background image

 

dr inż. Michał Strzeszewski, 2003 

 

Grzejniki konwekcyjne 

Zadania do samodzielnego rozwiązania   

v. 1.2 

 

 

Zadanie 1 

Oblicz współczynnik 

ε

t

 dla grzejnika o wykładniku charakterystyki cieplnej m = 0,29:  

a)  t

z

/t

p

 = 95/75ºC, t

i

 = 20ºC; 

b)  t

z

/t

p

 = 90/70ºC, t

i

 = 20ºC; 

c)  t

z

/t

p

 = 70/50ºC, t

i

 = 20ºC; 

d)  t

z

/t

p

 = 70/50ºC, t

i

 = 24ºC.  

Rozwiązanie: 

a) 

 

 

K

   

75,

20

95

1

=

=

=

i

z

t

t

t

K

   

55,

20

75

2

=

=

=

i

p

t

t

t

733

,

0

75

55

1

2

=

=

=

t

t

X

(

)

 

(

)

;

988

,

0

2

1

733

,

0

1

733

,

0

1

733

,

0

1

29

,

0

1

29

,

0

29

,

0

=

+

2

1

1

1

1

1

=

 +

=

+

m

m

t

X

X

X

m

ε

+

 

b) 

ε

t

 = 0,986; 

c) 

ε

t

 = 0,969; 

d) 

ε

t

 = 0,961. 

Zadanie 2 

Oblicz współczynnik 

β

1

 dla grzejnika T1 złożonego z: 

a) 4 

elementów; 

b) 6 

elementów; 

c) 10 

elementów; 

d) 15 

elementów. 

Rozwiązanie: 

a) 

947

,

0

057

,

1

4

10

10

1

1

06

,

0

06

,

0

1

=

=

=

=

β

β

n

 lub 

;

947

,

0

4

10

10

06

,

0

06

,

0

1

=

=

=

n

β

 

b) 

β

1

 = 0,970; 

c) 

β

1

 = 1,0; 

d) 

β

1

 = 1,025. 

  

 

Strona 

 

background image

Michał Strzeszewski: Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa 

Zadanie 3 

Dobierz ilość elementów grzejnika T1 (przeprowadź zaokrąglenie) dla następujących wyników obliczeń:  

a)  n = 4,2 szt.; 

b)  n = 4,4 szt.; 

c)  n = 4,8 szt.; 

d)  n = 7,4 szt.; 

e)  n = 10,4 szt. 

Rozwiązanie: 

a) 

szt.;

 

4

 

dobrano

%

0

,

5

%

8

,

4

2

,

4

2

,

0

=

<

=

=

n

δ

  

b) dobrano 

n = 5 szt.; 

c) dobrano 

n = 5 szt.; 

d) dobrano 

n = 8 szt.; 

e) dobrano 

n = 10 szt. 

Zadanie 4 

Dobierz ilość ogniw grzejnika T1 przy następujących założeniach: 

obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplną dla pomieszczenia Q

str

zyski ciepła od przewodów Q

z

 = 0 W, 

temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu t

i

 = +20ºC, 

zabudowa, usytuowanie i zasilanie normatywne: 

β

2

 = 

β

3

 = 

β

4

 = 1; 

a)  Q

str

 = 600 W;   t

z

/t

p

 = 90/70ºC;   t

zrz

 = 90ºC; 

b)  Q

str

 = 800 W;   t

z

/t

p

 = 90/70ºC;   t

zrz

 = 90ºC; 

c)  Q

str

 = 800 W;   t

z

/t

p

 = 90/70ºC;   t

zrz

 = 85ºC; 

d)  Q

str

 = 800 W;   t

z

/t

p

 = 70/50ºC;   t

zrz

 = 70ºC; 

e)  Q

str

 = 800 W;   t

z

/t

p

 = 50/40ºC;   t

zrz

 = 50ºC. 

Rozwiązanie: 

a) 

(

)

(

)

07

,

4

986

,

0

20

600

0

600

20

5

.

0

90

827

.

0

1

1

1

0

600

5

.

0

827

.

0

064

.

1

29

.

1

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

  

szt.;

 

4

 

dobrano

%

0

,

5

%

7

,

1

07

,

4

07

,

0

=

<

=

=

n

δ

 

b)  n = 5,53 

⇒ dobrano 6 szt.; 

c)  n = 6,23 

⇒ dobrano 6 szt.; 

d)  n = 9,83 

⇒ dobrano 10 szt.; 

e)  n = 18,50 

⇒ dobrano 19 szt. (2 grzejniki: 10 i 9 szt.). 

 

 

 

 

  

 

Strona 

background image

Michał Strzeszewski: Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa 

Charakterystyka cieplna grzejnika RETTIG-PURMO podana przez producenta: 

  W

,

1

1

2

t

m

ar

C

L

t

H

C

Q

+

=

ε

 

gdzie: 

C

1

C

2

m – współczynniki charakterystyki cieplnej; 

H  

– 

wysokość grzejnika, m; 

L  

– 

długość grzejnika, m. 

Dla typu C11 : C

1

 = 10,480, C

2

 = 0,860, m = 0,29; 

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. 

Zadanie 5 

Dobierz długość grzejnika RETTIG-PURMO typ C11, H = 0,6 m przy następujących założeniach: 

obliczeniowe zapotrzebowanie na ciepło pomieszczenia Q

str

 = 950 W, 

temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu t

i

 = +16ºC, 

zabudowa i usytuowanie normatywne: 

β

2

 = 

β

4

 = 1; 

a)  Q

z

 = 0 W;   t

z

/t

p

 = 90/70ºC;   t

zrz

 = 88ºC; zasilanie górą, powrót dołem; 

b)  Q

z

 = 0 W;   t

z

/t

p

 = 90/70ºC;   t

zrz

 = 88ºC; zasilanie dołem, powrót górą; 

c)  Q

z

 = 200 W;   t

z

/t

p

 = 90/70ºC;   t

zrz

 = 88ºC; zasilanie górą, powrót dołem; 

d)  Q

z

 = 200 W;   t

z

/t

p

 = 70/50ºC;   t

zrz

 = 70ºC; zasilanie dołem, powrót górą. 

Rozwiązanie: 

a) 

(

)

(

)

m

 

694

,

0

988

,

0

16

950

0

950

20

5

.

0

88

754

.

6

1

1

1

0

950

5

.

0

754

.

6

29

.

1

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

  

dobrano L = 0,7 m; 

b)  L = 0,833 m 

⇒ dobrano L = 0,8 m; 

c)  L = 0,525 m 

⇒ dobrano L = 0,5 m; 

d)  L = 0,977 m 

⇒ dobrano L = 1,0 m. 

Zadanie 6 

Dobierz długość grzejnika RETTIG-PURMO przy następujących założeniach: 

obliczeniowe zapotrzebowanie na ciepło pomieszczenia Q

str

 = 1200 W, 

zyski ciepła od przewodów Q

z

 = 0 W, 

temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu t

i

 = +20ºC, 

zabudowa, usytuowanie i zasilanie normatywne: 

β

2

 = 

β

3

 = 

β

4

 = 1, 

temperatury obliczeniowe czynnika t

z

/t

p

 = 90/70ºC, 

rzeczywista temperatura zasilania t

zrz

 = 88ºC; 

a) typ 

C11, 

H = 0,6 m;  

b) typ 

C22, 

H = 0,6 m;  

c) typ 

C33, 

H = 0,6 m. 

Odpowiedzi: 

a)  L = 0,957 m 

⇒ dobrano L = 1,0 m; 

  

 

Strona 

background image

Michał Strzeszewski: Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa 

b)  L = 0,564 m 

⇒ dobrano L = 0,6 m; 

c)  L = 0,399 m 

⇒ dobrano L = 0,4 m. 

Wniosek: 

Zastosowanie grzejnika dwu- lub trzypłytowego w miejsce jednopłytowego umożliwia znaczne zmniejszenie jego dłu-
gości, przy czym powoduje to zwiększenie udziału konwekcji w procesie przekazywania ciepła do pomieszczenia. 

Zadanie 7 

Oblicz moc grzejnika RETTIG-PURMO typ C11, H = 0,6 m, L = 0,8 m przy następujących założeniach: 

temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu t

i

 = +20ºC, 

zabudowa, usytuowanie i zasilanie normatywne: 

β

2

 = 

β

3

 = 

β

4

 = 1; 

a)  t

z

/t

p

 = 90/70ºC;  

b)  t

z

/t

p

 = 80/60ºC;  

c)  t

z

/t

p

 = 70/50ºC; 

d)   t

z

/t

p

 = 50/40ºC. 

Rozwiązanie: 

a) 

  

 W;

1048

986

,

0

8

,

0

60

6

,

0

480

,

10

29

,

1

860

,

0

1

1

2

=

=

=

+

t

m

ar

C

L

t

H

C

Q

ε

b)  Q = 823 W; 

c)  Q = 610 W; 

d)  Q = 337 W. 

Zadanie 8 

Oblicz moc grzejnika RETTIG-PURMO H = 0,6 m, L = 1,2 m przy następujących założeniach: 

temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu t

i

 = +20ºC, 

temperatury obliczeniowe czynnika t

z

/t

p

 = 70/50ºC, 

zabudowa, usytuowanie i zasilanie normatywne: 

β

2

 = 

β

3

 = 

β

4

 = 1; 

a)  typ C11;  

b)  typ C22;  

c) typ 

C33. 

Odpowiedzi: 

a)  Q = 915 W; 

b)  Q = 1543 W; 

c)  Q = 2169 W. 

Zadanie 9 

Udowodnić tożsamość następujących postaci charakterystyki cieplnej grzejnika T1: 

4

3

2

1

1

1

1

1

2

β

β

β

ε

t

C

g

m

ar

F

t

C

Q

+

=

C

1

 = 3,163, C

2

 =  0,940, m = 0,29, f

el

 = 0,24 m

2

F

g

 = n f

el

 

oraz 

4

3

2

1

1

1

1

1

1

β

β

β

β

ε

g

t

m

ar

F

t

C

+

=

Q

C = 3,0, m = 0,29, f

el

 = 0,24 m

2

F

g

 = n f

el

06

,

0

1

10

1

=

n

β

  

 

Strona 

background image

Michał Strzeszewski: Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa 

Wskazówka: 

Po rozwiązaniu układu równań otrzymujemy: 

(

)

(

)

0

,

3

24

,

0

10

163

,

3

10

06

,

0

06

,

0

1

=

=

=

el

f

C

C

 

Stała C obliczona równa się wartość podanej. 

Zadanie 10 

Oblicz moc i temperaturę powrotu t

p

 grzejnika T1 wiedząc, że: 

ilość elementów n = 10 szt., 

temperatura w pomieszczeniu t

i

 = +20ºC, 

zabudowa, usytuowanie i zasilanie normatywne: 

β

2

 = 

β

3

 = 

β

4

 = 1, 

ciepło właściwe przyjąć c

w

 = 4186 J/kgK, 

strumień masowy G = 0,020 kg/s, 

stała C = 3,0; 

a)  t

z

 = 90ºC;  

b)  t

z

 = 70ºC;  

c)  t

z

 = 50ºC. 

Rozwiązanie: 

a) 

 W;

1444

1

1

1

10

10

4186

02

,

0

)

20

90

(

4

,

2

0

,

3

29

,

0

1

1

4186

)

20

90

(

02

,

0

1

1

29

,

0

1

06

,

0

)

1

0

(

29

,

0

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

    

 

 

C;

75

,

72

25

,

17

90

K;

 

25

,

17

4186

02

,

0

1444

°

=

=

=

=

=

=

t

t

t

c

G

Q

t

z

p

w

 

b)  Q = 951 W;   t

p

 = 58,65ºC; 

c)  Q = 502 W;   t

p

 = 44,00ºC. 

Zadanie 11 

Oblicz moc i temperaturę powrotu t

p

 grzejnika RETTIG-PURMO typ C11, H = 0,6 m, L = 1,2 m wiedząc, że: 

temperatura zasilania t

z

 = 70ºC, 

temperatura w pomieszczeniu t

i

 = +20ºC, 

zabudowa, usytuowanie i zasilanie normatywne: 

β

2

 = 

β

3

 = 

β

4

 = 1, 

ciepło właściwe przyjąć c

w

 = 4186 J/kgK; 

a)  G = 0,020 kg/s;  

b)  G = 0,010 kg/s; 

c)  G = 0,005 kg/s. 

  

 

Strona 

background image

Michał Strzeszewski: Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa 

Rozwiązanie: 

a) 

  

Stała C dla grzejników płytowych odniesiona jest do długości grzejnika L. Dlatego we wzorze na eksploata-
cyjną moc grzejnika należy podstawić długość L w miejsce powierzchni F

754

,

6

6

,

0

480

,

10

86

,

0

1

2

=

=

=

C

H

C

C

g

 W;

1049

1

1

1

4186

02

,

0

)

20

70

(

2

,

1

754

,

6

29

,

0

29

,

0

1

)

1

0

(

29

,

0

1

4

3

1

1

=



=



m

a

m

G

β

1

1

4186

)

20

70

(

02

,

0

    

1

1

2

1



+

=



+

=

w

w

c

t

L

C

m

c

t

G

Q

β

β

 

C;

46

,

57

25

,

17

90

K;

 

54

,

12

4186

02

,

0

1049

°

=

=

=

=

=

=

t

t

t

c

G

Q

t

z

p

w

 

b)  Q = 891 W;   t

p

 = 48,71ºC; 

c)  Q = 674 W;   t

p

 = 37,80ºC. 

Zadanie 12 

Dla danych z zadania 11. oblicz zakłócenie cieplne A

Q

 dla: 

a)  A

G

 = 0,50 (G = 0,020 → 0,010 kg/s); 

b)  A

G

 = 0,25 (G = 0,020 → 0,005 kg/s).  

Rozwiązanie: 

a) 

15%);

 

o

 

(redukcja

   

85

,

0

1049

891 =

=

Q

A

  

b)  A

Q

 = 0,64   (redukcja o 36%). 

  

Zadanie 13 

Sporządź wykres mocy grzejnika Q w funkcji strumienia masowego czynnika G dla danych z zadania 11. Skomentuj 
wpływ strumienia masowego na moc grzejnika. Jak zależy ten wpływ od temperatura zasilania? 

a)  t

z

 = 90ºC;  

b)  t

z

 = 70ºC. 

Wykres: 

200 

400 

600 

800 

1 000 

1 200 

1 400 

1 600 

1 800 

2 000 

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

Strumień masowy, kg/s

Moc grzejnika, W

Q (tz=90C)
Q (tz=70C)

 

  

 

Strona 

background image

Michał Strzeszewski: Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa 

Zadanie 14 

Oblicz wymagany strumień masowy wody przepływającej przez grzejnik dla następujących danych: 

wymagana moc cieplna grzejnika 1500 W, 

ciepło właściwe przyjąć c

w

 = 4186 J/kgK; 

a)  t

z

/t

p

 = 90/70ºC; 

b)  t

z

/t

p

 = 70/50ºC; 

c)  t

z

/t

p

 = 50/40ºC. 

 

Rozwiązanie: 

a) 

(

)

kg/s;

 

10

79

,

1

4186

70

90

1500

2

=

=

=

w

c

t

Q

G

 

b)  G = 1,79·10

–2

 kg/s; 

c)  G = 3,58·10

–2

 kg/s. 

 

Zadanie 15 

Oblicz strumień masowy wody przepływającej przez grzejnik T1 dla następujących danych: 

zabudowa, usytuowanie i zasilanie normatywne: 

β

2

 = 

β

3

 = 

β

4

 = 1, 

ciepło właściwe przyjąć c

w

 = 4186 J/kgK, 

temperatury czynnika t

z

/t

p

 = 75/55ºC, 

temperatura w pomieszczeniu t

i

 = +20ºC; 

a)  n = 6 szt.; 

b)  n = 8 szt.; 

c)  n = 10 szt.; 

d)  n = 12 szt. 

 

Rozwiązanie: 

a) 

(

)

(

)

kg/s;

 

10

04

,

7

1

1

1

6

10

4186

20

75

1

20

55

1

44

,

1

0

,

3

29

,

0

    

1

1

3

0

1

1

06

,

0

29

,

0

29

,

0

1

1

4

3

2

1

1

2

=





=

=





=

a

w

m

m

g

c

t

t

F

c

m

G

β

β

β

β

 

b)  G = 9,23·10

–3

 kg/s; 

c)  G = 1,14·10

–2

 kg/s; 

d)  G = 1,35·10

–2

 kg/s. 

  

 

Strona 

background image

Michał Strzeszewski: Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa 

  

 

Strona 

Zadanie 16 

Oblicz strumień masowy wody przepływającej przez grzejnik RETTIG-PURMO H = 0,6 m, L = 1,2 m wiedząc, że: 

zabudowa, usytuowanie i zasilanie normatywne: 

β

2

 = 

β

3

 = 

β

4

 = 1, 

ciepło właściwe przyjąć c

w

 = 4186 J/kgK, 

temperatura w pomieszczeniu t

i

 = +20ºC; 

a)  t

z

/t

p

 = 70/50ºC,   typ C11; 

b)  t

z

/t

p

 = 70/30ºC,   typ C11; 

c)  t

z

/t

p

 = 70/50ºC,   typ C22; 

d)  t

z

/t

p

 = 70/50ºC,   typ C33. 

Odpowiedzi: 

a)  G = 1,09·10

–2

 kg/s; 

b)  G = 2,94·10

–3

 kg/s; 

c)  G = 1,84·10

–2

 kg/s; 

d)  G = 2,59·10

–2

 kg/s. 

 

Zadanie 17 

Oblicz współczynnik korekcyjny do doboru grzejnika dla innych parametrów niż podane przez producenta wiedząc, że: 

parametry oryginalne (dla których podano moc grzejnika):  t

z1

/t

p1

/t

i1

 = 70/50/20ºC, 

wykładnik charakterystyki grzejnika m = 0,29; 

a) parametry 

docelowe 

t

z2

/t

p2

/t

i2

 = 80/60/20ºC; 

b) parametry 

docelowe 

t

z2

/t

p2

/t

i2

 = 90/70/20ºC; 

c) parametry 

docelowe 

t

z2

/t

p2

/t

i2

 = 70/50/24ºC; 

d) parametry 

docelowe 

t

z2

/t

p2

/t

i2

 = 70/50/16ºC. 

Rozwiązanie: 

a) 

;

,

,

,

,

741

0

980

0

969

0

50

40

1

29

0

2

1

1

2

1

=

=





=

+

+

t

t

m

ar

ar

t

t

f

ε

ε

 

b)  f = 0,582; 

c)  f = 1,154; 

d)  f = 0,879.