Материал: Расчет водяного и калориферного отопления

_о =q_о × v_н (t_{в -} t_н),

где q_{о -} удельная тепловая характеристика здания, Вт/м³ ; q_о = 0,55;_н - наружный объём здания или его отапливаемой части, м³; v_н = 900 м³;_{в -} расчётная внутренняя температура помещений, ⁰С; для жилых зданий t_в = 18…20⁰; принимаем 20°С;_н - расчётная наружная температура воздуха для самого холодного времени года, ⁰С; -15^о._о = 0,55 · 900 (20-(-15)) = 17325 Вт

Общую площадь поверхности  нагревательных приборов определим по формуле: (16)

,

где - суммарные потери тепла в помещении, Вт;

k_т - коэффициент теплоотдачи стенками нагревательных приборов в воздухе, k_т = 10 Вт/м² °С;

t_г - температура воды или пара при входе в радиатор, ⁰С, принимаем t_г = 95°С;

tх - температура воды или пара при выходе из радиатора, ⁰С, принимаем t_х = 75 °С;

t _{п -} принятая температура воздуха в помещении, ⁰С; принимаем 20°С.

Подставим все принятые значения в формулу и получим площадь поверхности нагрева отопительных приборов

= 26,65 м ²

2.3 Расчет калориферного отопления

В том случае, если в производственном помещении предусматривается воздушное отопление, расчет и выбор калориферов производятся следующим образом.

Определяют часовой расход тепла на нагрев воздуха (Вт) внутри помещения

Q_в = 0,278 с_в G_в (t_в - t_н)/ρ_к, (18)

где с_в - теплоемкость воздуха, ккал/кг ^оС, (с_в = 1 кДж/м^{3 0}С);

G_в - количество нагреваемого воздуха, кг/ч;

t_в - температура воздуха внутри помещения, ^оС;

t_н - расчетная температура наружного воздуха (t_н = -30 ^оС);

ρ_к - плотность воздуха, выходящего из калорифера, кг/м³ (Приложение Г).

Задаваясь массовой скоростью воздуха υ_r в пределах экономически выгодной, определяют предварительно живое сечение F_к (м²) калориферной установки

 (19)

где G_в - количество нагреваемого воздуха, кг/ч;

υ_r - массовая скорость воздуха, кг/м²×с, (υ_r = 5...10 кг/м²×с).

По расчетному живому сечению и техническим характеристикам подбирают модель и номер калорифера (таблица 7).

При параллельном подключении двух калориферов живое расчетное сечение выбираемых калориферов уменьшается в два раза.

Таблица 7 - Техническая характеристика калориферов

Рассчитывают массовую скорость υ_м (кг/(м²×с)) воздуха для принятой модели калорифера

 (20)

где F_кф - фактическое живое сечение выбранных калориферов, м² .

Находят скорость движения воды υ_т (м/с) в трубках калорифера по формуле

 (21)

где f_тр - полное сечение для прохода воды в калорифере, м²;

t₁ - температура воды при входе в калорифер, ^оС;

t₂ - температура воды при выходе из калорифера, ^оС;

с_в - теплоемкость воды, кДж/м³·⁰С; с_в = 4,19 кДж/м³·⁰С;

ρ_в - плотность воды, ρ_в = 1000 кг/м³.

Средняя скорость воды должна находиться в пределах 0,2…0,5 м/с.

Исходя из расчетной массовой скорости воздуха υ_м определяют коэффициент теплопередачи К_т калорифера (таблица 8).

Таблица 8 - Коэффициент теплопередачи калориферов КФС и КФБ К_т, ккал/(м²×час×⁰С)

Определяют расчетную поверхность нагрева F_рас (м ²) калорифера по формуле

 (22)

где t_{ср. Т} - средняя температура теплоносителя, которая принимается равной для воды (t₁ + t₂)/2, для насыщенного пара при давлении до 0,03 атмосфер (100^оС), более 0,3 атмосфер - температура пара;

t_{ср. В} - средняя температура воздуха, равная полусумме начальной и конечной температуры воздуха в помещении

.

Рассчитывают количество устанавливаемых калориферов по формуле

 (23)

где F_рас - расчетная поверхность нагрева выбранного калорифера, м²;

F_к - поверхность нагрева выбранного калорифера, м² (таблица 7).

Определяют суммарную площадь калориферной установки åF_уст (м²)

åF_уст = n_к×F_к (24)

где n_к - фактическое число калориферов в установке.

По массовой скорости воздуха υ_м из таблицы 9 определяют сопротивление движению воздуха в установке.

Таблица 9 - Сопротивление движению воздуха (Dр) через калориферы КФС и КФБ

Пример 4. Рассчитать калориферное (воздушное) отопление для помещения объемом V = 525 м³, если известно, что температура внутри помещения должна быть на уровне 20⁰С, температура снаружи -15⁰С, кратность воздухообмена К = 2.

Решение. Определим часовой расход тепла на нагрев воздуха (Вт) внутри помещения по формуле (18), принимая количество нагреваемого воздуха G_в = V·К = 525х 2 = 1050 м³/ч, при этом плотность воздуха в формуле не учитываем

Q_в = 0,278 с_в G_в (t_в - t_н) = 0,278х 1х 1050х(20-(-15)) = 10216,5 Вт/ч

Задаемся массовой скоростью воздуха υ_r = 5 кг/м ² с.

Определяем предварительно живое сечение F_к (м²) калориферной установки по формуле (19), принимая плотность воздуха при температуре 20⁰С равной 1,205 кг/м³ (Приложение Г)

1050х 1,205/(3600х 5) = 0,07 м ²

По расчетному живому сечению и техническим характеристикам подбираем модель и номер калорифера из таблицы 7 - КБФ №2, площадь поверхности нагрева 12,7 м², фактическое живое сечение для прохода воздуха F_кф = 0,115 м², для прохода теплоносителя f_тр = 0,0061 м².

Рассчитываем массовую скорость υ_м (кг/м ²×с) воздуха для принятой модели калорифера по формуле (20) с учетом фактического живого сечения калорифера F_кф = 0,115 м²

= 1050х 1,205/(3600х 0,115) = 3,05 кг/м²×с

Находим скорость движения воды υ_т (м/с) в трубках калорифера по формуле (21), принимая температуру воды на входе и выходе из калорифера 80⁰С и 60⁰С соответственно, полное сечение для прохода воды (теплоносителя) в калорифере f_тр = 0,0061 м²

= 10216,5/1000·4,19·1000·0,0061(80-60) = 0,02 м/с

Исходя из расчетной массовой скорости воздуха υ_м и скорости движения теплоносителя определяем коэффициент теплопередачи К_т калорифера по таблице 8. Для массовой скорости воздуха υ_м = 3,05 кг/м²×с и скорости теплоносителя υ_т = 0,02 м/с коэффициент теплопередачи К_т = 9 ккал/м²·ч·⁰С или 37,6 Дж/ м²·ч·⁰С

Определяем расчетную поверхность нагрева F_рас (м²) калорифера по формуле (22), рассчитав предварительно среднюю температуру теплоносителя

t_{ср. Т} =(t₁ - t₂)/2 = (80+60)/2 = 70⁰С

и среднюю температуру воздуха в помещении

= (15+20)/2 = 17,5⁰С

 = 3,6·10216,5/37,6(70-17,5) = 18,6 м²

Рассчитываем количество устанавливаемых калориферов по формуле (23), принимая поверхность нагрева выбранного калорифера по таблице 7 F_к = 12,7 м²

= 18,6/12,7 = 1,4

Принимаем 2 калорифера КБФ № 2.

Определяем суммарную площадь калориферной установки åF_уст (м²), состоящей из двух калориферов, по формуле (24)

åF_уст = n_к×F_к = 2х 12,7 = 25,4 м²

По массовой скорости воздуха υ_м из таблицы 9 определяем сопротивление движению воздуха в калорифере КБФ: Dр = 2 кг/м².

Литература

1.  Безопасность жизнедеятельности. /Под ред. С.В. Белова. М.: Высшая школа, 1999. - 448 с.

2.      Беляков Г.И. Безопасность жизнедеятельности на производстве. Охрана труда. - СПб.: Изд-во "Лань", 2006. -512 с.

3.  Инженерные решения по охране труда в строительстве. /Под ред. Г.Г. Орлова. - М.: Стройиздат, 1985 г., с.189 -202.

4.      Канарев Ф.М. и др. Охрана труда. - М.: Колос, 1986 г., с.120.

.        Охрана труда в машиностроении. /Под ред. Е.Я. Юдина. - М.: Машиностроение, 1983 г., с.164 - 208.

Приложение А

Рисунок 1 - Местная система отопления: 1 - источник тепла; 2 - отапливаемое помещение; 3 - потоки теплоносителя

Рисунок 2 - Центральное отопление животноводческого помещения: 1 - нагревательный прибор (радиатор, трубчатый регистр) на стене здания (конвективное отопление); 2 - трубопровод с теплоносителем; 3 - нагревательный прибор (трубопровод, электрический кабель) в полу здания (панельно-лучистое отопление); 4 - нагревательный прибор в стене здания (панельно-лучистое отопление); 5 - отапливаемое помещение

Приложение Б

Таблица - Нормы расхода горячей воды и пара