CC BY
30
УДК 697.1(107), 697.03:5(107)
Замалеев З.Х. - кандидат технических наук, доцент Валиуллин М.А. - кандидат технических наук, доцент E-mail: posohin@kgasu. ru Димиева А.И. - студент E-mail: a.dimieva@bk.ru
Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Адрес организации: 420043, Россия, г. Казань, ул. Зеленая, д. 1
Исследование теплотехнических и гидравлических характеристик внутрипольных конвекторов с естественной конвекцией
Аннотация
В общественных и административных зданиях с большой площадью остекления используются внутрипольные конвекторы, как с естественной, так и с вынужденной конвекцией.
При использовании вновь разработанных конвекторов указанного типа важно знать теплотехнические и гидравлические характеристики приборов. В работе экспериментально определяются вышеуказанные характеристики внутрипольных конвекторов марки КОВ с естественной конвекцией. Полученные данные необходимы проектировщикам систем отопления.
Ключевые слова: внутрипольный конвектор, естественная конвекция, тепловая мощность, потери давления.
В настоящее время при проектировании систем отопления административных и общественных зданий с большой площадью остекления широкое применение в качестве отопительных приборов находят внутрипольные конвекторы, как с естественной, так и вынужденной конвекцией. Конвекторы данного типа имеют широкий размерный ряд, стандартное подключение допускает использование любой запорной и регулировочной арматуры. Использование конвекторов возможно в однотрубных и двухтрубных отопительных системах; допускается боковое, нижнее и сквозное подключение к системам отопления.
Таким образом, возникает необходимость создания базы данных теплотехнических и гидравлических характеристик этих приборов, которые могут быть получены в результате эксперимента. Решение данной задачи и является цель данной работы.
Для оценки теплотехнических и гидравлических характеристик были проведены исследования теплоотдачи и потери давления целого ряда внутрипольных конвекторов с естественной конвекцией «КОВ 1000»-«к0в 2500». Характеристики опытных образцов конвекторов приведены в табл. 1.
Исследования проводились на установке, описание которой и методика проведения эксперимента были представлены в [1, 2].
Эксперименты по определению теплоотдачи конвекторов проводились при следующих расходах теплоносителя Опр = 120, 200 и 280 кг/час.
Величина температурного напора изменялась в следующих пределах Д^р = 40, 50 и
60 °С.
Тепловой поток внутрипольного конвектора при любых расходах и температурных напорах определялся по формуле:
Япр = Яном • (Мер /70)1+" (впр/360)Р, (1)
где Япр - тепловой поток конвектора, Вт; Яном - номинальный тепловой поток конвектора, Вт; Д1ср = (в + ¿вых)/2 - - температурный напор; - температура теплоносителя на входе в конвектор; ¿вых - температура теплоносителя на выходе из конвектора; -расчетная температура внутреннего воздуха помещения; Опр - расход теплоносителя в конвекторе, кг/час; 70 °С и 360 кг/ч - номинальные значения Д^ср и Gnр.
Таблица 1
Марка Длина корпуса м/п Общая длина трубы ^15тт - медь) теплообменника м/п (с учетом калачей) Общая площадь трубы м2 Кол-во пластин на теплообменнике (0,1 м/п трубы = 22 пластины) Размер пластин, мм (толщина 0,03 тт) Общая площадь нагрева м2
«КОВ 1000» (1 м*0,3 м) 1 3,2 0,15072 154 195x50 1,65222
«КОВ 1100» (1,1 м*0,3 м) 1,1 3,6 0,16956 176 195x50 1,88556
«КОВ 1200» (1,2 м*0,3 м) 1,2 4 0,1884 198 195x50 2,1189
«КОВ 1300» (1,3 м*0,3 м) 1,3 4,4 0,20724 220 195x50 2,35224
«КОВ 1400» (1,4 м*0,3 м) 1,4 4,8 0,22608 242 195x50 2,52558
«КОВ 1500» (1,5 м*0,3 м) 1,5 5,2 0,24492 264 195x50 2,81892
«КОВ 1600» (1,6 м*0,3 м) 1,6 5,6 0,26376 286 195x50 3,05226
«КОВ 1700» (1,7 м*0,3 м) 1,7 6 0,2826 308 195x50 3,2856
«КОВ 1800» (1,8 м*0,3 м) 1,8 6,4 0,30144 330 195x50 3,51894
«КОВ 1900» (1,9 м*0,3 м) 1,9 6,8 0,32028 352 195x50 3,75228
«КОВ 2000» (2 м*0,3 м) 2,0 7,2 0,33912 374 195x50 3,98562
«КОВ 2100» (2,1 м*0,3 м) 2,1 7,6 0,35796 396 195x50 4,21896
«КОВ 2200» (2,2 м*0,3 м) 2,2 8 0,3768 418 195x50 4,4523
«КОВ 2300» (2,3 м*0,3 м) 2,3 8,4 0,39564 440 195x50 4,68564
«КОВ 2400» (2,4 м*0,3 м) 2,4 8,8 0,41448 462 195x50 4,91898
«КОВ 2500» (2,5 м*0,3 м) 2,5 9,2 0,43332 484 195x50 5,15232
Для установления значений показателей степени «п» и «Р» использовалась стандартная методика обработки опытных данных в логарифмических координатах. По результатам испытаний получены следующие значения этих показателей п = 0,6, Р = 0,3.
Тепловая мощность конвекторов при различных расходах теплоносителя определялась по формуле:
Qпр ср ^пр (Увх ^въ^з (2)
где ср - удельная теплоемкость теплоносителя; Опр- расход теплоносителя в приборе.
Полученные значения тепловых потоков данного ряда конвекторов приведены в табл. 2. Гидравлические испытания по определению потерь давления проводились по методике [3, 4]. Полученные результаты представлены на рис. 1, 2.
Таблица 2
Марка Опр, Вт ОНОМ, Вт
Опр = 120 кг/ч Опр = 200 кг/ч Опр = 280 кг/ч
Ыср= 40°С Л4р= 50°С Л4р= 60°С Ыср= 40°С Л4р= 50°С Л4р= 60°С Ыср= 40°С Ыср= 50°С Л4р= 60°С
«КОВ 1000» (1 м*0,3 м) 86 267 336 189 271 362 191 2763 365 472
«КОВ 1100» (1,1 м*0,3 м) 207 297 397 210 301 403 212 304 407 525
«КОВ 1200» (1,2 м*0,3 м) 232 332 443 235 337 450 238 340 455 587
«КОВ 1300» (1,3 м*0,3 м) 245 351 4770 240 356 476 251 360 481 621
«КОВ 1400» (1,4 м*0,3 м) 265 380 508 270 385 515 272 389 521 672
«КОВ 1500» (1,5 м*0,3 м) 282 404 540 287 410 548 300 415 555 715
«КОВ 1600» (1,6 м*0,3 м) 303 434 580 308 440 590 310 445 595 768
«КОВ 1700» (1,7 м*0,3 м) 322 460 616 327 468 625 330 473 635 816
«КОВ 1800» (1,8 м*0,3 м) 340 488 650 345 493 660 348 498 666 860
«КОВ 1900» (1,9 м*0,3 м) 357 512 684 363 519 695 366 525 701 905
«КОВ 2000» (2 м*0,3 м) 375 537 718 381 545 729 384 550 736 950
«КОВ 2100» (2,1 м*0,3 м) 394 564 754 400 572 7658 404 578 772 997
«КОВ 2200» (2,2 м*0,3 м) 413 591 791 419 600 810 423 606 810 1046
«КОВ 2300» (2,3 м*0,3 м) 430 616 824 437 625 836 440 631 845 1090
«КОВ 2400» (2,4 м*0,3 м) 448 642 858 455 651 870 460 657 880 1135
«КОВ 2500» (2,5 м*0,3 м) 466 667 892 473 677 905 478 684 915 1180
О. БС1/Ч 120 110 100 УО КО 70 60 50 40 | 30 I
20 I 10 I 0 [ о
Рис. 1.
G. кгАг |-Ш 520 480 440 400 Ш) 320 2Й0 240 200
160 120 -
Рис. 2.
Полученные значения теплотехнических и гидравлических характеристик могут быть использованы при проектировании различных систем отопления.
Список библиографических ссылок
1. Замалеев З.Х., Валиуллин М.А. Исследование теплоотдачи конвекторов «АККОРД-М» с кожухом // Известия КазГАСА, 2004, № 1 (2). - С. 85-88.
2. Методика определения номинального теплового потока отопительных приборов при теплоносителе воде. НИИ сантехники. - М., 1984. - 26 с.
3. Гилязов Д.Г., Валиуллин М.А. Исследование гидравлических характеристик приборных узлов из медных труб // Известия КГАСУ, 2011, № 1 (15). - С. 127-131.
4. Ганс Росс. Гидравлика систем водяного отопления. 5-е изд. - СПб., 2009. - 365 с.
5. Замалеев З.Х., Посохин В.Н., Чефанов В.М. Основы гидравлики и теплотехники. -СПб.: Издательство «Лань», 2014. - 352 с.
6. Староверов И.Г., Шиллер Ю.И. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Отопление. - М.: Стройиздат, 1990. - 344 с.
7. Покотилов В.В. Регулирующие клапаны автоматизированных систем тепло- и холодоснабжения. - Вена: фирма «Herz Armaturen», 2010. - 176 с.
8. Гилязов Д.Г., Валиуллин М.А. Исследование гидравлических сопротивлений приборных узлов из медных труб с трехходовыми и проходными термостатическими клапанами // Известия КГАСУ, 2012, № 1 (19). - С. 89-93.
Zamaleev Z.Kh. - candidate of technical sciences, associate professor Valiullin M.A. - candidate of technical sciences, associate professor E-mail: posohin@kgasu. ru Dimieva A.I. - student E-mail: a.dimieva@bk.ru
Kazan State University of Architecture and Engineering
The organization address: 420043, Russia, Kazan, Zelenaya st., 1
Research on thermal and hydraulic characteristics of floor convectors with free convection
Resume
In recent years a new type of convectors with both natural and forced convectors enters into the market of domestic heating appliances. The constructive solution of that heating device allows using it in designing of heating systems for buildings with the increased glass area and enhanced humidity levels.
One of the basic characteristics of any thermal heating device is its heat emission, which magnitude mainly depends on its design features. In addition, the magnitude of the heat flow also depends from temperature loads and flow rate of heat transfer agent through the device. The numerical values of these quantities are necessary in carrying out of thermal calculation of heating appliances in the designing of heating system. In the modern reference literature such data for the floor convectors are absent.
One of the major problems in designing of heating systems is a hydraulic calculation, which predetermines the correctness of operation of the system. Such calculation is not possible to produce without the numerical values of the hydraulic characteristics of the floor convectors.
In this situation it became necessary to test a series of floor convectors with natural convection.
Keywords floor convector, natural convection, thermal power, pressure losses.
Reference list
1. Zamaleev Z.Kh., Valiullin M.A. Investigation of heat convectors «ACCORD-M» with cover // Izvestiya KGASU 2004, № 1 (2). - P. 85-88.
2. Method of determining the rated thermal flow heaters if the coolant water. SRI plumbing.
- M., 1984. - 26 p.
3. Gilyazov D.G., Valiullin M.A. The study of hydraulic characteristics of the instrument components in copper tubing // Izvestiya KGASU 2011, № 1 (15). - P. 127-131.
4. Hans Ross. Hydraulic hot water heating systems. 5th ed. - SPb., 2009. - 365 p.
5. Zamaleev Z.Kh., Posokhin V.N., Chefanov V.M. Fundamentals of hydraulics and heating equipment. - SPb.: «Lan» Publishing House, 2014. - 352 p.
6. Staroverov I.G., Schiller Y.I. Designer's Handbook. Domestic sanitary devices. Heating.
- M.: Stroyizdat, 1990. - 344 p.
7. Pokotilov V.V. Control valves of automated heating and cooling systems. - Vienna: Firm «Herz Armaturen», 2010. - 176 p.
8. Gilyazov D.G., Valiullin M.A. The study of hydraulic resistance of instrument components with copper pipes and three-way-through thermostatic valves // Izvestiya KGASU, 2012, № 1 (19). - P. 89-93.
