Dobór powierzchni grzejników konwekcyjnych

background image

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

1. Dobór powierzchni grzejników

konwekcyjnych

Grzejnik ma za zadanie dostarczenie odpowiedniej ilości ciepła w celu

zapewnienia wymaganej temperatury w ogrzewanym pomieszczeniu. Jest to
przeponowy wymiennik woda powietrze przekazujący ciepło na drodze
konwekcji i w mniejszym stopniu na drodze promieniowania. Poniżej na
rysunku przedstawiono wykres zmiany temperatury dla grzejnika.

β2 - współczynnik uwzględniający sposób usytuowania grzejnika;

β3 - współczynnik uwzględniający sposób podłączenia grzejnika;

Współczynnik

β4 uwzględniający sposób osłonięcia grzejnika

Schemat

L = 50 mm

L = 70 mm L = 100 mm L = 150 mm

1

- 1.04 1.03 1.00

2

- 1.08 1.05 1.00

3

1.30 1.25 1.20 1.10

4

1.40 1.35 1.25 1.12

5

1.35 1.30 1.20 1.10

6

1.05 1.03 1.00 0.98

t

l

t

z

t

p

t

i

t

e

t

1

t

t

2

Q

Q

β4 - współczynnik uwzględniający sposób osłonięcia grzejnika;

∆tar -

średnia arytmetyczna różnica temperatur czynnika grzejnego i

powietrza, K;

G

-

strumień masowy wody przepływającej przez grzejnik, kg/s,

Współczynnik

β2 uwzględniający sposób usytuowania grzejnika

Usytuowanie grzejnika

β2

Przy ścianach zewnętrznych, oknach, drzwiach balkonowych

1.0

Przy ścianach wewnętrznych z dala od ścian zewnętrznych, drzwi
balkonowych i okien

1.1

Montowany pod stropem pomieszczenia

1.1

Współczynnik

β3 uwzględniający sposób podłączenia grzejnika

Zasilanie grzejnika

β2

Zasilanie górą, odpływ dołem 1.0
Zasilanie dołem. odpływ górą 1.2

Rys. 1. .1. Wykres zmiany temperatury w grzejniku

Oznaczenia

tz - temperatura wody wpływającej do grzejnika, °C;

tp - temperatura wody wypływającej z grzejnika, °C;

ti - temperatura powietrza w pomieszczeniu, °C;

te - temperatura na zewnątrz pomieszczenia, °C;

∆t - schłodzenie wody w grzejniku, K;

∆t1 - początkowa różnica temperatur wody i powietrza w
pomieszczeniu, K;

∆t2 -

końcowa różnica temperatur wody i powietrza w pomieszczeniu,

K;

1. 1. 2. Współczynnik

ε

t

Współczynnik ten uwzględnia nieliniową zmianę temperatury wody w
grzejniku

1. 1. Ogólny wzór na moc grzejnika

konwekcyjnego:

[W]

;

g

t

ar

F

t

k

Q

=

ε

[1]

gdzie:

k

-

współczynnik przenikania ciepła, W/m2

⋅K;

∆tar -

średnia arytmetyczna różnica temperatur czynnika grzejnego i

powietrza, K, obliczona ze wzoru:

[K]

;

2

=

2

i

z

i

p

z

ar

t

t

t

t

t

t

t

+

=

[2]

ε

∆t -

współczynnik uwzględniający nieliniową zmianę temperatury

czynnika grzejnego w grzejniku;

Fg - pole zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła, m

2.

1. 1. 1. Współczynnik przenikania ciepła k

Współczynnik przenikania można obliczyć ze wzoru:

]

[W/m

;

1

1

1

1

2

4

3

2

1

K

G

t

C

k

a

m

ar

=

β

β

β

β

[3]

gdzie:

C,m,a - stałe charakterystyki cieplnej wyznaczane doświadczalnie (dla
grzejników o małym stopniu ożebrowania powierzchni zewnętrznej a =
0);

β1 - współczynnik uwzględniający wielkość grzejnika:

d

n

N

=

1

1

β

[4]

gdzie:

− N - nominalna wielkość grzejnika;

− n - wielkość grzejnika;

− d - stała wyznaczana doświadczalnie.

(

)

;

2

1

1

1

1

1

+

 +

=

m

m

t

X

X

X

m

ε

[6]

t

l

t

p

t

i

t

œr

t

ar

t

z

Rzeczywista średnia różnica temperatur wody w grzejniku i otaczającego
powietrza jest mniejsza od średniej arytmetycznej i wynosi:

t

ar

śr

t

t

=

ε

[5]

gdzie:

m

-

współczynnik charakterystyki cieplnej;

;

1

2

t

t

X

=

[7]

1. 2. Ogólny wzór na dobór wielkości

grzejnika

(

)

[szt.]

;

5

.

0

1

4

3

2

1

el

a

t

m

i

str

zys

str

zrz

zys

str

f

G

t

Q

Q

Q

t

t

C

Q

Q

n





=

+

ε

β

β

β

β

[8]

gdzie:

Strona 1

background image

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

(

)

[15]

[m]

;

5

.

0

1

1

4

3

2

2

t

m

i

str

zys

str

zrz

C

zys

str

t

Q

Q

Q

t

t

H

C

Q

Q

L

+





=

ε

β

β

β

C, m, a - współczynniki charakterystyki cieplnej;

Qstr - obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplną dla
pomieszczenia, W;

Qzys - zyski ciepła w pomieszczeniu, W;

tzrz - rzeczywista temperatura wody dopływającej do grzejnika,
uwzględniająca schłodzenie wody w przewodach zasilających,

°C;


Dla grzejnika RETTIG-PURMO typ C11, H = 0.6 m:

∆t

- obliczeniowe schłodzenie wody w grzejniku,

°C;

C

1

= 10.480, C

2

= 0.860, m = 0.29

(

)

[16]

[m]

;

5

.

0

754

.

6

29

.

1

4

3

2

t

i

str

zys

str

zrz

zys

str

t

Q

Q

Q

t

t

Q

Q

L





=

ε

β

β

β

fel - pole zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła elementu
grzejnika, m2;

G -

strumień masowy wody płynącej przez grzejnik, kg/s, obliczony

ze wzoru:

[kg/s]

;

t

c

Q

G

w

str

=

[9]


Dla typu C22 : C

1

= 15.990, C

2

= 0.810, m = 0.31

Dla typu C33 : C

1

= 21.610, C

2

= 0.805, m = 0.32

gdzie:

W większości przypadków producenci grzejników nie podają
charakterystyk cieplnych, lecz tabele umożliwiające dobór grzejników.

− cw - ciepło właściwe wody, J/kg⋅K;

1. 2. 1. Zasady zaokrąglania

Tablica 1. Moc cieplna grzejników RETTIG-PURMO dla czynnika

grzejnego o temperaturze zasilania t

1

= 90

o

C, temp. powrotu t

2

= 70

o

C i dla

temp. powietrza w ogrzewanym pomieszczeniu t

i

= 20

o

C

końcówka po kropce jest

≥ 0.5.............................. zaokrąglić w górę;

końcówka po kropce jest < 0.5 i odrzucamy

≥ 5 % zaokrąglić w górę;

końcówka po kropce jest < 0.5 i odrzucamy < 5 % zaokrąglić w dół.

Przykłady;

n = 10.6

→ n = 11;

n = 3.2

→ n = 4;

n = 10.3

→ n = 10;

1. 2. 2. Dla grzejników żeliwnych T1 i TA1

Charakterystyka podana przez producenta:

[ ] [

10

W

;

2

1

1

t

C

g

m

ar

F

t

C

Q

+

=

ε

]

F

g

= n f

el

Po przekształceniu otrzymujemy:

(

)

[11]

[szt.]

;

5

.

0

2

2

1

1

1

4

3

2

C

t

m

i

str

zys

str

zrz

C

el

zys

str

t

Q

Q

Q

t

t

f

C

Q

Q

n





=

+

ε

β

β

β


Tablica 2. Współczynniki korekcyjne do doboru wydajności cieplnej

grzejników PURMO dla temperatur innych niż 90/70/20

o

C

Dla grzejnika T1

C

1

= 3.163, C

2

= 0.940, m = 0.29, fel = 0.24 m

2

(

)

[12]

[szt.]

;

5

.

0

827

.

0

064

.

1

29

.

1

4

3

2





=

t

i

str

zys

str

zrz

zys

str

t

Q

Q

Q

t

t

Q

Q

n

ε

β

β

β


Dla grzejnika TA1
C

1

= 3.530, C

2

= 0.940, m = 0.25, fel = 0.27 m

2

(

)

[13]

[szt.]

;

5

.

0

031

.

1

064

.

1

25

.

1

4

3

2





=

t

i

str

zys

str

zrz

zys

str

t

Q

Q

Q

t

t

Q

Q

n

ε

β

β

β


dla

tz/tp = 90/70 °C i ti = +20 °C ε∆t = 0.99;

1. 3. Wzór eksploatacyjny na moc cieplną

grzejnika

dla

tz/tp = 95/70 °C i ti = +20 °C ε∆

]

t = 0.98;

Dla grzejnika płytowego RETTIG-PURMO

Dane:

Charakterystyka podana przez producenta:

tz

- temperatura wody wpływającej do grzejnika,

°C;

[ ] [

14

W

;

1

1

2

t

m

ar

C

L

t

H

C

Q

+

=

ε

ti

- temperatura otoczenia,

°C;

gdzie:

G -

strumień masowy wody płynącej przez grzejnik, kg/s;

Fg

- pole zewnętrznej powierzchni grzejnika wymieniającej ciepło,

m2.

C

1

, C

2

, m, - współczynniki charakterystyki cieplnej;

H -

wysokość grzejnika, m;

L -

długość grzejnika, m;


Po przekształceniu otrzymujemy:

Strona 2

background image

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

Strona 3

[12]

[W]

;

1

1

1

4

3

2

1

1

1

1



+

=

m

w

a

m

g

w

c

G

t

F

C

m

c

t

G

Q

β

β

β

β

(

)

(

)

szt

12

=

n

dobrano

12.4

=

98

.

0

20

2000

200

2000

70

95

5

.

0

95

827

.

0

1

1

1

200

2000

064

.

1

29

.

1

=

n

gdzie:

%

5

%

3

%

100

4

.

12

4

.

0

<

=

=

δ

[K]

;

1

i

z

t

t

t

=

1. 4. Wzór eksploatacyjny na strumień wody

płynącej przez grzejnik

Przykład 2

Dobrać wielkość grzejnika dla następujących danych:

Dane:

grzejnik typu RETTIG-PURMO, typ C11 o wys. H = 0.60 m ;

tz

- temperatura wody wpływającej do grzejnika,

°C;

inne dane jak w przykładzie 1

tp

- temperatura wody wypływającej z grzejnika,

°C;

ti

- temperatura otoczenia,

°C;

ad. a)

(

)

(

)

m

1.600

=

L

dobrano

m

1.520

=

99

.

0

20

2000

0

2000

70

90

5

.

0

90

754

.

6

1

1

1

0

2000

29

.

1

=

L

ad. b)

Fg

- pole zewnętrznej powierzchni grzejnika wymieniającej ciepło,

m2.

[13]

[kg/s]

;

1

1

1

1

4

3

2

1

1

2

a

w

m

m

g

c

t

t

F

c

m

G





=

β

β

β

β

(

)

(

)

m

1.400

=

L

dobrano

m

1.340

=

99

.

0

20

2000

200

2000

70

90

5

.

0

90

754

.

6

1

1

1

200

2000

29

.

1

=

L

gdzie:

Przykład 3

[K]

;

1

i

z

t

t

t

=

[K]

;

2

i

p

t

t

t

=

Obliczyć moc grzejnika dla następujących danych:

wielkość grzejnika.....................10 elementów T1;

powierzchnia .............................Fg = 10

⋅0.24 = 2.4 m2;

Przykład 1

zabudowa

grzejnika...................normatywna

β2 = β3 = β4 = 1;

temperatura w pomieszczeniu...ti = +20

°C;

Dobrać liczbę ogniw grzejnika dla następujących danych:

ciepło właściwe wody ..............cw = 4186 J/(kg⋅K);

straty mocy cieplnej pomieszczenia...................... Qstr = 2000 W;

a) tz = 90 °C,

G = 0.0143 kg/s;

obliczeniowa temperatura w pomieszczeniu ........ ti = +20 °C;

b) tz = 90 °C,

G = 0.00715 kg/s;

grzejnik

typu.......................................................... T1;

c) tz = 70 °C,

G = 0.0143 kg/s.

zabudowa

grzejnika...................normatywna

β2 = β3 = β4 = 1;

ad. a)

(

)

(

)

(

)

[W]

1352

1

1

1

10

10

4186

0143

.

0

20

90

4

.

2

3

29

.

0

1

1

4186

20

90

0143

.

0

29

.

0

1

94

.

0

1

0

29

.

0

=

+

=

Q

a) tz/tp = 90/70 °C,

Qzys = 0 W,

tzrz = 90 °C;

b) tz/tp = 90/70 °C,

Qzys = 200 W,

tzrz = 90 °C;

c) tz/tp = 95/70 °C,

Qzys = 0 W,

tzrz = 95 °C;

d) tz/tp = 95/70 °C,

Qzys = 200 W,

tzrz = 94 °C.

ad. a)

ad. b)

(

)

(

)

(

)

[W]

1095

1

1

1

10

10

4186

00715

.

0

20

90

4

.

2

3

29

.

0

1

1

4186

20

90

00715

.

0

29

.

0

1

06

.

0

1

0

29

.

0

=

+

=

Q

(

)

(

)

szt

15

=

n

dobrano

14.6

=

99

.

0

20

2000

0

2000

70

90

5

.

0

90

827

.

0

1

1

1

0

2000

064

.

1

29

.

1

=

n

ad. b)

ad. c)

(

)

(

)

(

)

[W]

895

1

1

1

10

10

4186

0143

.

0

20

70

4

.

2

3

29

.

0

1

1

4186

20

70

0143

.

0

29

.

0

1

06

.

0

1

0

29

.

0

=

+

=

Q

(

)

(

)

szt

13

=

n

dobrano

12.8

=

99

.

0

20

2000

200

2000

70

90

5

.

0

90

827

.

0

1

1

1

200

2000

064

.

1

29

.

1

=

n

Przykład 4

ad. c)

Obliczyć strumień masowy wody płynącej przez grzejnik dla następujących
danych:

(

)

(

)

szt

14

=

n

dobrano

13.9

=

98

.

0

20

2000

0

2000

70

95

5

.

0

95

827

.

0

1

1

1

0

2000

064

.

1

29

.

1

=

n

wielkość grzejnika........................ 6 elementów T1;

powierzchnia ................................ Fg = 6

⋅0.24 = 1.44 m2;

zabudowa

grzejnika...................... normatywna

β2 = β3 = β4 = 1;

temperatura w pomieszczeniu...... ti = +20

°C;

ciepło właściwe wody ................. cw = 4186 J/(kg⋅K);

ad. d)

parametry

wody............................ tz = 85 °C, tp = 65 °C.

background image

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

Strona 4

(

)

(

)

[

]

s

kg

0.00920

=

1

1

1

6

10

4186

20

85

1

20

65

1

44

.

1

3

29

.

0

0

1

1

06

,

0

29

.

0

29

.

0





=

G

Jeśli Dn > 50 mm to należy dobrać dwie rury równoległe

2. Projektowanie pionów grzejnych

Piony grzejne stosujemy w przypadku gdy w pomieszczenie ma małe
zapotrzebowanie na moc cieplna (ok. 200 do 400 W).

O

l

1

l

2

l

3

l

4

Q

str1

t

i1

Q

str2

t

i2

Q

str3

t

i3

Q

str4

t

i4

Q

str5

t

i5

Q

str6

t

i6

Q

str7

ti

7

Q

str8

t

i8

t t

t

K

z

p

= − ; [ ]

t

zrz

t

p6

= t

z7

t

p7

= t

z8

G

W

2. 1. Algorytm projektowania

1. Obliczeniowe

schłodzenie wody w pionie:

2.

Moc cieplna pionu:

Q

Q

p

stri

i

n

=

=

; [ ]

1

3. Strumień masowy wody płynącej przez pion:

G

Q

c

t

p

w

=

⋅ ∆

; [kg / s]

4.

Temperatura wody wpływającej do pierwszego pomieszczenia:

t

t

z1

zrz

=

°

; [ C]

5.

Wymagana moc cieplna 1 metra pionu:

q

Q

l

i

stri

i

=

; [W / m]

6. Schłodzenie wody na kondygnacji:

δ

ti

stri

w

Q

c G

=

; [K]

7.

Temperatura wody wypływającej z pomieszczenia:

t

t

pi

zi

ti

=

°

δ ; [ C]

8.

Średnia arytmetyczna różnica temperatur:

t

t t

t

ari

zi pi

ii

=

+

2

; [K]

9. Dobór

średnicy pionu grzejnego z tablicy mocy cieplnych dla rur

pionowych tak aby spełniony był warunek:

q

q

l

i

gdzie:

ql - jednostkowa moc cieplna rury odczytana z tabeli dla
wybranej średnicy Dn, W/m;

q

Q

l

i

stri

i

=

2

; [W / m]

10. Temperatura wody wpływającej do kolejnego pomieszczenia:

t

t

zi

pi

=

°

1

; [ C]

Jeśli nie policzono ostatniego pomieszczenia to wracamy do punktu 5

O

Q

str1

t

i1

Q

str2

t

i2

Q

str3

t

i3

Q

str4

t

i4

t

zrz

G

t

H

t

p

t

œr

t

z

l

4

l

1

l

2

l

3

l

4

l

4

l

3

l

3

l

2

1. 1

l

1

l

1

2. 2. Algorytm projektowania

1. Obliczeniowe

schłodzenie wody w pionie:

t t

t

K

z

p

= − ; [ ]

2.

Moc cieplna pionu:

Q

Q

W

p

stri

i

n

=

=

; [ ]

1

3. Strumień masowy wody płynącej przez pion:

G

Q

c

t

p

w

=

⋅ ∆

; [kg / s]

4.

Średnia temperatura wody w pionie:

t

t

t

œr

z

p

=

+

°

2

; [ C]

5.

Wymagana moc cieplna 1 metra pionu:

q

Q

l

i

stri

i

=

2

; [W / m]

5.

Średnia arytmetyczna różnica temperatur:

t

t

t

ari

œr

ii

=

; [K]

6. Dobór

średnicy pionu grzejnego z tablicy mocy cieplnych dla rur

pionowych tak aby spełniony był warunek:

q

q

l

i

gdzie:

ql - jednostkowa moc cieplna rury odczytana z tabeli dla
wybranej średnicy Dn, W/m;

Jeśli Dn > 50 mm to należy dobrać dwie rury równoległe

q

Q

l

i

stri

i

=

4

; [W / m]

Jeśli nie policzono ostatniego pomieszczenia to wracamy do punktu 5

Moc cieplna w watach 1 m gładkich rur stalowych poziomych

background image

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

Strona 5

3. Wymiary niektórych typów
grzejników

3. 1. Grzejnik T1

Grzejnik T1

Grzejnik TA1

3. 2. Grzejnik TA1

Moc cieplna w watach 1 m gładkich rur stalowych pionowych

3. 3. Grzejniki płytowe RETTIG-PURMO


background image

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

4. Przykład doboru grzejników dla rzeczywistej temperatury zasilania

UWAGA:
Dobór grzejników z uwzględnieniem schłodzenia wody zasilającej możliwy jest dopiero po zaprojektowa-
niu sieci przewodów. Muszą być znane długości i średnice przewodów oraz informacje o zastosowanej
izolacji. Jest to szczególnie istotne w przypadku instalacji w układzie pionowym w budynkach wysokich.
Założenia projektowe:
t

z

/t

p

= 85/60

°C

t

i

= +20

°C

m = 0.29

ε

t

= 0.96

l = 2.7 m

Dla grzejnika T1

(

)

[szt.]

;

.

.

.

.

064

1

29

1

4

3

2

5

0

827

0





=

t

i

str

zys

str

zrz

zys

str

t

Q

Q

Q

t

t

Q

Q

n

ε

β

β

β

Pion Kond. d

pionu Q

grz

t

i

t

z

t

p

Q

z

Q

rzgrz

G

dz

δ

t

t

z

t’

grz

t

n Dobr.

Nr Nr mm W

o

C K K W W kg/s K

o

C K K szt. szt.

1 I 20 2400 20 65 40 171/92

2137 0.17 0.2 85.0 22.3 53.9 18.7 19/1

I

-

2200

20

2200

85.0

25

52.5

20

20/1

II 20 2200 20 64.8 40 170/92

1938 0.13 0.3 84.8 22 53.8 16.9 17/1

II

-

2000

20

2000

84.8

25

52.3

18.2

18/1

III 20 2200 20 64.5 40 169/92 1939 0.09 0.4 84.5 22 53.5 17.1 17/1

III - 2000 20 2000 84.5 25 52 18.3

19/1

gdzie:
Q

grz

= Q

str

t

z

= t

z

– t

i

t

p

= t

p

– t

i

Q

z

= Q

zz

+ Q

zp

Q

zz

– zyski

ciepła od pionu

zasilającego,

Q

l

q

zz

zz

=

Q

zp

– zyski ciepła od pionu powrotnego,

l

q

Q

zp

zp

=

l

– wysokość kondygnacji w świetle, m

q

zz

, q

zp

– jednostkowe zyski ciepła od rur, W/m,

odczytane z tablicy określającej moc
cieplną w watach 1

m gładkich rur

stalowych pionowych dla

t

z

i

t

p

Q

rzgrz

= Q

grz

– Q

z

G

dz

– strumień masowy wody przepływającej

przez działkę, od której liczymy zyski
ciepła, kg/s

w

dz

zz

c

G

Q

t

=

δ

grz

rzgrz

grz

grz

Q

Q

t

t

=

i

grz

z

t

t

t

t

=

5

0.

Strona 6

background image

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

5. Formularz do doboru powierzchni ogrzewalnej grzejników

Pion Kond. d

pionu Q

grz

t

i

t

z

t

p

Q

z

Q

rzgrz

G

dz

δ

t

t

z

t’

grz

t

n Dobr.

Nr Nr mm W

o

C K K W W kg/s K

o

C K K szt. szt.


Strona 7


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
grzejniki konwekcyjne ZAD
Wyznaczenie zdolności emisyjnej powierzchni grzejnika metodą porównawczą., 1
Elektryczne grzejniki konwektorowe
Instalacje budowlane - Projekt, Dobór grzejnika
Instalacje budowlane Projekt Dobór grzejnika
OGRZEWNICTWO dobór grzejników
dobor grzejnikow
Dobór grzejników
11 czynniki wplywajace na dobor grzejnikaAnnaKalamajska
Instalacje budowlane Rodzaje i dobór grzejników
obl grzejnikow dobor, obieg nieko
Instalacje budowlane Projekt Dobór grzejnika
EWELINA DOBOR GRZEJNIKOW1
dobor grzejnikow2
DOBOR GRZEJNIKOW MACIEK
EWELINA DOBOR GRZEJNIKOW
OGrz dobór grzejników

więcej podobnych podstron