Тепловой расчет отопительных приборов

(приводится в таблице№2)

С теплофизической точки зрения отопительные приборы заданной системы водяного отопления представляют собой рекуперативные теплообменные аппараты, в которых теплота от греющего теплоносителя (горячей воды) передается нагреваемому теплоносителю (воздуху внутри помещения) через разделяющую их металлическую стенку, имеющую теплообменной поверхность F, м².

Если марка отопительного прибора неизвестна, то расчетную тепловую мощность отопительных приборов Q_пр(1), Вт определяют, исходя из полных потерь теплоты Q₁, Вт, для каждого i-го помещения. Из уравнения теплового баланса следует:

∑Q_пр(1) = Q₁ – 0,9Q_i(тр),

где:

Q_i(тр) - теплоотдача открыто расположенных в пределах помещения труб системы отопления, Вт (согласно [1, стр.25] в курсовом проекте можно не учитывать).

Расчет площади теплообменной поверхности отопительного прибора F_пр(i)^р, м², определяем по уравнению теплопередачи

Q_пр(i) = k_пр(i)·F_пр(i)^р·Δt_ср,

где:

k_пр - коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/(м²·К);

Δt_ср - средняя разность температур греющей воды и нагреваемого воздуха (средний температурный напор), К.

Таблица №1

Nо помещения

Внутренняя температура, оС

Ориентация

Наименование ограждения

Размеры ограждения, мхм

Площадь Ограждения, Fогр.,м2

Разность температур (tв – tн),оС

K рас Вт/м2К

Основные   теплопотери, Q осн , Вт

Добавочные теплопотери, % в зависимости от

Добавочные теплопотери, Вт

Общие теплопотери, Вт

ориентации

скорости ветра

Про чие (в т.ч. угло вые)

C-В

НС

8´7,0 -3 х 6

18 – (-27) = 45   18 – 0 = 18 18 – (-27) = 45

1,315

404(18%)

С-В

Д0

3 х 6

2,9

423(18%)

С-З

НС

15´7,0

1,315

1118(18%)

Ю-З

НС

8´7,0 -3 х 6

1,315

180(8%)

Ю-З

Д0

3 х 6

2,9

188(8%)

ПЛ

13,98´7,49

104,7

0,8

ПТ

13,98´7,49

104,7

1,18

Итого:

С-В

НС

3´3,5 -3

7,5

1,315

С-В

До

2,9

ПЛ

3´3,49

10,47

0,8

Итого:

Ю-З

НС

3´3,5 -3

7,5

1,315

Ю-З

Д0

2,9

ПЛ

3´8,49

25,47

0,8

Итого:

С-В

НС

3´3,5 -3

7,5

16+27=43

1,315

С-В

До

2,9

ПЛ

3´3,49

10,47

0,8

Итого:

Ю-З

НС

3´3,5 -4

6,4

12+27=39

1,315

Ю-З

ДД

2,33

ПЛ

3´ 8,49

25,47

0,8

Итого:

С-В

НС

3´3,5 - 3

7,5

18+27=45

1,315

С-В

ДО

1,315

Ю-В

НС

3,49х3

10,47

1,315

ПЛ

2,49´3,49

8,69

0,8

Итого:

Ю-В

НС

9´3,5

34,2

1,315

Ю-З

НС

6´3,5 -6

16,8

1,315

Ю-З

ДО

2,9

ПЛ

8,49´5,49

46,61

0,8

Итого:

Ю-В

НС

2´3,5 -3

4,0

1,315

Ю-В

ДО

2,9

ПЛ

2´5,49

10,98

0,8

Итого:

С-В

НС

3´7,0 -6

16+27=43

1,315

С-В

ДО

2,9

ПТ

3´5,49

16,47

1,18

ПЛ

3´5,49

16,47

0,8

Итого:

С-В

НС

3´3,5 -3

7,5

1,315

С-В

ДО

2,9

ПТ

3´5,49

16,47

1,18

Итого:

Ю-З

НС

6´3,5 -6

1,315

Ю-З

ДО

2,9

ПТ

6´8,49

50,94

1,18

Итого:

С-В

НС

3´3,5 -3

7,5

1,315

С-В

ДО

2,9

ПТ

3´3,49

10,47

1,18

Итого:

Ю-В

НС

4´3,5

10,5

1,315

С-В

НС

3´3,5 -3

7,5

1,315

С-В

ДО

2,9

ПТ

2,49´3,49

8,69

1,18

Итого:

Ю-В

НС

2´3,5 -3

1,315

Ю-В

ДО

2,9

ПТ

2´5,49

10,98

1,18

Итого:

Ю-В

НС

9´3,5

31,5

1,315

Ю-З

НС

6´3,5 -6

1,315

ПТ

5,49´8,49

46,6

1,18

Ю-З

ДО

2,9

Итого:

Q_полн = 61271 Вт = 61,27 кВт

3.1. Расчетный расход воды через отопительный прибор G_пр, кг/с

(из уравнения теплового баланса)

G_пр = Q_пр /c_w (t_r - t_o),

где:

c_w ≈ 4190 Дж/(кг∙К) - средняя теплоемкость воды в интервале

температур t_o ¸ t_г;

t_г = 95⁰С и t_o = 70⁰С – расчетные температуры горячей и обратной воды

(на входе в прибор и выходе из него).

G_пр =61271/4190×25 = 0,58 кг/с

Средний температурный напор

Δt_ср = (t_r + t_o)/ 2 – t_в.

Δt_ср= (95+70) / 2 – 18 = 64,5⁰С

3.3. Расчетная плотность теплового потока,Вт/м².(выбор одного типа приборов)

q_пр = Q_пр/F_пр, Вт/м²

где

q_пр≈1,04(Δt_ср /70)^1,3(G_пр /0,01)^0,02 × q_ном =

1,04×0,92^1,3×58^0,02× 758=757,7=758Вт/м²

q_ном- номинальная плотность теплового потока, 758 Вт/м².

Коэффициент теплопередачи

k_пр = q_пр / Δt_ср

k_пр=758/64,5=11,75 Вт/м²К

Для упрощения расчета согласно [1, стр. 27] k_пр ≈ 10,3Вт/(м²К) принимаем одинаковым для отопительного прибора независимо от расхода Q_пр.

3.5. Требуемая площадь теплообменной поверхности отопительного прибора, м² (для каждого помещения)

F_пр(i) = (Q_пр(i) / k_пр(i)· Δt_ср)β₁ ·β₂,

где:

β₁ - поправочный коэффициент на число секций в приборе (уточняется в конце расчета, когда известно число секций, [по 1 табл.8]);

β₂- коэффициент, учитывающий характер установки отопительного прибора.

Требуемое число секций в отопительном приборе

n_с(i) = F_пр(i) / f_с,

где:

f_с – площадь теплообменной поверхности одной секции, м² = 0,244.

3.7. Если марка отопительного прибора задана, то необходимая общая площадь отопительного прибора рассчитывается по формуле

F_пр(i) = Q_пр(i)/ q_{ном пр} , м²,

а количество секций вычисляется по формуле

n_с(i) = F_пр(i) / f_с, шт

Для двухсветного зала 101 согласно рекомендаций методического указания устанавливаем отопительные приборы в два яруса.

При этом принимаем:

Q₁₀₁^нижн = 0,65 × Q₁₀₁

Q₁₀₁^верх = 0,35 × Q₁₀₁

Результаты расчетов по определению тепловой мощности отопительных приборов и числу секций в каждом из них для всех помещений здания сводим в таблицу. №-2

Q₁₀₁^нижн =25392 х 0,65 = 16504 Вт,

Q₁₀₁^верх = 25392 х 0,35 = 8887 Вт

Таблица №2

№ помещения	tв,оС	Δtср = (tr + to)/ 2 – tв. оС	Кпр , Вт/м2	β2	Qпр , Вт	Fпр(i) =( Qпр/ kпрр(i)· Δtср )×β2, м2	β1	nс
верх		64,5	10,3	1,02	8887:6 = 1481	1481 : 758 = 1,95		1,95 : 0,244 = 8
низ		64,5	16504: 8 = 2063	2603 : 758 = 3,43	1,05	3,43 : 0,244 = 14 =14
		64,5		1070 : 758 = 1,41		1,41 : 0,244= 5,78=6
		64,5		1202 : 758 = 1,58		1,58 : 0,244= 6,47=7
		66,5		1011 : 758 = 1,33		1,33 : 0,244= 5,46=6
		70,5		2069 : 758 = 2,73	1,05	2,73 : 0,244= 11,2=
		64,5	2241:2 =1120	1120 : 758 = 1,48		1,48 : 0,244=
		64,5	5656:3 =1885	1885 : 758 =2,49	1,05	2,49 : 0,244= 10,2=
		64,5		819 : 758 = 1,08		1,08 : 0,244 = 4,4 = 5
		64,5		1845 : 758 = 2,43		2,43 : 0,244=
		64,5	5536:2 =2768	2768 : 758 = 3,65	1,05	3,65 : 0,244 =15
		66,5		1457 : 758 = 1,9		1,9 : 0,244 = 8
		64,5	6385:3 =2128	2128 : 758 = 2,8	1,05	2,8 : 0,244= 11,5=
		64,5	2641:2 =1320	1320 : 758 = 1,74		1,74 : 0,244 =7,2=8
верх		66,5	2803х 0,35=	981 : 758 =1,3		1,3 : 0,244= 5,33=6
низ		66,5	2803х 0,65 =	1822 : 758 =2,4		2,4 : 0,244=
		64,5		1250 : 758 = 1,65		1,65 : 0,244 =6,8=7

Коэффициент β₁ выбран из расчёта количества секций в одном приборе (а не в помещении)

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО КОЛЬЦА

СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Приступая к гидравлическому расчёту системы отопления, необходимо предварительно выполнить следующее:

1) разместить на планах этажей нагревательные приборы, а также горячие и обратные стояки;

на каждом нагревательном приборе проставить тепловые нагрузки в зависимости от теплопотерь помещений и числа устанавливаемых в них приборов. Пронумеровать стояки.

2)Вычертить аксонометрическую схему трубопроводов отопления, указав расположение запорно-регулирующей арматуры.

3)Определить наиболее невыгодное (основное) циркуляционное кольцо.

4)Обозначить на аксонометрической схеме трубопроводов отопления расчетные участки циркуляционного кольца, указав для каждого участка тепловую нагрузку

Q_уч, Вт (над выносной чертой) и длину, м (под ней.)

5) Изобразить принципиальную схему присоединения системы отопления к внешним тепловым сетям.