рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Устройство калориферов

Устройство калориферов - Конспект Лекций, раздел Науковедение, Конспект лекций по дисциплине теплоэнергетические установки и системы Гладкотрубные Калориферы (Рис19.2) Выполнены Из Стальных Трубок Диамет...

Гладкотрубные калориферы (рис19.2) выполнены из стальных трубок диаметром 20—32 мм. Трубки калорифера 1 могут быть расположены в коридорном или в шахматном порядке. Концы их вварены в трубные доски 2, к которым присоединены распределительная 3 и сборная 4 коробки. Теплоноситель — вода или пар — поступает через штуцер 5 в распределительную коробку, а затем, проходя по трубкам, нагревает их и через штуцер 6 удаляется из сборной коробки 4 в виде охлажденной воды или конденсата.

Холодный воздух подогревается, проходя в просветах между трубками. Ширина просветов составляет около 0,5 мм. Гладкотрубные калориферы применяют при малых количествах подогреваемого воздуха и малой степени его нагрева.

Пластинчатые калориферы (рис. 19.3) состоят из трубок /, на которые насажены пластинки 2 прямоугольной или круглой формы. Прямоугольные пластинки насажены на группу трубок. Теплоноситель поступает в калорифер через штуцер 3 в распределительную коробку 4, а затем, отдав тепло нагреваемому воздуху, который проходит с большой скоростью через узкие каналы, удаляется через штуцер 5 из сборной коробки 6. Для лучшего кантакта между пластинками и трубками наружная поверхность нагрева калориферов оцинковывается.

 

Рис. 19.3. Калорифер стальной пластинчатый

 

Рис. 19.2. Гладкотрубный

калорифер

 

Рис. 19.4. Модели калориферов

а — большая; б — средняя

 

Пластинчатые калориферы имеют в настоящее время наибольшее распространение благодаря компактности, удобству монтажа и обслуживания. Они изготовляются различных марок, размеров и теплопроизводительности. Пластинчатые калориферы бывают двух моделей - большой и средней, имеющих по направлению движения воздуха соответственно четыре и три ряда трубок (рис. 19.4). Применяются калориферы следующих марок: одноходовые - КФС, КФБ, КВБ, КЗПП, К4ПП и СТД3009В; многоходовые - КМС, КМБ, КЗВП, К4ВП, КВС, КВБ и СТДЗОЮГ.

Калориферы КФС и КФБ (КФС — средняя модель, КФБ — большая модель) имеют соответственно три и четыре ряда трубок, расположенных в коридорном порядке. Стальные пластинки толщиной 0,5 мм прямоугольной формы размером 117х136 мм (КФС) и 117Х 175 мм (КФБ) насажены соответственно на шесть и восемь трубок по всей их длине. Расстояние между пластинками в свету («живое сечение») 5 мм. Калориферы могут применяться при теплоносителях паре и воде. Штуцер для входа теплоносителя расположен наверху, а штуцер для выхода теплоносителя — внизу (по диагонали). Эти калориферы выпускаются десяти номеров — со второго по одиннадцатый — для работы при давлении теплоносителя до 0,8 МПа (8 кгс/см2).

На рис. 19.5 показан одноходовой калорифер КВБ, отличие которого от калорифера КФС состоит в зигзагообразном вместо коридорного расположении трубок. Смещение осей трубок в поперечном направлении равно половине их наружного диаметра. Такое расположение трубок способствует турбулизации воздушного потока и увеличению коэффициента теплопередачи калориферов. Увеличение шага трубок в глубину снижает аэродинамическое сопротивление.

Рис. 19.5. Калорифер КВБ

1- трубка для прохода теплоносителя; 2 - трубная решетка; 3 - коллекторная крышка;

4 - присоединительный штуцер; 5 - пластинки оребрения по всей длине трубок;

6 - боковой щиток

 

Калорифер КВБ по температурному режиму работы соответствует большой модели. При обогреве водой повышению теплоотдачи калориферов КВБ способствует их относительно небольшое живое сечение по теплоносителю.

Калориферы КЗПП и К4ПП (КЗПП - средняя модель, К4ПП - большая модель) по конструкции аналогичны калориферам КФС и КФБ. Цифра в обозначении марок указывает число рядов трубок по ходу движения воздуха, последняя буква П - что калорифер пластинчатый, буква П в середине — что калорифер в паровом исполнении.

Калориферы КМС и КМБ (КМС - средняя модель, КМБ, рис. 19.6, — большая модель) отличаются друг от друга габаритными размерами и площадью поверхности нагрева. Пластинки размером 117х136 мм (КМС) и 117х175 мм (КМБ) надеты соответственно на шесть и восемь трубок с шагом 5 мм. Толщина пластинок 0,5 мм. В коробках калориферов сделаны поперечные перегородки, с помощью которых создается последовательное движение воды по трубкам, приводящее к увеличению скорости ее движения и повышению теплоотдачи калориферов. Эти калориферы устанавливают горизонтально; при установке их в вертикальном положении необходимо предусматривать в камерах отверстия для спуска воды и удаления воздуха из отсеков.

Рис. 19.6. Калорифер КМБ на рисунке показано диагональное расположение штуцеров; как правило, оно должно быть односторонним

 

Калориферы КЗВП и К4ВП (КЗВП — средняя модель, К4ВП — большая модель) по конструкции аналогичны калориферам КФС и КФБ, но они многоходовые и выпускаются для теплоносителя воды, на что указывает буква В в середине обозначения марок — водяные.

Калориферы КВС и КВБ многоходовые (КВС — средняя модель, КВБ — большая модель) имеют пластинки, выполненные с диагональными гофрами для турбулизации потока воздуха, что способствует увеличению коэффициента теплопередачи калориферов. Толщина пластинок 0,5 мм. Пластинки насажены на трубки с шагом 5,5 мм.

Внутренний диаметр трубок 12,8 мм, наружный диаметр 16 мм. Трубки расположены со смещением по ходу движения воздуха на половину диаметра, т е. на 8 мм. Теплоноситель 4 раза меняет направление своего движения. Калориферы имеют съемные боковые щитки, что позволяет образовывать сплошную поверхность нагрева.

Эти калориферы предназначены для теплоносителя воды; их устанавливают с горизонтальным расположением трубок и входных патрубков, обеспечивая возможность удаления из них воздуха и спуска воды.

Калориферы СТД3009В и СТД3010Г (рис. 19.7) имеют плоскоовальные трубки размером 75х10 мм. Глубина пластинок калориферов 90 мм, а шаг 3,7 мм. Калориферы СТД изготовляют пяти номеров (№ 5, 7, 8, 9, 14). Калориферы СТД3009В применяют как паровые и устанавливают с вертикальным расположением трубок, а калориферы СТД3010Г применяют как водяные и устанавливают с горизонтальным расположением трубок.

Спирально-навивные калориферы (оребренные) изготовляют двух моделей: средней КФСО и большой КФБО. Поверхность нагрева оребренных калориферов создается навивкой стальной гофрированной ленты толщиной 0,4 мм и шириной 10 мм на трубки, по которым циркулирует теплоноситель; шаг ребер 4 мм (рис. XII.8). Трубки калориферов расположены в шахматном порядке. Эти калориферы выпускаются одноходовыми и могут применяться при теплоносителях паре и воде при вертикальном расположении трубок.

Рис. 19.7. Калорифер СТД

а — одноходово& СТД3009В № 7; 6 — многоходовой СТД3010 Г № 5

 

Рис. 19.8. Трубка калорифера со спирально-навивным оребрением

 

Электрические калориферы. Промышленность выпускает электрические калориферы (рис. 19.9), разработанные применительно к кондиционерам типа Кт-10, Кт-20 и Кт-40 производительностью по воздуху 10, 20 и 40 тыс. м3/ч. Тепловая мощность электрокалориферов 10, 50, 150 и 200 кВт. Электрокалориферы могут переключаться для питания током напряжением 220 и 380 В.

Электрокалорифер состоит из кожуха и трубчатых нагревательных элементов. Трубки нагревательных элементов оребрены алюминием для увеличения площади поверхности нагрева. Нагревательные элементы установлены внутри кожуха в несколько рядов и» разделены на самостоятельно регулируемые секции, с помощью которых можно регулировать степень нагрева воздуха.

Рис. 19.9. Электрокалорифер

1 — корпус; 2 — подвод электропроводов; 3 - нагревательные элементы

Достоинство электрокалориферов — отсутствие промежуточных теплоносителей, таких, как пар или вода, в связи с чем отпадает необходимость в устройстве громоздкой системы теплоснабжения.

Стоимость производства 1 Вт тепла в электрокалориферах выше, чем в калориферах, использующих в качестве теплоносителя пар или воду. Однако в связи с быстрым ростом производства электроэнергии в нашей стране стоимость получения тепла в электрокалориферах будет постоянно снижаться.

Расчет электрокалориферов сводится к определению их установочной мощности для получения требуемой теплоотдачи, а также необходимого их числа.

 

3.2 Установка калориферов.

Установка калориферов по отношению к проходящему через них воздуху может быть параллельной и последовательной (рис. 19.10).

Рис. 19. 10. Схемы установки калориферов по воздуху

а — параллельно; б — последовательно; К — обводной клапан

 

В первом случае воздух встречает на своем пути сопротивление только одного калорифера при сравнительно небольшой скорости, а во втором он преодолевает сопротивление нескольких последовательно установленных калориферов при значительно большей скорости, чем в первом случае, в связи с чем сопротивление проходу воздуха при последовательной установке значительно больше, чем при параллельной.

Параллельная установка калориферов по воздуху применяется тогда, когда требуется нагреть большое количество воздуха на небольшую разность температур, а последовательная установка калориферов по воздуху необходима при большой степени нагрева воздуха, т. е. при большой разности конечной и начальной температур tк и tn.

При выборе схемы установки калориферов по воздуху следует обращать внимание на то, чтобы массовая скорость vp движения воздуха в живом сечении калориферов находилась в пределах 4—12 кг/(с·м2).

В калориферной установке все калориферы должны быть одинаковыми по типу, модели и номеру.

 

3.3 Регулирование работ калориферных установок.

Для регулирования теплоотдачи калорифера и изменения степени нагрева воздуха предусматривают установку обводного клапана (рис. 19.11). Регулирование температуры приточного воздуха осуществляют путем открытия обводного клапана и пропуска через него некоторого количества холодного воздуха, минуя калориферы. При теплоносителе паре установка обводного клапана обязательна, так как пар не поддается качественному регулированию, а температура его слишком высока (>100°С). Количественное регулирование пара не может быть применено, так как в малом количестве он быстро отдает тепло и калориферы могут замерзнуть. При теплоносителе воде установка обводного клапана возможна, но не обязательна.

Обвязку калориферов трубопроводами осуществляют по двум схемам - параллельной и последовательной (рис 19.12).

Если в качестве теплоносителя применяется вода, то обвязка калориферов трубопроводами возможна как по параллельной, так и по последовательной схемам. При теплоносителе воде для увеличения теплоотдачи калориферов и уменьшения площади их поверхнбсти нагрева предпочтение следует отдавать последовательной схеме движения воды по трубкам, при которой скорость движения воды увеличивается до 0,2 — 0,4 м/с. Однако не следует стремиться увеличивать скорость воды более 0,5 м/с, так как в этом случае не наблюдается значительного увеличения теплоотдачи, а гидравлическое сопротивление калориферов возрастает значительно.

Рис. 19.11. Обводные клапаны 1 калориферов 2

а — вертикальный; б — горизонтальный; в — двойной многостворчатый

Рис 19.12. Схемы присоединения калориферов к трубопроводам

I- паровых, II - водяных одноходовых; III - водяных многоходовых; а и б - при р<0,3 МПа (ат); в и г - при р>0,3 МПа (ат), д, е, и, к, л и м - параллельное рисоединение к трубопроводам; ж, з, н, о, п и р - последовательное присоединение к трубопроводам

 

При теплоносителе паре применяется только параллельная схема обвязки калориферов трубопроводами.

Приведенные на рис. 19.12 схемы III обвязки многоходовых калориферов применяются только при теплоносителе воде и горизонтальном расположении трубок.

Одноходовые калориферы на паре и на воде можно устанавливать с вертикальным и горизонтальным расположением трубок.

 

Лекция №20 (2 часа)

Тема: «Организация воздухообмена в помещении»

 

1 Вопросы лекции:

1.1 Основы осуществления воздухообмена.

1.2 Закономерности истечения свободных струй.

1.3 Воздушный приток в зоне действия всасывающего отверстия.

1.4 Воздухораспределение в производственных помещениях.

 

2 Литература.

2.1 Основная

2.1.1 Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Теплотехника.- М.: Энергоатомиздат, 2006.– 432 с.

2.1.2 Каледина Н.О. Вентиляция производственных объектов: учебное пособие [электронный ресурс] / Н.О. Каледина, - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2008 г. – режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/122685

 

2.2 Дополнительная

2.2.1 Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. – СПб.: Политехника, 2007. – 423 с.

2.2.2 Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 472 с.

2.2.3. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование./ Под ред. проф. Б.М. Хрусталева – М.: Издательство АСВ, 2007. – 784 с.

2.2.4 Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. – СПб.: Политехника, 2007. – 423 с.

 

3 Краткое содержание вопросов

3.1 Основы осуществления воздухообмена.

Вентилирование помещений любого назначения представляет собой процесс переноса определенных объемов воздуха, вытекающего из приточных отверстий. Скорость и направление истечения воздуха из отверстий, форма и количество отверстий, их расположение, а также температура воздуха в струе определяют характер воздушных потоков в помещении. Приточные струи взаимодействуют между собой, с тепловыми струями, возникающими около нагретых поверхностей, и с потоками воздуха, образующимися вблизи вытяжных отверстий.

Строительные конструкции помещения (колонны, стены, пол, потолок) и технологическое оборудование при набегании на них потоков воздуха оказывают существенное влияние на скорость и направление их дальнейшего распространения. Кроме того, в производственных помещениях на скорость и направление движения воздуха большое влияние могут оказывать действие различных механизмов технологического оборудования, а также струи, истекающие из отверстий или неплотностей оборудования, находящегося под избыточным давлением.

Воздушные потоки — струи, образующиеся в помещении, — переносят поступающие в воздух вредные выделения (конвективное тепло, пары, газы и пыль) и формируют в объеме воздуха помещения поля скоростей, температур и концентраций. «В распространении вредностей по помещению струям, иначе говоря, турбулентной диффузии (в противоположность молекулярной диффузии) принадлежит решающая роль».

При распределении приточного воздуха в вентилируемом помещении необходимо учитывать все особенности распространения приточных струй, с тем чтобы в рабочей или обслуживаемой зоне помещения обеспечить требуемые параметры воздуха: температуру, подвижность и допустимые концентрации вредных выделений (включая влажность).

Учет всех особенностей движения воздуха в помещении представляет собой задачу большой сложности, так как не все факторы, обусловливающие это движение, поддаются точному учету - к настоящему времени некоторые из них еще недостаточно изучены.

Систематическое изучение струй началось около 60 лет назад и продолжается до настоящего времени. Столь большой интерес к струям объясняется применимостью их в различных областях техники.

Струей называют поток жидкости или газа с конечными поперечными размерами.

В технике вентиляции приходится иметь дело со струями воздуха, истекающего в помещение, также заполненное воздухом. Такие струи называют затопленными.

В зависимости от гидродинамического режима струи могут быть ламинарными и турбулентными. Приточные вентиляционные струи всегда турбулентны.

Различают струи изотермические и неизотермические. Струю называют изотермической, если температура во всем объеме ее одинакова и равна температуре окружающего воздуха. Для вентилирования помещений в подавляющем большинстве случаев применяются неизотермические струи.

Струю называют свободной, если она истекает в достаточно большое пространство и не имеет никаких помех для своего свободного развития. Если на развитие струи ограждающие конструкции помещения оказывают какое-либо воздействие, то такую струю называют несвободной, или стесненной. Вентиляционные приточные струи развиваются в помещениях ограниченных размеров и могут испытывать влияние ограждающих конструкций. При определенных условиях влияние ограждений на развитие приточных струй можно не учитывать и считать такие струи свободными.

Струя, истекающая из отверстия, расположенного вблизи какойлибо плоскости ограждения помещения (например, потолка), параллельно этой плоскости, будет настилаться на нее. Такую струю называют настилающейся.

Все приточные струи можно разделить на две группы: 1 - с параллельными векторами скоростей истечения; 2 - с векторами скоростей истечения, составляющими между собой некоторый угол.

Геометрическая форма приточного насадка определяет форму и закономерности развития истекающей из него струи. По форме различают струи компактные, плоские и кольцевые (рис. IX.1).

Компактные струи образуются при истечении воздуха из круглых, квадратных и прямоугольных отверстий. Струя, истекающая из круглого отверстия, остается осесимметричной по всей длине своего развития (круглая струя). При истечении из квадратного или прямоугольного отверстия струя в начале не будет осесимметричной, но на некотором расстоянии от насадка преобразуется в осесимметричную. При истечении воздуха из круглого отверстия с диффузорами для принудительного расширения образуется также компактная струя, которая будет осесимметрична по всей длине; такую струю называют конической.

Плоские струи образуются при истечении воздуха из щелевых отверстий бесконечной длины. В реальных условиях плоской считают струю, истекающую из длинного щелевидного насадка с соотношением сторон . Струя, истекающая из щели с соизмеримым соотношением сторон, не остается плоской, а постепенно трансформируется сначала в эллипсовидную и на расстоянии x=10dусл в круглую (за с/усл принимают корень квадратный из площади щели).

Если струя истекает из кольцевой щели под углом к оси подводящего воздух канала β<180о, то ее называют кольцевой, при β около 135° — полой конической, при β = 90°полной веерной. У полных веерных струй угол распределения воздуха в пространство составляет 360°; при меньшем угле распределения струя будет неполной веерной.

При угле β ≈ 160° и большем может образовываться компактная струя.

Независимо от формы все струи, у которых при истечении нет принудительного изменения их направления, на некотором расстоянии от насадка расширяются; угол бокового расширения α=12°25'. Угол расширения конической струи при истечении почти совпадает с углом направляющих диффузоров, а затем постепенно уменьшается и на расстоянии 10d0 становится равным углу естественного бокового расширения (α =2°25' ).

Изучение струй проводилось многими отечественными и зарубежными исследователями применительно к различным областям техники.

Наиболее глубокое и полное исследование струй принадлежит Г. Н. Абрамовичу. Применительно к задачам вентиляционной техники широкие исследования струй проведены И. А. Шепелевым.

Рис. 20. 1. Струи различной формы

с - компактная осесимметричная; б - коническая; в - плоская; г - кольцевая (полая коническая); д - полная веерная

 

3.2 Закономерности истечения свободных струй.

Упрощенная схема свободной турбулентной изотермической струи представлена на рис. 20.2. Воздух, вытекая из отверстия, образует струю с криволинейными границами ABC и DEF, которые приближенно могут быть заменены прямыми АВ, ВС, DE и EF.

В струе различают два участка: начальный ABED и основной CBEF. Сечение BE называют переходным сечением. В начальном участке струи поле скоростей истечения (начальное поле) формируется в поле скоростей основного участка. В общем случае начальное поле скоростей может быть равномерным или неравномерным. При равно мерном поле скоростей в пределах начального участка на оси струи и во всех точках некоторого объема ее сохраняются начальные параметры истечения: скорость, температура и концентрация (в круглой струе - это объем конуса, основание которого совпадает с плоскостью истечения, а высота равна длине начального участка).

Границы основного участка струи ВС и EF при их продолжении пересекаются в точке М, называемой полюсом струи. Положение полюса точно не установлено. Известно только, что при равномерном начальном поле скоростей точка М находится примерно в центре выходного отверстия.

 

Рис. 20.2. Схема турбулентной струи

 

В основном участке струи скорость воздуха на оси потока и в периферийной части по мере удаления от выходного отверстия непрерывно уменьшается. Профили скоростей воздуха в различных поперечных сечениях основного участка струи подобны и описываются одними и теми же безразмерными зависимостями.

Турбулентная струя, как и всякое турбулентное течение, характеризуется интенсивным поперечным перемещением частиц. Частицы воздуха, совершая кроме поступательного движения вдоль потока поперечные перемещения в составе вихревых масс, вовлекают в поток частицы окружающего воздуха, которые тормозят периферийные слои струи. В результате масса струи растет, площадь ее поперечного сечения увеличивается, а скорость уменьшается.

Перенос вихревых масс, обусловливающий изменение скоростей в струе, обусловливает также распределение в струе концентраций и температур (для неизотермических струй).

По внешнему периметру струи из заторможенных частиц потока и из частиц воздуха, вовлеченных в поток, образуется пограничный слой.

В теории свободных струй исходным положением для выявления закономерностей их развития является равенство статических давлений в струе и окружающем воздухе. Вследствие этого положения импульс внешних сил будет равен нулю, а количество движения секундной массы воздуха в струе должно быть постоянным:

3.3 Воздушный приток в зоне действия всасывающего отверстия.

Картина движения воздуха около вытяжных и около приточных отверстий совершенно различна. При всасывании воздух подтекает к отверстию со всех сторон, а при нагнетании он истекает из отверстия в виде струи с углом раскрытия примерно 25° (рис. 20.3).

Рис. 20.3. Движение воздуха около приточного (а) и вытяжного (б) отверстий

 

Рассмотрим чисто теоретическое понятие точечного и линейного стоков. Представим точку в пространстве, через которую в единицу времени удаляется количество воздуха L. Воздух к точке, очевидно, подтекает из всего окружающего пространства по радиусам (рис. 20.4). Радиусы будут являться линиями тока. Через сферические поверхности радиусом г в единицу времени будет протекать (стекаться к точке) такое же количество воздуха, какое удаляется через точку, т. е. L. Сферические поверхности Fh F2,..., Fn будут поверхностями равных скоростей vi, v2,..., vn. Расход воздуха через точку можно представить через расходы на сферических поверхностях:

или

отсюда

т. е. при точечном стоке воздуха скорости изменяются обратно пропорционально квадратам радиусов.

Рис. 20.4. Схема точечного стока

При линейном стоке удаление воздуха происходит через линию бесконечно большой длины (рис. 20.5). В этом случае поверхностями равных скоростей будут боковые поверхности цилиндров F1, F2,..., Fn радиусом г1, г2,..., гп. Расход воздуха через линию равен расходу через любую цилиндрическую поверхность:

отсюда

т. е. при линейном стоке воздуха скорости изменяются обратно пропорционально радиусам.

Рис. 20.5. Схема линейного стока.

Понятия точечного и линейного стоков позволяют дать качественную оценку движения воздуха около реальных вытяжных отверстий круглой и щелевидной формы, а также, в первом приближении, оценить распределение скоростей движения воздуха около этих отверстий.

Экспериментальные исследования распределения скоростей около всасывающих отверстий показали, что действительная картина поля скоростей вблизи отверстия заметно отличается от определенной по стокам. Достаточное для многих практических расчетов совпадение наблюдается на расстоянии от отверстия x>d0 или х>2В0, где d0 — диаметр круглого отверстия, 2В0 — ширина щелевого отверстия.

При щелевидных отверстиях большое влияние на распределение скоростей оказывают торцы щели, так как в этих местах движение воздуха более похоже на точечный сток, чем на линейный.

Вблизи вытяжных отверстий конечных размеров закономерности течения воздуха зависят от формы отверстия и соотношения его сторон.

3.4 Воздухораспределение в производственных помещениях.

Чтобы правильно расположить отверстия для подачи воздуха в помещение и для удаления его, необходимо выяснить влияние взаимного расположения этих отверстий на движение воздуха в помещении.

При рассмотрении свободной струи установлено, что количество воздуха в струе непрерывно увеличивается по мере удаления рассматриваемых сечений от приточного отверстия, а подтекание воздуха из окружающего пространства происходит по всей длине струи и охватывает некоторый контур «замкнутой системы». Заметим, что количество воздуха в струе при равномерном начальном поле скоростей на расстоянии, например, x = 40R0 будет в 6,2 раза больше поданного через приточное отверстие, т. е. объем воздуха, присоединившегося к струе из окружающего пространства, составляет 5,2L0.

В помещении, в котором приточное и вытяжное отверстия расположены в противоположных торцовых стенах, при балансе притока и вытяжки (имеется в виду достаточно большое помещение, в котором струя распространяется как свободная) оказывается, что только 16% перемещаемого воздуха будет» удалено через вытяжное отверстие, а остальные 84% не будут удалены и пойдут на питание струи.

В помещении конечных размеров неудаляемая через вытяжное отверстие часть воздуха струи образует обратный поток, направленный к началу струи (рис.20.6).

Рис 20.6 Схема взаимодействия приточной струи и спектра всасывания

 

Заметим также, что затухание скорости около вытяжных отверстий происходит весьма интенсивно, и на расстоянии x = d0 скорость составляет всего около 5% начальной скорости, т. е. υx≈0,05υ0. Из этого следует вывод, что скорости воздуха в вытяжных отверстиях не могут оказывать существенного влияния на скорости движения воздуха в помещении. Однако это совсем не означает, что положение вытяжного отверстия в помещении 1Ю оказывает никакою влияния на направление движения воздуха.

На рис. 20.7 представлены схемы движения воздуха в помещении, полученные В. В. Батуриным и В. И. Ханженковым на плоской и частично на пространственных моделях. Эти схемы дают возможность составить качественное представление об организации общеобменной вентиляции в помещении. Количественные зависимости для струй, распространяющихся в ограниченном пространстве, и для спектров всасывания приведены в предыдущих параграфах.

На схеме а воздух удаляется через отверстие в середине торцовой стенки; противоположная торцовая стенка отсутствует и через этот проем поступает воздух. При поступлении воздуха на кромках происходит некоторое поджатие струи и образуются небольшие области, заполненные вихрями; далее поток выравнивается и двигается к вытяжному отверстию, заполняя все сечение модели; при обтекании углов образуются небольшие вихревые зоны; обратных потоков воздуха нет. Во всех остальных схемах организации воздухообмена наблюдаются обратные потоки воздуха. На схеме и, в которой вытяжное и приточное отверстия расположены в одной торцовой стенке, весь поток воздуха поворачивается в сторону вытяжного отверстия; при этой схеме достигается наилучшее распределение воздуха в помещении. При большой длине помещения (схема к) струя, не достигнув противоположной стены, распалась и в помещении образовалось два кольца циркуляции.

Схемы распределения потоков воздуха, приведенные на рис. 20.7, относятся к изотермическим условиям. Представление о циркуляции потоков воздуха в помещении при неизотермических условиях и при наличии источников тепловыделений могут дать схемы, приведенные на рис. 20.8 Эти схемы получены В. В. Батуриным по результатам опытов на пространственной модели однопролетного производственного корпуса.

Рис. 20.7. Схемы движения воздуха в вентилируемом помещении

Схемы а, б и в относятся к теплому периоду года, когда поступление приточного воздуха при аэрации помещения происходит через открытые фрамуги в рабочей зоне; схема г относится к холодному периоду с подачей приточного воздуха через фрамуги в верхней зоне помещения.

На рис. 20.8, а источники тепловыделений занимают среднюю часть помещения, а приточный воздух поступает с двух сторон из отверстий в противоположных стенах. Когда объемы приточного воздуха, подаваемого с каждой стороны, равны, ось тепловой струи вертикальна и является осью симметрии образующихся двух колец циркуляции.

Если приблизить источники тепловыделений к одному из приточных отверстий (рис. 20.8, б), то тепловые струи, возникающие над источниками тепловыделений, будут несколько препятствовать поступлению струи приточного воздуха слева — произойдет взаимодействие струй: тепловой и приточной. Струи, вливающиеся справа и свободно развивающиеся, также отклоняют тепловую струю влево.

Рис. 20.8. Схемы циркуляции потоков воздуха в помещении при неизотермических условиях

 

Схема потоков, приведенная на рис. 20.8, в, наблюдается при смещенных источниках тепловыделений, но при поступлении приточного воздуха только со стороны источников. В этом случае тепловая струя оттесняется к середине. Образуются два кольца циркуляции.

В холодный период года неподогретый приточный воздух может по даваться через створки на высоте не менее 4 м от пола. Опускающаяся струя (рис. 20.8, г) разветвляется у пола и образует два кольца циркуляции. В правом обособленном кольце циркуляции наблюдаются пониженные температуры, но сравнению с левым большим кольцом, в которое поступает тепловая струя.

Лекция №21,22 (4 часа)

Тема: «Общие сведения об отоплении. Вспомогательное оборудование систем водяного отопления»

 

1 Вопросы лекции:

1.1 Назначение, классификация, краткая характеристика систем отопления.

1.2 Способы теплоснабжения системы водяного отопления.

1.3 Циркуляционный насос.

1.4 Смесительная установка системы водяного отопления.

1.5 Смесительный насос.

1.6 Водоструйный элеватор.

1.7 Расширительный бак системы водяного отопления.

 

2 Литература.

2.1 Основная

2.1.1 Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Теплотехника.- М.: Энергоатомиздат, 2006.– 432 с.

2.1.2 Каледина Н.О. Вентиляция производственных объектов: учебное пособие [электронный ресурс] / Н.О. Каледина, - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2008 г. – режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/122685

 

2.2 Дополнительная

2.2.1 Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. – СПб.: Политехника, 2007. – 423 с.

2.2.2 Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 472 с.

2.2.3. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование./ Под ред. проф. Б.М. Хрусталева – М.: Издательство АСВ, 2007. – 784 с.

2.2.4 Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. – СПб.: Политехника, 2007. – 423 с.

 

3 Краткое содержание вопросов

3.1 Назначение, классификация, краткая характеристика систем отопления.

Назначение.Потребление энергии в России постоянно возрастает и, прежде всего, для обеспечения теплотой инженерных систем зданий и сооружений. Известно, что на теплоснабжение гражданских и производственных зданий расходуется более одной трети всего добываемого в нашей стране органического топлива. Основными среди теплозатрат на коммунально-бытовые нужды в зданиях (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение) являются затраты на отопление.

Отоплением называется искусственное, с помощью специальной установки или системы, обогревание помещений здания для компенсации теплопотерь и поддержания в них температурных параметров на уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся в помещении людей или требованиями технологических процессов, протекающих в производственных помещениях.

Отопление должно быть технологически гибким и способным адаптироваться к постоянно меняющимся метеорологическим условиям и неравномерным теплопоступлениям от внутренних производственных и бытовых источников. Для создания и поддержания теплового комфорта в помещениях зданий требуются технически совершенные и надежные отопительные установки. И чем суровее климат местности и выше требования к обеспечению благоприятных тепловых условий в здании, тем более мощными и гибкими должны быть эти установки.

Отопление зданий начинают при устойчивом (в течении 5 суток) понижении среднесуточной температуры наружного воздуха до 8 °С и ниже, а заканчивают при устойчивом повышении температуры наружного воздуха до 8 °С. Период отопления зданий в течение года называют отопительным сезоном. Продолжительность отопительного сезона по среднестатистическим данным для Москвы составляет 214 сут (7 мес.), для Оренбурга – 202 сут. Продолжительность отопительного сезона невелика лишь на крайнем юге (3…4 мес.), а на большей части России она составляет 6…8 мес., доходя до 11…12 мес. (в Магаданской обл. и Якутии).

Суровость или мягкость зимы полнее выражается не длительностью отопления зданий, а значением градусо-суток – произведением числа суток действия отопления на разность внутренней и наружной температуры, средней для этого периода времени. В Москве это число градусо-суток равно 4600, в Оренбурге - … Следовательно, условия комфортного обитания человека в помещениях различных зданий на протяжении полугода зависит от работы системы отопления.

Кроме создания теплового комфорта для людей, находящихся в помещениях здания, отопление имеет важную роль для осуществления тех технологических процессов, которые протекают в отапливаемых зданиях. Так, в сооружениях агропромышленного комплекса средствами отопления и вентиляции должны поддерживаться климатические условия, позволяющие обеспечить максимальную продуктивность животных, птиц и растений, сохранность сельхозпродукции.

Итак, отопление зданий имеет важное социальное и производственное значение.

В зависимости от преобладающего способа теплопередачи отопление помещений может быть конвективным или лучистым.

К конвективному относят отопление, при котором температура внутреннего воздуха tв поддерживается на более высоком уровне, чем радиационная температура помещения tR (tв > tR). Под радиационной температурой понимают усредненную температуру поверхностей, обращенных в помещение, вычисленную относительно человека, находящегося в середине этого помещения. Это наиболее распространенный способ отопления.

Лучистым называется отопление, при котором радиационная температура помещения превышает температуру воздуха (tв < tR). Лучистое отопление при несколько пониженной температуре воздуха (по сравнению с конвективным отоплением) более благоприятно для самочувствия человека в помещении (например, до 18…20 °С вместо 20…22 °С в помещениях гражданских зданий).

Конвективное или лучистое отопление помещений осуществляется специальной технической установкой, называемой системой отопления. Система отопления – это совокупность конструктивных элементов со связями между ними, предназначенных для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения здания.

 

Рис. 21.1. Схема системы отопления. 1 – теплогенератор или теплообменник; 2 – подача топлива или подвод первичного теплоносителя; 3 – подающий теплопровод; 4 – отопительный прибор; 5 – обратный теплопровод.    

Основные конструктивные элементы системы отопления (рис. 21.1):

- теплоисточник (теплогенератор при местном или теплообменник при централизованном теплоснабжении) – элемент для получения теплоты;

- теплопроводы – элемент для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам;

- отопительные приборы – элемент для передачи теплоты в помещение.

Перенос теплоты по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной рабочей среды. Жидкая (вода или специальная незамерзающая жидкость – антифриз) или газообразная (пар, воздух, продукты сгорания топлива) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем.

Система отопления для выполнения возложенной на нее задачи должна обладать определенной тепловой мощностью. Расчетная тепловая мощность системы определяется в результате составления теплового баланса в обогреваемых помещениях при расчетной температуре наружного воздуха. Расчетная температура наружного воздуха tн.р представляет собой среднюю температуру наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92. Расчетная температура наружного воздуха выше минимальной среднесуточной температуры наружного воздуха - tн.1 (рис. 21.2).

Рис. 21.2. Изменение среднесуточной температуры наружного воздуха в течение года. tп – температура помещения, tн.1 – минимальная среднесуточная температура наружного воздуха.    

Расчетная тепловая мощность системы отопления в течение отопительного сезона, продолжительностью Dzо.с, должна использоваться частично в зависимости от изменения теплопотерь помещений при текущем значении температуры наружного воздуха tн.i и только при расчетной температуре наружного воздуха – полностью. Для изменения теплопереноса к отопительным приборам (тепловой мощности системы) можно изменять (регулировать) температуру и (или) количество перемещаемого в системе отопления теплоносителя.

К системе отопления предъявляются разнообразные требования. Все требования можно разделить на пять групп:

- санитарно-гигиенические: поддержание заданной температуры воздуха и внутренних поверхностей ограждений помещения во времени, в плане и по высоте при допустимой подвижности воздуха, ограничение температуры на поверхности отопительных приборов;

- экономические: оптимальные капитальные вложения, экономный расход тепловой энергии при эксплуатации;

- архитектурно-строительные: соответствие интерьеру помещения, компактность, увязка со строительными конструкциями, согласование со сроком строительства здания;

- производственно-монтажные: минимальное число унифицированных узлов и деталей, механизация их изготовления, сокращение трудовых затрат и ручного труда при монтаже;

- эксплуатационные: эффективность действия в течение всего периода работы, надежность (безотказность, долговечность, ремонтопригодность) и техническое совершенство, безопасность и бесшумность действия.

Наиболее важны санитарно-гигиенические и эксплуатационные требования, которые обуславливаются необходимостью поддерживать заданную температуру в помещениях в течение отопительного сезона и всего срока службы системы отопления здания.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Конспект лекций по дисциплине теплоэнергетические установки и системы

Оренбургский государственный аграрный университет.. кафедра энергообеспечение с х.. конспект лекций по дисциплине..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Устройство калориферов

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Твердое топливо
Наиболее распространенными видами твердого топлива являются бурые и каменные угли, антрациты, горючие сланцы, древесина и торф. Бурые угли не спекаются, отличаются большим выходом летучих

Газообразное топливо
Горючие газы, употребляемые как топливо, по своему происхождению разделяются на природные и искусственные. К природным относятся газы, добываемые из недр Земли, а к искусств

Типы топочных устройств
топки

Влияние энергетики на природную среду и климат
Все процессы, связанные с преобразованием энергии, в частности, производство, транспортировка, переработка и сжигание органического топлива, являются мощным источником антропогенного воздей

Смоченные пористые фильтры
Смачивание фильтров малоиспаряющимися вязкими жидкостями повышает их эффективность. Для смачивания фильтров рекомендуется применять следующие сорта масел;

Электрические пылеуловители и фильтры
Электрические пылеуловители и фильтры очищают воздух от взвешенных в нем частиц (пыль, туман и дым) путем ионизации их при прохождении через электрическое поле. Фильтры такого типа также называются

Тепловой расчет отопительных приборов
Тепловой расчет приборов заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности каждого прибора, обеспечивающей необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение. Расчет проводи

Регулирование теплопередачи отопительных приборов
Теплопотребности помещений, выявленные в расчетных условиях, определяют площадь отопительных приборов. Площадь является постоянной характеристикой каждого установленного прибора. Между тем, известн

Размещение подводок
Размещение подводки зависит от вида прибо­ра и положения труб в системе отопления. Для унификации деталей подводок и стояков часто используют односторонние горизонтальные подводки постоянной

Размещение стояков
Размещение стояков – соединительных труб между магистралями и подводками – зависит от положения магистралей и размещения подводок к отопительным приборам. Обязательным является обособление с

Размещение магистралей
Размещение магистрали – соединительной трубы между местным тепловым пунктом и стояками – зависит от назначения и ширины здания, а также вида принятой системы отопления. В производст

Обоснование необходимости удаления воздуха из системы отопления
В системах центрального отопления, особенно водяного, скопления воздуха (точнее газов) нарушают циркуляцию теплоносителя и вызывают шум и коррозию. Воздух в системы отопления попадает различными пу

Закон движения воздушных пузырьков
Форма газовых скоплений в воде в свободном состоянии различна. Лишь пузырьки с диаметром сечения не более 1 мм имеют форму шара. С увеличением объема пузырьки сплющиваются, принимая эллипсоидную и

Мероприятий для сбора и удаления газов из систем отопления
В системах с верхней разводкой необходимо обеспечивать движе­ние свободных газов к точкам их сбора. Точки сбора газов (и удаления их в атмосферу) следует назначать в наиболее высоко расположенных м

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги