Регистры отопления: способы изготовления, виды, расчет тепловой мощности

Расчет регистра отопления

Мы сегодня не будем говорить о том, что такое регистры отопления и какие функции они выполняют. Мы сразу переходим к расчету регистров отопления. Как сделать регистр своими руками так, чтобы не пришлось переделывать? Во-первых, браться за дело прямыми руками.

О том, как варить трубы отопления уже рассказывали. А во-вторых, составить грамотный расчет, ведь даже успешно выполненный теплообменник, может оказаться непригодным. Например, не хватит тепловой мощности.

А теперь попробуем разобраться со всем этим, только уже с цифрами и на конкретных примерах.

Расчет конструкции водяного регистра

Регистр отопления

Чтобы сделать расчет регистров отопления, нужно точно определить каким требованиям они должны отвечать. Возможно – это будет просто самодельный радиатор, для отопления, а может – сушилка для вещей. Естественно, конструкции будут разные. Расположение отрезков труб в регистре водяного отопления:

• вертикальное;
• горизонтальное.

Первый вариант встречается крайне редко, в основном все делают регистры водяного отопления из нескольких параллельных отрезков, которые находятся в горизонтальной плоскости. Чтобы в регистре осуществлялась циркуляция, горизонтальные отрезки соединяются между собой переливными патрубками:

Варианты конструкции регистров

Располагаются патрубки как можно ближе к торцам. Естественно, при наличии двух патрубков циркуляция теплоносителя будет отличаться. При этом врем пребывания воды в регистре уменьшиться, соответственно тепла она отдаст тоже меньше.

Это нужно учитывать при планировке разводки труб в системе отопления с регистрами. В однотрубной системе отопления более эффективно будет работать регистр с двумя патрубками, так как до последнего теплообменника вода дойдет с меньшими теплопотерями.

Мотете узнать больше о методах прокладки труб отопления.

Поворот делается на 180 градусов, для этого две угловые муфты по 90 градусов свариваются между собой. В таком случае заглушки для регистров отопления будут не нужны.

Такой метод соединения лучше всего подходит для гравитационных систем обогрева, где циркуляция осуществляется за счет силы притяжения.

Например, полотенцесушитель в ванной – это тоже регистр, хоть и стоит не в системе отопления, а горячего водоснабжения.

Перед тем как рассчитать регистры отопления нужно учитывать, что может отличаться подключение теплообменника к контуру. Подача теплоносителя может осуществляться:

Отопительные регистры батареи с верхней подачей встречаются гораздо чаще, чем с нижней. При этом размещение патрубков подачи и обратки также может быть разным:

• на одном торце;
• на разных торцах.

Самым выгодной схемой подключения теплообменника к контуру считается та, в которой подача осуществляется сверху, а обратка выходит внизу противоположного торца. Гост на регистры отопления регламентирует не его конструкцию, а технические характеристики труб, из которых он сделан.

Хотите узнать о расходе газа на отопление дома. Сколько потребуется кубов на отопительный сезон?

О том как отопить дом без газа читайте здесь.

Расчет мощности регистра отопления

Из каких частей состоит регистр отопления

Расчет мощности регистра отопления заключается в том, чтобы подобрать необходимые габариты теплообменника. Это напрямую влияет на количество теплоносителя в нем и площадь теплообмена. Чем больше регистр – тем большее помещение он сможет нагреть.

Получается, что нужно определить диаметр труб таким образом, чтобы теплоотдача регистров отопления имела достаточный уровень для обогрева помещения определенной площади. Это если есть возможность выбирать, а если регистр варится из того что есть в наличии, то возможно, придется немного изменить конструкцию.

Для каждого региона есть свои стандарты количества энергии для отопления одного метра помещения. Для расчета регистров из гладких труб для отопления можно брать среднее значение в 100 Вт.

Если переживаете, что не хватит, то просто делайте запас 50%. Теперь подгоняем наш регистр под эти требования.

Для наглядности возьмём в качестве примера регистр отопления из трех труб размером по два метра каждая. Алгоритм действий:

• определяем площадь помещения;
• считаем сколько необходимо мощности для его обогрева;
• подставляем значение в формулу определения диаметра.

Перед тем как рассчитать количество регистров для отопления нужно знать, сколько тепловой мощности потребуется в том или ином случае. Потом, исходя из этого, решать, как ее распределить.

Допустим, что у нас помещение 50 м кв. Получается, что нам потребуется 500 Вт тепловой мощности, чтобы температура воздуха была в приделах, установленный нормативными документами. Формула вычисления диаметра имеет следующие величины:

• П – 3,14;
• длина регистра;
• коэффициент теплопроводности металла, для стали 11,63;
• разница между температурами подачи и обратки.

В качестве эталона для расчета разницы температур подачи и обратки берут значение 80 и 20 градусов, соответственно. Если вы знаете, что в вашем контуре температура не будет превышать 65 градусов, значит, подставляете свое значение. Мы продолжим расчет, исходя из средних величин, то есть разница температур составляет 60 градусов.

Диаметр трубы = 500 / (3,14*6 (три трубы по 2 метра) * 11,63 * 60) = 0,038

Значение мы получили в метрах, что составляет 38 мм.

Получается, чтобы отопить помещение 50 м кв регистром из трех горизонтальных отрезков по два метра, нужно использовать трубы с внутренним диаметром не меньше 38 мм.

Если вышло так, что нужно сварить регистр из уже имеющихся труб, тогда нужно рассчитывать общую длину отрезков. Для этого из уже имеющейся формулы можно посчитать эту величину.

Длина отрезков = 500 / (3,14*11,63*60*сечение наших труб в метрах)

Эту величину можно разбивать на несколько отрезков. Получается, что расчет количества регистров отопления сводится к тому, чтобы узнать общую длину труб с заданным диаметром, а потом разбить ее на удобные отрезки.

Вы сможете сделать отопление в бане своими руками? А хотите научится?

Возможно вы интересуетесь про отопление садового дома своими руками, тогда жмите сюда.

В целом про отопление дачи зимой можно почитать тут: //utepleniedoma.com/otoplenie/otoplenie-doma/kak-obogret-dachu-zimoj

Расчет мощности электрических тэн

Супер полотенцесушитель (тоже регистр)

Отдельно рассмотрим регистры со встроенными электрическими тэнами. Это может быть как дополнительным источником подогрева, так и основным.

В последнем случае теплообменник работает, только если есть электроэнергия.

Чтобы правильно определить параметры работы теплообменника, нужно помимо его тепловой мощности, рассчитать мощность нагревательного элемента. Ведь важно сколько киловатт в тэне или нет?

Такие электрические нагреватели вкручиваются в торце регистра. Их мощность может варьироваться от 0,8 до 2 кВт. Включение/выключение прибора контролируется термостатом, температура в теплообменнике регулируется вручную.

Получается, что можно выставить 50 градусов, которые всегда будут поддерживаться тэном. Только менее мощный будет работать чаще. Естественно, чем больше нагреватель работает, тем больше сокращается его ресурс службы.

Поэтому лучше, когда тэн работает не на пределе, а с небольшим запасом.

Наблюдения показали, что по итогу эксплуатации особой разницы в потреблении электроэнергии не наблюдается. Мощный тэн нагреет быстрее, потратив больше энергии, а менее мощный будет греть дольше, при этом потребление будет примерно таким же.

Автономность регистра от контура отопления требует внесения изменений в его контракцию:

• наличие расширительной емкости;
• соединительный патрубок сразу над тэном;
• соблюдение углов наклона.

Источник: https://utepleniedoma.com/otoplenie/otopitelnoe-oborudovanie/raschet-registra-otopleniya

Регистры отопления: способы изготовления, виды, расчет тепловой мощности

Как изготавливаются регистры отопления из гладких труб? Какими они бывают? В каких случаях оправдано использование этих отопительных приборов? Наконец, как рассчитать регистр — отопление ведь должно соответствовать характеристикам помещения, не так ли? Попробуем ответить на эти вопросы.

На фото — наш герой.

Что это такое

Говоря простым языком, регистр отопления — это одна или несколько труб большого диаметра, через которые циркулирует теплоноситель. Трубы соединяются перемычками и снабжаются патрубками для подключения подводок таким образом, чтобы циркуляция осуществлялась по всему объему отопительного прибора.

По каким признакам могут классифицироваться отопительные регистры?

Материалы

Их выбор не слишком велик:

• Самодельные конструкции чаще всего изготавливаются из черной стали. Метод соединения труб, перемычек и отводов — сварка.
• Промышленные регистры могут собираться из чугунных труб с оребрением. Для сборки используются фланцевые соединения с паронитовыми прокладками. Кроме отопления, чугунные регистры часто выполняют роль теплообменников, отбирая тепло у продуктов сгорания в котельных и на разнообразных производствах.

Ребристые трубы для чугунных регистров.

Полезно: в отсутствие паронита в водяном отоплении его можно заменить прокладками, вырезанными своими руками из автомобильной камеры.
А вот при обогреве промышленных помещений перегретым паром придется искать именно паронит: обычная резина при температурах 200-400 градусов быстро начнет крошиться.

Ориентация

Типичный промышленный отопительный регистр представляет собой горизонтально ориентированные трубы. Вместе с тем трубчатые стальные радиаторы отопления для жилых помещений часто бывают вертикальными.

При одинаковых габаритных размерах и одинаковой площади поверхности тепловая мощность регистров отопления мало зависит от ориентации труб.

Горизонтальная ориентация большей части изделий связана с довольно приземленными причинами:

Трубчатый стальной радиатор, он же — вертикальный регистр.

Перемычки

По форме и размеру перемычек регистры делят на секционные и S-образные.

Инструкция по изготовлению регистра из первой категории вкратце выглядит так:

Изготовление регистров отопления этого типа привлекает тем, что для него нужен минимум инструментов: вполне достаточно болгарки и сварочного трансформатора. Цена простоты конструкции — довольно высокое гидравлическое сопротивление прибора из-за многочисленных переходов диаметра.

S-образные регистры для отопления представляют собой змеевик постоянного сечения, в котором более тонкие перемычки нужны лишь для жесткости. Для изготовления закруглений при небольшом диаметре труб (до 50 мм) используется трубогиб. Для больших сечений приходится приобретать готовые отводы.

Между прямыми трубами вварено по два отвода с углом 90 градусов.

Особые случаи

Отдельно стоит упомянуть пару весьма любопытных конструкций.

Непрерывный регистр

На предприятиях, построенных в 50-70 годах прошлого века, вместо секционных или S-образных регистров используется довольно любопытная конструкция: цех или вспомогательное помещение опоясывается по всему периметру неразрывной трубой. Схема полезна тем, что обеспечивает прогрев стен восходящим потоком теплого воздуха по всей их длине.

Автономный регистр

В качестве автономного отопительного прибора нередко используется регистр, в торец нижней секции которого установлен один или несколько трубчатых электронагревателей (ТЭН).

У изготовления прибора есть несколько тонкостей.

• Перемычки в нем делаются проходными на обоих концах каждой секции. Тем самым обеспечивается конвекция теплоносителя.
• Прибор делается открытым. В качестве расширительного бака используется часть его емкости: теплоноситель заполняет регистр лишь на 90-95% объема.
• В качестве теплоносителя нередко используется не вода, а масло (отработка или дешевое минеральное), что позволяет не бояться разморозки.

Схема отопительного прибора со встроенным ТЭНом.

Монтаж

Как выглядит монтаж регистров отопления?

Простейшее крепление регистра — на вбитую в стену гладкую арматуру диаметром 10-14 мм.

Совет: поскольку бур диаметром, скажем, 11,5 мм найти практически невозможно, отверстие можно пройти диаметром 10 мм и расширить 11,5-миллиметровым сверлом по металлу.

Разумеется, никто не запрещает использовать и готовые кронштейны.

Расчеты

Для чего нужен расчет регистра отопления? Начнем издалека.

Какие технические характеристики отопительного прибора стоит учесть при его выборе?

• Рабочее давление. У сварного регистра оно заведомо превышает параметры ЦО и позволяет выдержать любой гидроудар.
• Рабочую температуру. Как несложно догадаться, здесь особых ограничений тоже нет.
• Тепловую мощность. Она подбирается в зависимости от объема помещения. Недостаток тепловой мощности означает, что дома будет холодно; избыток — что придется постоянно держать открытыми окна и терпеть сквозняки.

Как выполняется расчет регистров отопления для стальной круглой трубы известного диаметра?

Здесь действует следующая формула:

Q = Pi*Dн *L * k * Dt, где:

• Q — тепловой поток секции в ваттах.
• Pi — число «пи», принимаемое равным 3,1415;
• Dн — наружный диаметр трубы в метрах.
• L — длина секции в метрах.
• k — коэффициент теплопроводности стальной трубы, принимаемый равным 11,63 Вт/м2*С.
• Dt — дельта температур между теплоносителем и воздухом в комнате.

Важный момент: таким образом рассчитывается тепловой поток для одной горизонтальной трубы.
В многорядном регистре для всех секций, кроме первой, используется дополнительный коэффициент 0,9: они ведь находятся в восходящем потоке теплого воздуха от первой трубы, что снижает дельту температур.

Как пересчитать в привычные величины диаметр трубы, указанный продавцом в дюймах? Вот таблица соответствия размеров:

Обратите внимание: ДУ приблизительно соответствует внутреннему диаметру.
Для получения наружного к нему необходимо прибавить удвоенную толщину стенки трубы.

Условный проход примерно равен внутреннему диаметру.

Давайте оценим теплоотдачу четырехрядного регистра из трубы с наружным диаметром 108 мм длиной 1,2 метра при его температуре в +80 С и температуре воздуха в комнате +20 С.

Оценка прибора

Давайте попробуем дать краткую оценку регистру.

• Он исключительно прочен и отказоустойчив.
• В отличие от секций с развитым оребрением, он легко чистится о пыли.
• Он практически не нуждается в промывке. Пока теплоноситель циркулирует через прибор, он будет греть по всему объему.
• Внешний вид — скажем так, на любителя. Комнату регистр точно не украсит.
• Из-за отсутствия оребрения и низкой теплопроводности стали теплоотдача регистра существенно уступает алюминиевому радиатору тех же габаритных размеров.

Выводы

Использовать регистры стоит, прежде всего, для отопления гаражей, мастерских и производственных помещений. Для квартиры стоит присмотреться к более компактным и пристойно выглядящим алюминиевым и биметаллическим отопительным приборам.

Как всегда, прикрепленное видео предложит читателю дополнительную информацию. Успехов!

Гараж — идеальное место для регистра.

Источник: https://remstroymast.ru/registry-otopleniia-sposoby-izgotovleniia-vidy-raschet-teplovoi-moshnosti.html

Какие бывают регистры отопления – выбор, расчет, характеристики

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.

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.

Источник: https://teplospec.com/radiatory-batarei/kakie-byvayut-registry-otopleniya-vybor-raschet-kharakteristiki.html

Регистры отопления

Как изготавливаются регистры отопления из ровных труб? Какими они бывают? В каких случаях оправдано применение этих отопительных устройств? Наконец, как вычислить регистр — отопление так как должно соответствовать чертям помещения, не так ли? Попытаемся ответить на эти вопросы.

Особенные случаи

Раздельно стоит упомянуть несколько очень любопытных конструкций.

Постоянный регистр

На фирмах, выстроенных в 50-70 годах прошлого века, вместо секционных либо S-образных регистров употребляется достаточно любопытная конструкция: цех либо вспомогательное помещение опоясывается по всему периметру неразрывной трубой. Схема нужна тем, что снабжает прогрев стен восходящим потоком теплого воздуха по всей их длине.

Регистры отопления из труб

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.

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=tст— tв

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:

k≈α

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

Источник: http://al-vo.ru/teplotekhnika/registry-otopleniya-iz-trub.html