Меню

Квт регистры из гладких труб

Квт регистры из гладких труб

ОБЗОР И РАСЧЁТ РЕГИСТРОВ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ

Для организации теплоснабжения больших помещений нецелесообразно использовать стандартные заводские батареи и радиаторы. Они имеют слишком малую тепловую отдачу и номинальную мощность. В качестве их альтернативы можно рассмотреть регистры отопления: изготовление из труб, правила выполнения расчетов и особенности монтажа.

Преимущества и недостатки регистров отопления

Регистры в системе отопления

Чем обусловлена популярность этих приборов теплоснабжения? Во-первых, возможностью самостоятельного изготовления. Можно сделать биметаллические регистры отопления, стальные или из алюминиевых труб. Намного реже встречаются пластиковые модели, так как они не обладают должными эксплуатационными качествами.

До того, как подключить регистры отопления следует внимательно изучить их «слабые» и «сильные» стороны.

Длительный срок эксплуатации. Для стальных и алюминиевых моделей он может достигать 25 лет. При этом вероятность поломки будет минимальной;

Большая теплоотдача. Это обусловлено тем, что мощность регистра отопления превышает этот параметр у классических радиаторов и батарей. Связано с большим объемом теплоносителя;

Простой монтаж и эксплуатация. Так как правильно установить регистры отопления может любой, кто хотя бы немного знаком с правилами организации теплоснабжения – они могут применяться в зданиях всех типов. Но чаще всего их можно встретить в системе отопления больших производственных, административных и торговых помещений.

Но кроме этого нужно учитывать возможные недостатки, которыми может обладать регистр отопления из стальной гладкой трубы:

Большой объем теплоносителя. Это приводит к его быстрому остыванию;

Минимальный показатель конвекции воздуха. Снижает эффективность работы теплоснабжения;

Непривлекательный внешний вид. Чаще всего это относится к самодельным конструкциям.

Правильно рассчитанная теплоотдача регистра отопления напрямую зависит от его конструкции. В настоящее время используется несколько типов этих приборов теплоснабжения, отличающихся не только используемым материалом изготовления, но и внешним видом.

Масса заполненного водой регистра может быть очень высока. Поэтому нужно заранее продумать надежную систему его крепления к стене.

Изначально следует определиться с видом конструкции. Ведь как рассчитать регистр отопления, если не будут известны его геометрические параметры и принцип циркуляции теплоносителя? Для изготовления отопительных приборов рекомендуется использовать стандартные проверенные схемы.

Определяющим параметром выбора является требуемая скорость циркуляции теплоносителя в системе и степень теплоотдачи регистра. Исходя из этих требований можно выбрать два типа отопительных приборов:

Секционный. Представляет собой от двух и более труб большого диаметра, соединенных патрубками. Сечение последних должно быть равно этому же параметру подающей магистрали. Подбор регистра отопления подобного типа актуален для систем с принудительной циркуляцией, так как в конструкции создается избыточное гидравлическое сопротивление при прохождении теплоносителя;

Змеевиковые. Состоят из одной трубы, которая имеет изгибы. Изготовить подобные самодельные регистры отопления проблематично. Для увеличения показателя циркуляции трубы могут быть соединены патрубками. Но это не является обязательным, как в вышеописанных моделях.

Так как своими руками сделать регистр отопления можно даже в домашних условиях – их часто изготавливают, а не приобретают готовые модели. Но перед этим следует выполнить правильный расчет мощности регистра отопления.

Для изготовления регистров можно использовать трубы различного сечения – круглые, прямоугольные или квадратные. Предпочтение отдается первым, так как для них трение воды при движении будет минимальным.

Однако в некоторых случаях необходимо правильно рассчитать регистр отопления самостоятельно. Для этого можно воспользоваться упрощенной схемой. Предварительно необходимо знать следующие параметры:

Общая площадь отапливаемого помещения;

Коэффициент теплоотдачи материала изготовления регистра;

Диаметр труб, используемых для изготовления.

Для труб круглого сечения вычисление удельной мощности регистра отопления можно сделать по данным таблицы. Эти значения даются для 1 м.п. трубы регистра.

Диаметр, трубы, м 25 32 40 57 76 89 110
Площадь помещения, м² 0,5 0,56 0,69 0,94 1,19 1,37 1,66
Однако такой способ подбора регистра отопления имеет ряд существенных недостатков. Данные даются для помещений, где высота потолков не превышает 3 м.п., не учитывается тепловой режим работы системы и температура воздуха в комнате.

Для более точных вычислений рекомендуется воспользоваться формулой:

Где Q – удельная тепловая мощность, Вт, P – число π – 3,14, D – диаметр трубы, м., L – длина одной секции, м, К – коэффициент теплопроводности. Для металла этот показатель равен 11,63 Вт/м²*С, Δt – разница температур между теплоносителем и воздухом в помещении.

Читайте также:  Чем заделать стык в чугунной канализационной трубе в домашних условиях

Зная эти параметры, можно самостоятельно рассчитать мощность регистра отопления. Предположим, что длина одной секции равна 2 м., а диаметр трубы – 76 мм. Δt составляет 60°С (80-20). В таком случае мощность одной секции регистра отопления из стальной гладкой трубы будет равна:

Q=3,14*0,076*2*11,63*60=333 Вт

Для расчета каждой последующей секции прибора полученный результат нужно умножать на понижающий коэффициент 0,9.

По этой методике нельзя рассчитывать ребристые регистры отопления. У них теплоотдача будет выше из-за увеличенной площади прибора.

Следующим параметром, который обязательно учитывается при выборе регистра является материал его изготовления.

Можно редко встретить регистры отопления из профильной трубы – чаще всего для этого применяются стальные изделия круглого сечения.

В настоящее время для производства регистров используют несколько материалов – металл, алюминий или биметаллические трубы.

Разница между ним заключается в расчетной теплоотдаче и сроке эксплуатации:

Стальные регистры отопления из профильной трубы или круглого сечения. Характеризуются простотой изготовления и небольшой стоимостью. Недостаток – ржавление поверхности. При выборе особое внимание нужно обратить на качество сварных швов;

Алюминиевые. Встречаются крайне редко, так как для сварки алюминиевых отопительных регистров необходимо специально оборудование. Но зато они обладают лучшими показателями теплопроводности. Фактически отсутствуют потери тепла;

Биметаллические. Они делаются из специального типа отопительных труб. У них есть сердечник, изготовленный из стали. Для увеличения площади обогрева конструкция имеет медные или алюминиевые пластинчатые теплообменники. Для всех биметаллических регистров отопления свойственен небольшой диаметр труб – до 50 мм. Поэтому их чаще используют для организации теплоснабжения в жилых домах и небольших производственных и торговых помещениях.

Материал изготовления напрямую влияет на расчет регистра отопления. Главным показателем при этом является коэффициент теплопроводности. Несмотря на то что алюминиевые модели обладают оптимальным значением — их высокая стоимость и трудоемкость изготовления не позволяют использовать регистры этого типа в отопительных системах повсеместно.

Для изготовления ребристых регистров отопления можно использовать комплектующие от стальных радиаторов.

Одним из преимуществ применения регистров в отопительных системах является возможность их самостоятельного изготовления. Для этого чаще всего применяют стальные трубы круглого сечения. Несмотря на то что показатель теплоотдачи регистра отопления в этом случае не будет идеальным – процесс изготовления не потребует особых навыков.

Для самостоятельного производства этого отопительного элемента потребуется труба диаметром от 40 до 70 мм. Большее значение сечения приведет к значительным потерям тепла при циркуляции теплоносителя. Сделать своими руками регистр отопления можно по следующей схеме проведения работ:

1. Расчет оптимальных параметров отопительного прибора – диаметра трубы, общей протяженности секции.

2. Составление чертежа для вычисления оптимального количества материала.

3. Выполнение работ по изготовлению отопительного регистра своими руками.

Для выполнения поставленной задачи потребуется стальная труба, предназначенная для формирования основных регистров и магистраль меньшего диаметра. С ее помощью регистры будут соединены друг с другом и системой отопления. Также понадобятся специальные торцевые заглушки на трубы.

В некоторых случаях выполняется модернизация традиционной схемы стального или биметаллического отопительного регистра. Она заключается в установке электрического нагревательного ТЭНа.

Так можно сделать автономный источник тепла, который не будет зависеть от работы водяного отопления. В случае аварии или проведения технических работ самодельный отопительный регистр будет генерировать тепло с помощью ТЭНа. Но для этого следует при монтаже установить запорную арматуру, чтобы теплоноситель циркулировал только внутри отопительного прибора.

Во время выбора схемы и изготовления регистра отопления толщина трубы не имеет значения. Разница диаметров между ней и подводящей магистралью обуславливает полное отсутствие гидроударов в конструкции.

Правильная установка регистров отопления может быть осуществлена двумя способами – на резьбовых соединениях или с помощью сварочного аппарата. Все зависит от общей массы конструкции, ее габаритов и параметров системы теплоснабжения.

В целом специалисты рекомендуют руководствоваться теми же правилами, что и при установке радиаторов. Разница заключается только в размерах конструкции. Если необходимо выполнить подключение регистра отопления к гравитационной системе – обязательно соблюдается требуемый показатель уклона. Прибор теплоснабжения должен быть наклонен в сторону движения теплоносителя. Для систем с естественной циркуляцией таких требований не существует.

Для правильной установки отопительных регистров необходимо руководствоваться следующими правилами:

Соблюдение минимальных расстояний от стены и оконных конструкций. Оно должно составлять не менее 20 см. Это необходимо для проведения технических или ремонтных мероприятий;

Читайте также:  Размер роликов для трубогиба профильной трубы

Для резьбового подключения отопительного регистра применяются только паранитовые подкладки или сантехнический лен;

Все отопительные регистры из профильных или стальных труб в обязательном порядке красятся. Это необходимо для предотвращения появления ржавчины на их поверхности.

Несмотря на то что показатель теплоотдачи отопительного регистра при этом снизится – срок безремонтной службы конструкции значительно возрастет.

Монтаж рекомендуется проводить не в отопительный сезон. После пробного запуска отопительной системы можно сравнить расчетную мощность регистра с фактической и в случае надобности внести оперативные изменения в конструкцию.

Источник

Регистры отопления из труб

Всем известно, что теплообмен (теплоотдача) – передача тепловой энергии – между телами и средами возникает при наличии разницы температур. Среда или тело имеющая более высокую температуру, остывая, нагревает более холодную среду и повышает ее температуру.

В системах водяного отопления горячая вода (теплоноситель), поступая в прибор отопления, нагревает его стенки (оболочку). Стенки через свои наружные поверхности отдают тепло воздуху в основном двумя способами: конвекцией и излучением.

Конвекция – это передача тепла потокам воздуха, протекающим вдоль горячих стенок прибора отопления.

Тепловое излучение – это передача тепловой энергии за счет излучения электромагнитных волн горячими стенками прибора отопления в окружающее пространство.

Наглядным примером действия теплового излучения является костер. Если в прохладный вечер стать боком к тлеющим углям костра на расстоянии трех – четырех метров, то часть лица, обращенная к костру, быстро нагреется, а противоположная часть лица будет оставаться холодной. При этом температура воздуха с обеих сторон будет примерно одинаковой.

Все приборы – чугунные батареи, регистры отопления из труб, стальные и алюминиевые панели, конвекторы и инфракрасные излучатели – отличаются друг от друга (кроме габаритов, внешнего вида, коэффициентов теплоотдачи) преобладающим видом передачи тепла окружающему воздуху и предметам. При этом, как правило, и конвекция и излучение существуют одновременно и действуют параллельно.

В этой статье будет рассмотрен пример расчета теплоотдачи регистров отопления из труб. Изготавливать регистры отопления из гладких труб экономически не было выгодно никогда — ни сегодня, ни вчера. Если 30-50 лет назад их широко применяли из-за дефицита качественных дешевых и эффективных приборов отопления, то применение регистров сегодня – это скорее инерционная привычка теплотехников. Стоимость системы отопления с применением, например, конвекторов на 20-30% ниже стоимости системы, где применены регистры отопления из труб. Теплоотдача приборов должна быть максимальной при минимальной стоимости и, соответственно, минимальной материалоемкости и трудоемкости изготовления. Однако часто это — взаимоисключающие критерии.

Тем не менее, вопрос теплоотдачи стальных труб остается актуальным, если ими выполняется разводка, а также при выполнении сравнительных расчетов различных вариантов систем и при ремонтах действующих систем, в которых применены регистры отопления из гладких труб.

Опираясь на теорию и практические опыты по теплоотдаче, а так же на основе многочисленных табличных данных с помощью Excel мне удалось найти достаточно точные формульные зависимости теплофизических характеристик воздуха (температуропроводности, теплопроводности, кинематической вязкости, критерия Прандтля) от температуры. Ниже представлена программа расчета теплоотдачи регистров отопления из горизонтальных металлических труб при свободном движении воздуха, являющаяся итогом проделанной работы.

Программа расчетов написана в MS Excel, но можно использовать и программу OOo Calc из пакета Open Office.

Правила форматирования ячеек листа Excel, которые применены в статьях этого блога, представлены на странице « О блоге ».

Теплоотдача регистров отопления из гладких труб. Расчет в Excel.

Регистр отопления из четырех гладких труб и схема движения теплоносителя показаны на рисунке, представленном ниже.

Включаем компьютер, MS Office и начинаем расчет в Excel.

Исходные данные:

Исходных данных не много, они понятны и просты.

1. Диаметр труб D в мм заносим

2. Длину регистра (одной трубы) L в м записываем

3. Количество труб в регистре N в штуках пишем

4. Температуру воды на «подаче» tп в °C заносим

5. Температуру воды на «обратке» tо в °C пишем

6. Температуру воздуха в помещении tв в °C вводим

7. Вид наружной поверхности труб выбираем из выпадающего списка

в объединенных ячейках C9D9E9: «При теоретическом расчете»

8. Постоянную Стефана-Больцмана C в Вт/(м 2 *К 4 ) заносим

Читайте также:  Ral 6005 профильная труба

в ячейку D10: 0,00000005669

9. Значение ускорения свободного падения g в м/с 2 вписываем

Меняя исходные данные можно смоделировать любую «температурную ситуацию» для любого типоразмера регистра отопления!

Теплоотдача просто одиночной горизонтальной трубы также может легко быть посчитанной по этой программе! Для этого достаточно указать количество труб в регистре отопления равное единице ( N =1).

Результаты расчетов:

10. Степень черноты излучающих поверхностей труб ε автоматически определяется по выбранному виду наружной поверхности

в ячейке D13: =ИНДЕКС(H5:H31;G2) =0,810

В базе данных, расположенной на одном листе с программой расчета, для выбора представлены 27 видов наружных поверхностей труб и их степени черноты. (Смотри в файле для скачивания в конце статьи.)

11. Среднюю температуру стенок труб tст в °C вычисляем

12. Температурный напор dt в °C рассчитываем

13. Коэффициент объемного расширения воздуха β в 1/K определяем

в ячейке D16: =1/(D8+273) =0,003436

14. Кинематическую вязкость воздуха ν в м 2 /с вычисляем

в ячейке D17: =0,0000000001192*D8^2+0,000000086895*D8+0,000013306 =0,00001491

15. Критерий Прандтля Pr определяем

в ячейке D18: =0,00000073*D8^2-0,00028085*D8+0,70934 =0,7045

16 . Коэффициент теплопроводности воздуха λ рассчитываем

в ячейке D19: =-0,000000022042*D8^2+0,0000793717*D8+0,0243834 =0,02580

17. Площадь теплоотдающих поверхностей труб регистра A в м 2 определяем

в ячейке D20: =ПИ()*D3/1000*D4*D5 =1,6965

18. Тепловой поток излучения с поверхностей труб регистра отопления Qи в Вт вычисляем

в ячейке D21: =D10*D13*D20*((D14+273)^4- (D8+273)^4)*0,93^(D5-1) =444

19. Коэффициент теплоотдачи при излучении αи в Вт/(м 2 *К) рассчитываем

в ячейке D22: =D21/(D15*D20) =4,8

20. Критерий Грасгофа Gr вычисляем

в ячейке D23: =D11*D16*(D3/1000)^3*D15/D17^2 =10410000

21. Критерий Нуссельта Nu находим

в ячейке D24: =0,5*(D23*D18)^0,25 =26,0194

22. Конвективную составляющую теплового потока Qк в Вт вычисляем

в ячейке D25: =D26*D20*D15 =462

23. А коэффициент теплоотдачи при конвекции αк в Вт/(м 2 *К) определяем соответственно

в ячейке D26: =D24*D19/(D3/1000)*0,93^(D5-1) =5,0

24. Полную мощность теплового потока регистра отопления Q в Вт и Ккал/час считаем соответственно

и в ячейке D28: =D27*0,85985 =779

25. Коэффициент теплоотдачи от поверхностей регистра отопления воздуху α в Вт/(м2*К) и Ккал/(час*м2*К) находим соответственно

и в ячейке D30: =D29*0,85985 =8,4

На этом расчет в Excel завершен. Теплоотдача регистра отопления из труб найдена!

Расчеты многократно подтверждены практикой!

Теплотехническим расчетам на этом сайте посвящен еще ряд статей. Быстро перейти к ним можно по ссылкам, расположенным ниже статьи или через страницу «Все статьи блога». В этих статьях просто и понятно на примерах рассказывается об основных понятиях теплотехники.

Замечания.

1. Правильнее в расчетах было бы использовать не коэффициент теплоотдачи α между наружными стенками регистра и воздухом, а коэффициент теплопередачи k , учитывающий теплообмен между теплоносителем (водой) и внутренними стенками труб регистра отопления, а так же передачу тепла через материал стенки (термическое сопротивление стенки). Рассчитывается коэффициент теплопередачи от воды к воздуху помещения по формуле:

α1 ≈2000…3000 Вт/(м 2 *К) – коэффициент теплоотдачи между водой и внутренней стальной стенкой

λст ≈50…60 Вт/(м*К) – коэффициент теплопроводности материала стенок труб

2. Теплоотдача регистров отопления зависит от способа подачи воды в них (сверху вниз, снизу вверх …), от монтажных расстояний до ограждающих конструкций (до пола, до подоконника, до стены, до экрана), от толщины лакокрасочного покрытия и прочих факторов. Фактическая теплоотдача может быть меньше расчетной на 15…20%. Это необходимо учитывать при окончательных расчетах!

3. Расстояние между трубами и количество труб также оказывают влияние на теплоотдачу регистров отопления. В программе это частично учтено применением понижающего коэффициента (0,93) на каждый дополнительный ряд труб. Расстояние между трубами желательно выдерживать не менее диаметра трубы D (больше — лучше) .

4. Коэффициент теплопередачи k не является постоянной величиной для конкретного прибора отопления и значительно меняется при изменении температурного напора dt ! Подробнее об этом (и не только) читайте в ближайших статьях блога.

Подписывайтесь на анонсы статей в окнах, расположенных в конце каждой статьи или вверху каждой страницы и не забывайте подтверждать подписку кликом по ссылке в письме, которое тут же придет к вам на указанную почту (может прийти в папку «Спам»).

Уважаемые читатели, оставляйте комментарии к статье! Ваши мысли, замечания, предложения, вопросы, советы всегда интересны и полезны коллегам и автору.

Источник

Adblock
detector