и поверхностью нагрева 1; 1,5; 2; 3 и 4 м2 (рис. 5.4). На концах трубы предусмотрены фланцы для присоединения их к фланцам трубопроводов системы отопления.
Оребрённость прибора увеличивает теплоотдающую поверхность, но затрудняет очистку его от пыли и понижает коэффициент теплопередачи. Ребристые трубы в помещениях с продолжительным пребыванием людей не устанавливают.
Конвекторы. В последние годы стали широко применяться конвекторы – отопительные приборы, передающие теплоту в основном конвективным путём.
Конвектор «Аккорд» (рис. 5.5) – предназначен для систем отопления жилых, общественных и производственных зданий с температурой теплоносителя до 150С и давлением до 1 МПа. Состоит из двух электросварных труб диаметром 20 мм и П-образных пластин оребрения, изготовляемых из листовой стали толщиной 0,8 мм. Поверхность конвекторов покрывается эмалью ПФ-115.
Выпускается восемь типоразмеров конвекторов (проходных и концевых) в однорядном исполнении с площадью поверхности 0,98-3,26 м2 и восемь типоразмеров конвекторов (концевых) в двухрядном по высоте исполнении с площадью поверхности нагрева 1,95-6,50 м2. Высота конвекторов 300 мм (однорядного) и 645 мм (двухрядного).
Конвектор «Север» по конструкции аналогичен конвектору «Аккорд», но П-образные пластины штампуются из дюралюминиевой ленты или листа толщиной 1 мм. Выпускается 18 типоразмеров конвекторов «Север» (проходных и концевых).
Отопительные приборы системы центрального отопления размещают у наружных стен (рис. 5.6), преимущественно под окнами, так как в результате уменьшаются холодные токи воздуха вблизи окон. С целью минимального выступа приборов в помещение в стене часто делают ниши глубиной до 130 мм. При такой глубине коэффициент теплопередачи прибора принимают такой же, как и для прибора, установленного без ниши.
Тип отопительного прибора выбирают в соответствии с характером и назначением данного здания и помещения. При повышенных санитарно-гигиенических требованиях рекомендуются приборы с гладкой поверхностью, лучше всего панельные, совмещённые со строительными конструкциями; при нормальных санитарно-гигиенических требованиях можно применять приборы с гладкой и с ребристой поверхностью, причём следует выбирать не более одного-двух типов приборов для всего здания; при пониженных санитарно-гигиенических требованиях в помещениях, предназначенных для кратковременного пребывания людей, используются приборы любого вида, предпочтение следует отдавать приборам с высокими технико-экономическими показателями.
В20 определение необходимой поверхности нагреват-х приборов
Площадь поверхности отопительных приборов измеряют в настоящее время только в. Для расчетапрежде всего необходимо определить величину теплового потока отопительного прибора, обусловленного егоповерхностной плотностью, т. е. значением теплового потока , передаваемого от теплоносителя в окружающую среду через 1площади поверхности прибора.
Как следует из основного уравнения теплопередачи (2.55), плотность теплового потока приборов, являясь произведением коэффициента теплопередачи на температурный напор, зависит от тех же факторов, что и коэффициент теплопередачи. Поэтому на практике для упрощения расчетов определяют с учетом всех факторов сразу плотность теплового потока отопительного прибора . Для этого используют так называемую номинальную плотность теплового потока.
испытаниях).
где температура входящей сверху в прибор воды ; выходящей снизу; температура воздуха в помещении.
Значение номинальной плотности теплового потока, Вт/м2, основных типов отопительных приборов см. в табл. 8.1. Как видно из этой таблицы, величины панельных радиаторов в 1,5—2 раза выше, чемконвекторов, что отражает теплотехнические преимущества первых.
Располагая величиной , можно определитьрасчетную плотность теплового потока отопительного прибора , Вт/м2, для условий работы, отличных от стандартных, по формулам:
а) для теплоносителя — воды
Где – номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м2,– температурный напор, равный разности полусуммы температур теплоносителя на входе и выходе отопительного прибора и температуры воздуха помещения,– действительный расход воды в отопительном приборе, кг/с,; ,p —экспериментальные значения показателей степени, приведены в табл. 8.1; — коэффициент, учитывающий схему присоединения отопительного прибора и изменения показателя степениp в различных диапазонах расхода теплоносителя (принимают по табл. 8.1).
б) для теплоносителя — пара
где – номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м2;– температурный напор, равный разности температуры насыщенного пара и температуры воздуха помещения (),.
Если известна поверхностная плотность теплового потока отопительного прибора , Вт/м2, то тепловой поток прибора , Вт, пропорциональный площади его нагревательной поверхности, составит:
Отсюда, расчетная площадь , м2, отопительного прибора независимо от вида теплоносителя
При учете дополнительных факторов, влияющих на теплоотдачу приборов, формула примет вид:
где — теплоотдача отопительного прибора в отапливаемое помещение, определяется по формуле:
В21циркуляциоонное давление в системах водяного отопления
Если давление в системе невысокое, то она не может нормально работать. Гидростатическое давление дает возможность преодолевать помехи, возникающие на пути воды. К таким помехам можно отнести:
• сопротивления, вызываемые трением теплоносителя о стенки труб;
• местные сопротивления в отводах, тройниках, кранах, отопительных приборах и водогрейных котлах.
Величина помехи из-за трения о стенки труб зависит от скорости воды, диаметра и длины труб. Чем длиннее трубопровод, тем большим будет сопротивление.
Величина местного сопротивления в главных узлах отопительной системы напрямую зависит от скорости воды, изменения диаметра труб и количества воды в отводах, тройниках, вентилях и крестовинах, а также от изменения направления движения воды.
По принципу циркуляции теплоносителя водяные отопительные системы можно разделить на 2 группы:
– с естественной циркуляцией;
– с принудительной циркуляцией.
В системах второй группы движение теплоносителя возникает после начала работы циркуляционного насоса.