Теплоотдача регистров из гладких труб таблица

Содержание

Отопительные регистры: виды, расчет и изготовление своими руками

Теплоотдача регистров из гладких труб таблица

На рынке присутствует немалое количество разного рода отопительных приборов, Тем не менее, самодельные радиаторы до сих пор используются. И наиболее часто встречаются регистры из труб. Регистры отопления — сварные или сборные конструкции из горизонтально расположенных труб, соединенных между собой перемычками для циркуляции теплоносителя.

Какие бывают

Отопительные регистры изготавливают из разного материала, имеют они разную форму. У каждой есть плюсы и минусы.

Из чего делают

Если говорить о материалах, то самый распространенный — сталь, а вернее стальные электросварные трубы. Сталь имеет не самую лучшую теплоотдачу, но это компенсируется невысокой ценой, легкостью в обработке, доступностью и большим выбором типоразмеров.

Совсем редко встречаются сделанные из нержавеющей трубы — для приличной мощности требуется большое количество труб, а сколько стоят изделия из нержавейки, вы имеете представление. Если и делали их, то, наверное, давно. Используют еще «оцинковку», но работать с ней сложнее — варить не получится.

Регистры из медных труб имеют высокую теплоотдачу и не менее высокую цену

Делают иногда медные регистры — они используются в тех сетях, где разводка сделана медными трубами.

Медь отличается высокой теплоотдачей (в четыре раза больше чем у стали) потому размеры у них бывают гораздо более скромные (и по длине и по диаметру использованных труб).

К тому же сами трубы разводки (если они не скрыты в стене или полу) отдают достаточное количество тепла. В то же время пластичность этого металла позволяет изгибать трубы без особых ухищрений и усилий, а сварку использовать только в местах соединения разных кусков.

Но все эти плюсы нивелируются двумя большими минусами: первый — высокая цена, второй — капризность меди к условиям эксплуатации. По цене все ясно, а по эксплуатации немного пояснений:

  • требуется нейтральный и чистый теплоноситель, без твердых частиц
  • в системе нежелательно присутствие других металлов и сплавов, кроме совместимых — бронза, латунь, никель, хром, потому все фитинги и арматуру нужно будет искать из этих материалов;
  • обязательно тщательно выполненное заземление — без него при наличии воды начинается процессы электрохимической коррозии;
  • мягкость материала требует защиты — нужны экраны, кожухи и т.п.

Есть регистры из чугуна. Но они слишком громоздки. К тому же имеют очень большую массу, под них нужно делать не менее массивные стойки. Плюс ко всему чугун отличатся хрупкостью — один удар, и он может расколоться.

Получается, что и этот тип регистров нуждается в защитных кожухах, а они снижают теплоотдачу и увеличивают стоимость. Причем устанавливать их — сложная и тяжелая работа.

К плюсам можно отнести высокую надежность и химическую нейтральность: этому сплаву все равно, с каким теплоносителем работать.

Чугунные регистры из оребренных труб

В общем, медь и чугун — это непросто. Вот и получается, что оптимальный выбор — стальные регистры.

Виды регистров

Самый распространенный вид — регистры из гладких труб, и чаще всего — стальных электросварных. Диаметры — от 32 мм до 100 мм, иногда до 150 мм. Их делают двух типов — змеевидные и регистровые. Причем регистровые могут иметь два типа соединения: нитка и колонка.

Нитка — это когда перемычки, по которым из одной трубы в другую перетекает теплоноситель, установлены то справа, то слева. Получается, что теплоноситель последовательно оббегает все трубы, то есть соединение последовательное. При соединении типа «колонка» все горизонтальные участки соединены между собой с обоих концов.

В этом случае движение теплоносителя параллельное.

Типы регистров из гладких труб

Любой тип регистров может использоваться для любого типа системы: с однотрубной и двухтрубной разводкой, с вертикальным и горизонтальным типом подачи. При любой системе большая теплоотдача будет при подключении подачи в верхний патрубок.

В случае использования в системах с естественной циркуляцией требуется соблюдать небольшой уклон в сторону движения теплоносителя порядка 0,5 см на один метр трубы. Такой маленький уклон объясняется большим диаметром (малым гидравлическим сопротивлением).

Это змеевидный регистр отопления

Делают эти изделия не только их круглых, но и из квадратных труб. Они практически ничем не отличаются, только работать с ними сложнее, да гидравлическое сопротивление чуть больше. Но к плюсам такого исполнения можно отнести более компактные размеры при том же объеме теплоносителя.

Регистры из квадратных труб

Есть еще регистры из труб с оребрением. В таком случае увеличивается площадь соприкосновения металла с воздухом, и теплоотдача повышается. Собственно, до сих пор в некоторых бюджетных новостройках строители ставят именно такие отопительные приборы: всем известная «труба с оребрением». При не самом лучшем внешнем виде они неплохо греют помещения.

Регистр с пластинами будет иметь теплоотдачу намного выше

Если любой регситр вставить ТЭН, можно получить комбинированный отопительный прибор. Он может быть отдельным, не связанным с системой, или использоваться как дополнительный источник тепла.

Если радиатор будет изолированным с нагревом только от ТЭНа, необходимо в верхней точке поставить расширительный бачек (10% от общего объема теплоносителя). При нагреве от бытового котла расширительный бачок, как правило, встроен в конструкцию.

Если его нет (часто бывает в твердотопливных котлах), то и в этом случае необходима установка расширительного бачка. Если материал для регистров сталь, то бачок нужен закртыого типа.

Электроподогрев может пригодиться в самые сильные холода, когда мощности котла не хватает. Также такой вариант может выручить в межсезонье, когда загружать твердотопливный котел длительного горения и разгонять систему «на полную» нет смысла. Нужно лишь немного прогреть помещение. С котлами на твердом топливе такое невозможно. А такой вот запасной вариант поможет обогреться в межсезонье.

Добавив в регистр ТЭН и поставив расширительный бачек, получаем комбинированную систему отопления

Расчет регистров из гладких труб

Стальные регистры отопления несложно сделать своими руками. Стоимость такой системы отопления будет зависеть от того, кто будет их варить. Если техникой сварки владеете сами, вариант — самый малобюджетный, если сварщику нужно будет платить, особой разницы в стоимости с недорогими алюминиевыми не будет.

При этом регистры будут занимать большие площади, чем стандартные отопительные приборы: из-за незначительной поверхности соприкосновения с воздухом эффективность у них невысокая. Увеличивают теплоотдачу, поставив более мощный насос, но есть ограничения по скорости из-за возможных шумов в системе. О том, как подобрать мощность насоса читайте тут.

Диаметры, как говорилось — от 32 мм до 100-150 мм. Большие размеры труб ведут к увеличению объема системы. При старте и разгоне системы это минус — пока нагреется теплоноситель, пройдет прилично времени. При работе большой объем — скорее плюс: более мягкие условия для котла. С другой стороны — при большом количестве теплоносителя регулировать температуру сложно.

Таблица теплоотдачи стальных труб разного диаметра для разных условий работы системы (кликните по картинке для увеличения ее размера)

Расстояние между двумя трубами в регистре маленьким быть не должно: так снижается теплоотдача. Потому их располагают на расстоянии не меньшем чем 1,5 радиуса.

Количество рядов и длина регистра зависят от требуемой мощности, а также от диаметра выбранных труб. В общем случае (для средней полосы России, для помещений со средней теплоизоляцией и высотой потолков 3м) можно считать по теплоотдаче метра стальной трубы. Эти значения приведены в таблице.

По ней вы сможете найти размер и количество регистров по площади помещения.

Теплоотдача одного метра стальных труб разного диаметра — для расчета регистра отопления по площади

Для расчета по тепловым потерям помещения есть усредненные данные по тепловой мощности погонного метра стальной трубы. Можно для стандартных условий использовать их. Если система работает на других температурах, требуется внести корректировки в большую или меньшую сторону.

Если эти таблицы вам не помогли, можно сделать расчет регистра по формуле.

Формула расчета регистров из стальных труб

Подставив соответствующие значения, вы найдете теплоотдачу одной труб при ваших условиях. Теплоотдача всех последующих (второй и более) будет чуть меньше. Найденное значение нужно умножить на 0,9. Так вы рассчитаете и сможете сделать регистр из гладких труб своими руками.

Как устанавливают

Вариантов установки два: навесить на стену или поставить на стойку. Выбор зависит от габаритов и массы полученной конструкции, а также от типа стен.

Достаточно часто делают комбинированную установку: варят стойки, которые затем крепят к стене. Таким способом можно установить даже очень массивные регистры. Также такой вариант установки обеспечивает высокий уровень безопасности.

Каждый такой отопительный прибор в верхней точке должен иметь воздухоотводчик. Он нужен для стравливания воздуха из системы.

Достоинства и недостатки

К достоинствам можно отнести простую конструкцию и несложный расчет, доступность материалов. Все это вместе позволяет делать регистры для отопления своими руками.

Следующий положительный момент — большая часть тепла передается при помощи лучистой энергии, а она воспринимается человеком, как более приятная.

Отопительные регистры обычно стоят в подсобных, производственных, вспомогательных помещениях

Следующий плюс — гладкая поверхность, что обеспечивает легкую уборку.

Отличное качество — совместимость с любыми системами — и с естественной и с принудительной циркуляцией.

Минусы тоже имеются: небольшая теплоотдача, подверженность коррозии, не самый привлекательный внешний вид, необходимость регулярной окраски (как выбрать краску читайте тут).

Итоги

Регистровое отопление в частных домах сегодня используют нечасто: есть большой выбор отопительных приборов для разных условий. Диапазон цен тоже достаточно широк.

Но регистры из гладких труб и труб с оребрением часто используют для обогрева производственных, складских и вспомогательных помещений, теплиц, гаражей, оранжерей и др.

То есть там, где внешняя привлекательность не имеет значения.

Регистры отопления из труб

Теплоотдача регистров из гладких труб таблица

28 Фев 2014
Рубрика: Теплотехника | 86 комментариев

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

в ячейку D3: 108,0

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

в ячейку D4: 1,250

3. Количество труб в регистре N в штуках пишем

в ячейку D5: 4

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

в ячейку D6: 85

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

в ячейку D7: 60

6. Температуру воздуха в помещении tв в °C вводим

в ячейку D8: 18

7. Вид наружной поверхности труб выбираем из выпадающего списка

в объединенных ячейках C9D9E9: «При теоретическом расчете»

8. Постоянную Стефана-Больцмана C0  в Вт/(м2*К4) заносим

в ячейку D10: 0,00000005669

9. Значение ускорения свободного падения g в м/с2 вписываем

в ячейку D11: 9,80665

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 автоматическиопределяется 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

в ячейке D14: =(D6+D7)/2 =72,5

tст=(tп+tо)/2

12.Температурный напор dt в °C рассчитываем

в ячейке D15: =D14-D8 =54,5

dt=tстtв

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

в ячейке D16: =1/(D8+273) =0,003436

β=1/(tв+273)

14.Кинематическую вязкость воздуха ν в м2/с вычисляем

в ячейке D17: =0,0000000001192*D82+0,000000086895*D8+0,000013306 =0,00001491

ν=0,0000000001192*tв2+0,000000086895*tв+0,000013306

15.Критерий Прандтля Pr определяем

в ячейке D18: =0,00000073*D82-0,00028085*D8+0,70934 =0,7045

Pr=0,00000073*tв2-0,00028085*tв +0,70934

16.Коэффициент теплопроводности воздуха λ рассчитываем

в ячейке D19: =-0,000000022042*D82+0,0000793717*D8+0,0243834 =0,02580

λ=-0,000000022042*tв2+0,0000793717*tв+0,0243834

17.Площадь теплоотдающих поверхностей труб регистра A в м2 определяем

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

A=π*(D/1000)*L*N

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

Qи=C0*ε*A*((tст+273)4— (tв+273)4)*0,93(N-1)

19.Коэффициент теплоотдачи при излучении αи в Вт/(м2*К) рассчитываем

в ячейке D22: =D21/(D15*D20) =4,8

αи=Qи/(dt*A)

20.Критерий Грасгофа Gr вычисляем

в ячейке D23: =D11*D16*(D3/1000)3*D15/D172 =10410000

Gr=g*β*(D/1000)3*dt/ν2

21.Критерий Нуссельта Nu находим

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

Nu=0,5*(Gr*Pr)0,25

22.Конвективную составляющую теплового потока Qк в Вт вычисляем

в ячейке D25: =D26*D20*D15 =462

Qк=αк*A*dt

23.А коэффициент теплоотдачи при конвекции αк в Вт/(м2*К) определяем соответственно

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

αк=Nu*λ/(D/1000)*0,93(N-1)

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

в ячейке D27: =D21+D25 =906

Q=Qи+Qк

и в ячейке D28: =D27*0,85985 =779

Q=Q*0,85985

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

в ячейке D29: =D22+D26 =9,8

α=αи+αк

и в ячейке D30: =D29*0,85985 =8,4

α=α*0,85985

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 « блога». В этих статьях просто и понятно на примерах рассказывается об основных понятиях теплотехники.

Замечания

1.

Правильнее в расчетах было бы использовать не коэффициент теплоотдачиα между наружными стенками регистра и воздухом, а коэффициент теплопередачиk, 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:

 k=1/(1/α1+sст/λст+1/α)

Но так как:

α1≈2000…3000 Вт/(м2*К)– коэффициент теплоотдачи между водой и внутренней стальной стенкой

sст≈0,002…0,005 м – толщина стенок труб

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

То:

1/α1≈0

sст/λст≈0

И следовательно:

kα

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 теплопередачиk не является постоянной величиной для конкретного прибора отопления и значительно меняется  при изменении температурного напораdt! 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!!!

Прошу уважающих труд автора  скачивать файл после подписки на анонсы статей!

Ссылка на скачивание файла: teplootdacha-registra-otopleniya (xls 28,5KB).

Другие статьи автора блога

Какие бывают регистры отопления – выбор, расчет, характеристики

Теплоотдача регистров из гладких труб таблица

Отопительные регистры – специальные приспособления, которые используются для увеличения эффективности теплообмена между средой в помещении и теплоносителем. Они устанавливаются в отопительных системах промышленных, производственных и складских помещений, а также жилых и офисных зданиях. Что это за приспособления, и каковы их преимущества, расскажем в материале ниже.

Разновидности отопительных регистров

По строению регистры отопления представляют собой стальные трубы, совмещенные с системой отопления патрубками меньшего диаметра. Различают 2 основных типа регистров отопления.

Секционные

Секционные стальные регистры отопления из гладких труб могут состоять как из одной, так и из нескольких отрезков, концы которых закрыты заглушками. Входящая труба с теплоносителем врезается в верхнюю часть секции. Перемещаясь из стороны в сторону, вода постепенно заполняет всю секцию.

Для изготовления данного вида теплообменника используются гладкие стальные трубы сечением 25-400 мм. Чаще всего применяют трубы 76, 89, 108 и 159 мм в диаметре. Врезку входных и выходных патрубков можно выполнять на резьбе, фланцевым соединением или сваркой.

Дополнительно оборудование оснащено штуцером с резьбой, в который подключается воздухоотводчик. Такие стальные регистры рассчитаны на максимальное давление теплоносителя в пределах 10 кгс/см2 или 1 МПа.

Установленные по бокам трубы заглушки бывают плоские или в форме эллипса. Переходы между трубами стараются делать максимально близко к краям, чтобы увеличить теплоотдачу оборудования.

Змеевиковые

В отличие от секционного, змеевиковый теплообменник представляет собой одну длинную трубу, изогнутую в форме буквы S. В нем используются трубы аналогичного сечения, причем участков их сужения не наблюдается.

Благодаря особой форме конструкции увеличивается теплоотдача регистров отопления данного типа и снижается гидравлическое сопротивление теплоносителя.

В большинстве случаев регистры отопления изготавливаются из труб с гладкими стенками из высокоуглеродистой стали. Однако можно встретить и приборы из нержавеющей или низколегированной стали, а также чугунные.

Благодаря использованию регистров отопления, даже если они имеют компактный размер, можно добиться высокой эффективности обогрева. В связи с этим данные приборы активно применяются в промышленных и складских помещениях больших размеров.

Стоит отметить, что применение регистров особенно актуально в помещениях, к которым предъявляются повышенные требования санитарной и пожарной безопасности.

Расчет регистров отопления – как рассчитать правильно

Принимая решение об установке данного вида теплообменников в своей квартире, стоит определиться, как рассчитать регистры отопления.

Для этих целей используют следующую формулу:

Q = πdнLk(tг — to)×(1 — ηиз), в которой:

π = 3,14 – постоянная величина;

dн – внешнее сечение трубы, м;

L – длина отрезка, м;

tо – температура воздуха в здании, в котором будет монтироваться регистр;

tr – температура воды, циркулирующей в трубопроводе;

k – коэффициент теплопередачи, значение которого равно 11,63 Вт/м2℃;

ηиз – коэффициент теплопередачи изоляции. Если прибор изолирован, значение ηиз=0,6-0,8. В приборах без изоляции такой коэффициент равен нулю.

Произведем расчет регистров отопления для трубы сечением 159 мм и длиной 5 м. Температура воды в контуре составляет 80 ℃, а температура воздуха в комнате – 23 ℃.

Q=3,14×0,159×5×11,63×(80-23)×(1-0)=1654,8 Вт.

Результат расчета регистров из гладких труб для отопления показал мощность теплообменника, в котором использована одна горизонтальная труба. Если он состоит из нескольких рядов, для каждого последующего уровня применяется понижающий коэффициент 0,9.

Чтобы не вникать в подробности, как рассчитать количество регистров отопления, можно воспользоваться онлайн калькуляторами, однако их результаты довольно часто остаются далекими от истины. В связи с этим желательно все-таки разобраться с формулой и выполнить расчет регистров отопления из труб, чтобы проверить, насколько правильный результат выдает калькулятор.

Во время установки отопительных регистров следует придерживаться требований ГОСТа. Поскольку соединение должно быть прочным и надежным, чтобы выдержать массу прибора находящимся внутри теплоносителем, потребуется сварочный аппарат.

Характеристики устройств

Отопительные регистры имеют несколько качеств, отличающих их от иных отопительных приборов:

  • Благодаря эффективному теплообмену с окружающим пространством небольшие по размеру приборы способны отапливать крупногабаритные помещения.
  • Изготовление теплообменника достаточно простое – необходим лишь сварочный аппарат и угловая шлифмашина с отрезным диском.
  • Можно использовать любые доступные материалы – трубы из чугуна, нержавейки или стали.
  • Приборы способны выдерживать высокое давление (10 кгс/м2) и могут работать на любых теплоносителях – воде, масле, других жидкостях, пару.
  • Собрать прибор можно как уже по готовым чертежам, так и по самостоятельно составленным. Допускаются различные варианты конфигурации, заглушек, доборных элементов и отделочных материалов.
  • Конечная стоимость теплообменника из гладких труб получится ниже, чем у прочих приборов с аналогичным уровнем эффективности.

Стоит отметить, что чем больше совокупная площадь поверхности прибора, тем выше его теплоотдача. В свою очередь, площадь зависит от сечения трубы и длины секции.

Обратите внимание, что эффективность оборудования будет зависеть от количества уровней и отступа между ними, конфигурации прибора (S-образной или секционной), типа используемого материала, а также наличия изоляции и свойств теплоносителя.

В большинстве случаев регистры отопления обладают такими характеристиками:

  1. Для теплообменника использованы электросварные трубы из углеродистой стали.
  2. Соединение труб выполнено одним из способов – фланцевое, на внешней резьбе, и сварное.
  3. Максимальное значение давления – 10 кгс/м2.
  4. Сечение труб в секциях – 32-219 мм.
  5. Минимальный отступ между уровнями – от 50 мм.
  6. Сечение соединительных перемычек – от 32мм.

Отопительные регистры с нагревательным элементом

В тех случаях, когда в помещении невозможно проложить отопительные трубы, устанавливают особый вид регистров – с ТЭНом. Его мощность колеблется в пределах 1,6-6 кВт, а требуемое рабочее напряжение 220 В при частоте переменного тока 50 Гц.

Иногда в комплект с прибором входит циркуляционный насос, который обеспечивает эффективную теплоотдачу отопительного регистра благодаря усиленной циркуляции теплоносителя.

Если оборудование работает автономно, его заполняют антифризом. В таком режиме ТЭН способен поддерживать температуру поверхности в пределах 80 ℃.

В тех случаях, когда приборы встроены в общую отопительную систему, ТЭН включается в момент падения температуры теплоносителя, или же отключается, если необходимости в нем нет.

Достоинства оборудования

Основными достоинствами данной разновидности теплообменника можно считать:

  • удобство в эксплуатации;
  • легкость обслуживания (чистки);
  • наличие большой теплоотдающей площади при малых габаритах;
  • высокая пожаробезопасность;
  • экономный расход электроэнергии при наличии ТЭНа;
  • возможность использования в качестве полотенцесушителя;
  • широкая область применения – можно устанавливать на складах, в производственных цехах, торговых павильонах и офисных зданиях, а также в больницах и поликлиниках.

Выводы

Если вы решили оборудовать свой дом данным типом отопительных приборов, советуем тщательно разобраться в особенностях его работы, а также изучить тонкости создания и установки регистров. Дополнительная справочная литература очень вам в этом поможет.

Расчёт теплоотдачи регистра отопления

Теплоотдача регистров из гладких труб таблица

Как рассчитать теплоотдачу регистров отопления из гладких труб? С таким вопросом сталкиваются многие строители и проектировщики осуществляя подбор регистров отопления для конкретного помещения. Существуют определенные методики расчета, а также специальные приложения и программы, например калькулятор мощности регистров отопления. Их и рассмотрим в нашей статье.

Одним из самых простых и доступных методик расчета теплоотдачи регистров является расчет в Excel. Мы подготовили для Вас специальный документ, позволяющий произвести указанные расчеты. На примере выбранных данных произведем расчеты теплоотдачи конкретного регистра.

Расчет теплоотдачи регистра отопления

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

На схеме четко показано каким образом перемещается теплоноситель внутри отопительного регистра. В целях поддержания в помещениях определенных температурных условий и соблюдения СнИПов требуется производить расчет теплоотдачи регистра отопления. Для осуществления расчетов теплоотдачи Вам потребуется скачать файл Excel на компьютер.

Расчет теплоотдачи регистра отопления (скачать .xls)

Более подробно рассмотрим как воспользоваться указанным файлом для получения результатов о теплоотдачи отопительных регистров.

Исходные данные, которые могу потребоваться для расчета:

Исходных данных не много, они понятны и просты.

  1. Диаметр труб Dв мм заносим

в ячейку D3: 108,0

  1. Длину регистра (одной трубы) Lв м записываем

в ячейку D4: 1,250

  1. Количество труб в регистре Nв штуках пишем

в ячейку D5: 4

  1. Температуру воды на «подаче» tпв °C заносим

в ячейку D6: 85

  1. Температуру воды на «обратке» в °C пишем

в ячейку D7: 60

  1. Температуру воздуха в помещении в °C вводим

в ячейку D8: 18

  1. Вид наружной поверхности труб выбираем из выпадающего списка

в объединенных ячейках C9D9E9: «При теоретическом расчете»

  1. Постоянную Стефана-Больцмана C0 в Вт/(м2*К4) заносим

в ячейку D10: 0,00000005669

  1. Значение ускорения свободного падения g в м/с2 вписываем

в ячейку D11: 9,80665

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 полученные при расчете теплоотдачи и их интерпретация

  1. Степень черноты излучающих поверхностей труб εавтоматически 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.)

  1. Среднюю температуру стенок труб tст в °C вычисляем

в ячейке D14: =(D6+D7)/2 =72,5

tст=(tп+tо)/2

  1. Температурный напор dt в °C рассчитываем

в ячейке D15: =D14-D8 =54,5

dt=tст— tв

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

в ячейке D16: =1/(D8+273) =0,003436

β=1/(tв+273)

  1. Кинематическую вязкость воздуха ν в м2/с вычисляем

в ячейке D17: =0,0000000001192*D82+0,000000086895*D8+0,000013306 =0,00001491

ν=0,0000000001192*tв2+0,000000086895*tв+0,000013306

  1. Критерий Прандтля Pr определяем

в ячейке D18: =0,00000073*D82-0,00028085*D8+0,70934 =0,7045

Pr=0,00000073*tв2-0,00028085*tв +0,70934

  1. 16. Коэффициент теплопроводности воздуха λ рассчитываем

в ячейке D19: =-0,000000022042*D82+0,0000793717*D8+0,0243834 =0,02580

λ=-0,000000022042*tв2+0,0000793717*tв+0,0243834

  1. Площадь теплоотдающих поверхностей труб регистра A в м2 определяем

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

A=π*(D/1000)*L*N

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

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

=C0*ε*A*((tст+273)4— (tв+273)4)*0,93(N-1)

  1. Коэффициент теплоотдачи при излучении αи в Вт/(м2*К) рассчитываем

в ячейке D22: =D21/(D15*D20) =4,8

αи=Qи/(dt*A)

  1. Критерий Грасгофа Gr вычисляем

в ячейке D23: =D11*D16*(D3/1000)3*D15/D172 =10410000

Gr=g*β*(D/1000)3*dt/ν2

  1. Критерий Нуссельта Nu находим

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

Nu=0,5*(Gr*Pr)0,25

  1. Конвективную составляющую теплового потока  в Вт вычисляем

в ячейке D25: =D26*D20*D15 =462

Qк=αк*A*dt

  1. А коэффициент теплоотдачи при конвекции αк в Вт/(м2*К) определяем соответственно

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

αк=Nu*λ/(D/1000)*0,93(N-1)

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

в ячейке D27: =(D21+D25)/1000 =0,906

Q=(Qи+Qк)/1000

и в ячейке D28: =D27*0,85985 =0,779

Q’=Q*0,85985

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

в ячейке D29: =D22+D26 =9,8

α=αи+αк

и в ячейке D30: =D29*0,85985 =8,4

α’=α*0,85985

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

Расчеты многократно подтверждены практикой!

Теплотехническим расчетам на этом сайте посвящены также статьи: «О тепловой энергии простым языком!», «Расчет водяного отопления за 5 минут!». В них просто и понятно на примерах рассказывается об основных понятиях теплотехники.

Замечания при расчетах

  1. Правильнее в расчетах было бы использовать не коэффициент теплоотдачиα между наружными стенками регистра и воздухом, а коэффициент теплопередачиk, 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:

k=1/(1/α1+sст/λст+1/α)

Но так как:

α1≈2000…3000 Вт/(м2*К) – коэффициент теплоотдачи между водой и внутренней стальной стенкой

sст≈0,002…0,005 м – толщина стенок труб

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

То:

1/α1≈0

sст/λст≈0

И следовательно:

k≈α

  1. 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!
  2. 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).
  3. Коэффициент теплопередачи k не является постоянной величиной для конкретного прибора отопления и значительно меняется  при изменении температурного напора dt!
Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.