Инженерные системы

В общем случае конвективного теплообмена критериальная зависимость имеет вид

Nu = f(Re, Gr, Pr). (2.25)

Для условий внутренних поверхностей ограждающих конструкций отапливаемых зданий критерии подобия объединяются уравнением

Nu = 0,135 (GrPr)°-333.(2.27)

Для расчета теплового потока через однослойную или многослойную цилиндрическую стенку, если толщина ее по сравнению с диаметром незначительна, можно пользоваться формулами для плоской стенки. При этом F подсчитывается как Fcv=ndcpl, где dcv - средний диаметр цилиндра между наружной и внутренней поверхностями его стенки, принимается абсолютное значение разности температур.

Контрольные вопросы

1. Что такое термическое сопротивление

2. Как изменяется температура по толщине стенки

3. Чему равно термическое сопротивление многослойной стенки

4. Как определяется тепловой поток через многослойную стенку

Рекомендуемая литература

Лекция 7

Тема: Общие сведения об отоплении и требования к системе отопления

(1 час)

План лекции

1. Классификация систем отопления

2. Теплоносители

Гигиенические исследования микроклимата помещений и того, как влияют изменения его отдельных компонентов на организм человека,

Рисунок 3.1 - Принципиальная схема системы отопления

позволили выработать требования к системам отопления. Основные из них:

санитарно-гигиенические - обеспечение требуемых соответствующими строительными нормами и правилами температур во всех точках помещения и поддержание температур внутренних поверхностей наружных ограждений и отопительных приборов на определенном уровне;

экономические - обеспечение минимума приведенных затрат по сооружению и эксплуатации, определяемого технико-экономическим сравнением вариантов различных систем, небольшого расхода металла;

строительные - обеспечение соответствия архитектурно-планировочным и инструктивным решениям здания, увязка размещения отопительных элементов со строительными конструкциями;

монтажные - обеспечение монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов заводского изготовления при минимальном количестве типоразмеров;

эксплуатационные - простота и удобство обслуживания, управления и ремонта, надежность, безопасность и бесшумность действия;

эстетические - хорошая сочетаемость с внутренней архитектурной отделкой помещения, минимальная площадь, занимаемая системой отопления.

Все перечисленные требования важны и их необходимо учитывать при выборе системы отопления. Однако среди них можно выделить главное требование - это надежное обеспечение требуемых санитарно-гигиенических условий в течение всего срока эксплуатации зданий.

Система отопления представляет собой комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества теплоты в обогреваемые помещения. Каждая система отопления (рисунок 3.1) включает в себя три основных элемента: теплогенератор, служащий для получения теплоты и передачи ее теплоносителю, системы теплопроводов 2 для транспортировки по ним теплоносителя от теплогенератора к отопи-тельным приборам и отопительных приборов 3, передающих теплоту от теплоносителя воздуху и ограждениям помещения.

Классификацию систем отопления проводят по ряду признаков:

1. По взаимному расположению основных элементов системы отопления подразделяются на центральные и местные.

2. По виду теплоносителя, передающего теплоту отопительными приборами в помещения, центральные системы отопления подразделяются на водяные, паровые, воздушные и комбинированные (например, пароводяные, паровоздушные и др.).

З. По способу циркуляции теплоносителя центральные и местные системы водяного и воздушного отопления подразделяются на системы с естественной циркуляцией

за счет разности плотностей холодного и горячего теплоносителя и системы с искусственной циркуляцией за счет работы насоса. Центральные паровые системы имеют искусственную циркуляцию за счет давления пара.

4. По параметрам теплоносителя центральные водяные и паровые системы подразделяются на водяные низкотемпературные с водой, нагретой до 100°С и высокотемпературные с температурой воды более 100 °С; на паровые системы низкого (р-0,1-0,17 МПа), высокого (р = 0,17-0,3 МПа) давления и вакуум-паровые с давлением р<0,1 МПа.

Контрольные вопросы:

1. Какие требования предъявляют к системе отопления

2. По каким признакам классифицируют системы отопления

Рекомендуемая литература

Лекция 8

Тема: Системы водяного отопления.

Системы парового отопления (2 часa)

План лекции

1. Устройство и принцип действия водяного отопления

2. Классификация систем водяного отопления

3. Свойство пара как теплоносителя в системах отопления

Водяное отопление благодаря ряду преимуществ перед другими системами получило в настоящее время наиболее широкое распространение. Вода, нагретая в теплогенераторе (например, котле или другом источнике тепловой энергии) до температуры tТ поступает через теплопровод - главный стояк в подающие магистральные теплопроводы (соединительные трубы между главным стояком и подающими стояками). По подающим магистральным теплопроводам горячая вода поступает в подающие стояки (соединительные трубы между подающими магистралями и подающими подводками к отопительным приборам). Затем по подающим подводкам (соединительным трубам между стояками и отопительными приборами) горячая вода поступает в отопительные приборы, через стенки которых теплота передается воздуху помещения. Из отопительных приборов охлажденная вода с температурой tо по обратным подводкам, обратным стоякам и обратным магистральным теплопроводам возвращается в теплогенератор, где она снова подогревается до температуры tr, и далее циркуляция происходит по замкнутому кольцу.

Система водяного отопления гидравлически замкнута и имеет определенную вместимость отопительных приборов, теплопроводов, арматуры, т. е. постоянный объем заполняющей ее воды. При повышении температуры воды она расширяется и в замкнутой заполненной водой системе отопления внутреннее гидравлическое давление может превысить механическую прочность ее элементов. Чтобы этого не произошло, в системе водяного отопления имеется расширительный бак, предназначенный для вмещения прироста объема воды при ее нагревании, а также для удаления через него воздуха в атмосферу как при заполнении системы водой, так и в период ее эксплуатации (в случае открытого расширительного бака). Для регулирования теплоотдачи отопительных приборов на подводках к ним устанавливают регулировочные краны.

Классификация систем водяного отопления проводится по следующим основным признакам.

По способу создания циркуляции водяные системы подразделяют на системы с естественной циркуляцией и с искусственной, по схеме включения отопительных приборов в стояк или ветвь системы водяного отопления подразделяются на двухтрубные и однотрубные; по направлению объединения отопительных приборов как двухтрубные так и однотрубные могут быть вертикальные и горизонтальные; по месту расположения подающих и обратных магистралей системы подразделяют на системы с верхним и нижним расположением обеих магистралей; по направлению движения воды в подающих и обратных магистралях системы подразделяют на тупиковые и с попутным движением воды

В системах парового отопления используется свойство пара при конденсации выделять скрытую теплоту фазового превращения. При конденсации в нагревательном приборе 1 кг пара помещение получает около 2260 кДж теплоты.

По сравнению с системами водяного отопления системы парового отопления имеют следующие преимущества:

1) благодаря малой плотности пара он перемещается с большими скоростями, вследствие чего требуются меньшие диаметры теплопроводов, чем

при водяном отоплении, поэтому стоимость теплопроводов в системах парового отопления ниже, чем в системах водяного отопления;

2) больший коэффициент теплоотдачи от пара к стенкам отопительного прибора (за счет высокой величины скрытой теплоты фазового превращения), благодаря этому и высокой температуре пара площадь поверхности отопительных приборов в системах парового отопления приблизительно на 25-30 % меньше, чем в системах водяного отопления

3)  быстрый прогрев помещений и выключение систему из работы;

4)  возможность использования систем отопления в зданиях повышенной этажности вследствие малой плотности пара.

В соответствии со СНиП 2.04.05-86 системы парового отопления рекомендуется устраивать в производственных помещениях (согласно обязательному приложению 10), а также в лестничных клетках, пешеходных переходах, вестибюлях и тепловых пунктах

Системы парового отопления подразделяют: по наличию связи с атмосферой, по величине начального давления пара, способу возврата конденсата в котел или в тепловую сеть, месту расположения паропровода и схеме стояков В настоящее время применяют открытые (сообщающиеся с атмосферой) системы отопления.

По величине давления, подаваемого в систему отопления, различают системы отопления высокого, низкого давления и вакуум-паровые.

По способу возврата конденсата системы парового отопления подразделяются на замкнутые (конденсат благодаря наклону трубопроводов самотеком возвращается из отопительных приборов в котел или в тепловую сеть) и разомкнутые (конденсат поступает сначала в конденсаторный бак, а затем перекачивается насосом в котел или в тепловую сеть).

По месту расположения паропровода и схеме стояков системы парового отопления можно выполнять так же, как и системы водяного отопления, т. е. с верхним, нижним и промежуточным распределением пара при однотрубной и двухтрубной схемах обслуживания отопительных приборов.

Система парового отопления низкого давления с нижним распределением пара отличается от системы с верхним распределением главным образом расположением магистрального паропровода, при котором устраивают специальный гидравлический затвор или устанавливают водоотводчик у дальнего стояка для отвода конденсата из стояков и магистрального паропровода.

Находит применение горизонтальная однотрубная проточная система, экономичная и вполне приемлемая для отопления больших помещений зданий в 1-2 этажа, в которых не требуется индивидуальная регулировка теплоотдачи приборов. Вертикальные однотрубные системы отопления с теплоносителем - паром в СССР широкого применения не получили. Паровое отопление высокого давления рабс>0,17 МПа обычно принимают в тех случаях, когда пар вырабатывается в заводских котельных и основным потребителем его является производство.

Контрольные вопросы:

1. Какие требования предъявляют к системам водяного отопления

2. Укажите достоинства и недостатки водяного и парового отопления

3. Схемы двухтрубной и однотрубной систем отопления

Рекомендуемая литература

Лекция 9

Тема: Естественная вентиляция, аэрация зданий. Системы механической вентиляции. (1 час)

План лекции

1. Гигиенические основы вентиляции

2. Принципиальная схема и конструктивные элементы канальной системы естественной вентиляции. Аэрация зданий.

3. Преимущества системы механической вентиляции

4.Схемы и конструкции приточной и вытяжной систем вентиляции

Современные условия жизни человека требуют эффективных искусственных средств оздоровления воздушной среды. Этой цели служит техника вентиляции. К факторам, вредное действие которых устраняется с помощью вентиляции, относятся: избыточная теплота (конвекционная, вызывающая повышение температуры воздуха, и лучистая); избыточные водяные пары - влага; газы и пары химических веществ общетоксичного или раздражающего действия; токсичная и нетоксичная пыль; радиоактивные вещества. В помещениях, где бывает много людей (зрелищные предприятия, магазины, столовые и др.), тепловыделения создают неблагоприятные условия, вредно отражающиеся на самочувствии, здоровье и работоспособности людей. В цехах и отделах промышленных предприятий избы точная теплота возникает при значительных тепловыделениях машинами, станками, производственной аппаратурой, различными печами, трубопроводами, нагретыми изделиями, остывающими в помещении, людьми, от солнечной радиации и от других источников тепла. При отсутствии вентиляции перечисленные и другие тепловыделения значительно повышают температуру воздуха и затрудняют процесс терморегуляции в организме человека и, кроме того, могут отрицательно влиять на технологический процесс производства.

Системы естественной вентиляции. Канальными системами естественной вентиляции называются системы, в которых подача наружного воздуха или удаление загрязненного осуществляется по специальным каналам, предусмотренным в конструкциях здания, или приставным воздуховодам. Воздух в этих системах перемещается вследствие разности давлений наружного и внутреннего воздуха.

В системах естественной вентиляции величина располагаемого давления, которое расходуется на преодоление сопротивления движению воздуха по каналам и другим элементам системы, незначительна и непостоянна. По-этому приточную канальную вентиляцию с естественным побуждением в настоящее время почти не применяют.

Вытяжная естественная канальная вентиляция осуществляется преимущественно в жилых и общественных зданиях для помещений, не требующих воздухообмена больше однократного. В производственных зданиях согласно СНиП 2.04.05-86 естественную вентиляцию следует проектировать, если она обеспечит нормируемые условия воздушной среды в помещениях и если она допустима по технологическим требованиям.

Вытяжная естественная канальная вентиляция состоит из вертикальных внутристенных или приставных каналов с отверстиями, закрытыми жалю-зийными решетками, сборных горизонтальных воздуховодов и вытяжной шахты. Для усиления вытяжки воздуха из помещений на шахте часто устанавливают специальную насадку - дефлектор. Загрязненный воздух из помещений поступает через жалюзийную решетку в канал, поднимается вверх, достигая сборных воздуховодов, и оттуда выходит через шахту в атмосферу. В современных крупнопанельных зданиях вентиляционные каналы изготовляют в виде специальных блоков или панелей из бетона, железобетона и других материалов. Вентиляционные блоки для зданий с числом этажей до пяти изготовляют с индивидуальными каналами для каждого этажа, а для зданий с числом этажей пять и более с целью сокращения площади, занимаемой каналами, выполняют по схеме с перепуском через один или несколько этажей. Такие блоки имеют сборный канал большого сечения, к которому подключаются вертикальные каналы из этажей. Устройство самостоятельных каналов из каждого помещения обеспечивает пожарную безопасность вентиляционных систем, звукоизоляцию и выполнение санитарно-гигиенических требований.

Если в зданиях внутренние стены кирпичные, то вентиляционные каналы устраивают в толще стен или бороздах, заделываемых плитами.

Аэрацией зданий называется организованный и управляемый естественный воздухообмен через открывающиеся фрамуги в окнах и вентиляционно-световые фонари с использованием теплового и ветрового давлений.

Аэрация широко применяется в производственных зданиях с большими теплоизбытками и позволяет осуществлять воздухообмены, достигающие миллионов кубических метров в 1 ч.

Системы механической вентиляции по сравнению с естественной более сложны в конструктивном отношении и требуют больших первоначальных затрат и эксплуатационных расходов. Вместе с тем они имеют ряд преимуществ. К основным их достоинствам относятся: независимость от температурных колебаний наружного воздуха и его давления, а также скорости ветра; подаваемый и удаляемый воздух можно перемещать на значительные расстояния; воздух, подаваемый в помещение, можно обрабатывать, т.е. нагревать или охлаждать, очищать, увлажнять и осушать. Вследствие этого механическая вентиляция, как приточная так и вытяжная, получила весьма широкое применение особенно в промышленности.

Приточные системы механической вентиляции состоят из следующих конструктивных элементов: 1) воздухоприемного устройства, через которое наружный воздух поступает в приточную камеру; 2) приточной камеры с оборудованием для обработки воздуха и подачи его в помещения; 3) сети каналов и воздуховодов, по которым воздух вентилятором распределяется по отдельным вентилируемым помещениям; 4) приточных отверстий с решетками или специальных приточных насадков, через которые воздух из приточных каналов поступает в помещения; 5) регулирующих устройств в виде дроссель клапанов или задвижек, устанавливаемых в воздухоприемных устройствах, на ответвлениях воздуховодов и в каналах.

Вытяжные системы механической вентиляции обычно состоят из следующих элементов: 1) жалюзийных решеток и специальных насадков, через которые воздух из помещений поступает в вытяжные каналы; 2) вытяжных каналов, по которым воздух, извлекаемый из помещений, транспортируется в сборный воздуховод; 3) сборных воздуховодов, соединенных с вытяжной камерой; 4) вытяжной камеры, в которой установлен вентилятор с электродвигателем; 5) оборудования для очистки воздуха, если удаляемый воздух сильно загрязнен; 6) вытяжной шахты, служащей для отвода в атмосферу воздуха, извлекаемого из помещений; 7) рейдирующих устройств (дроссель-клапанов или задвижек).

Отдельные приточные и вытяжные системы механической вентиляции могут не иметь некоторых из перечисленных элементов. Например, приточные системы вентиляции не всегда комплектуются фильтрами для очистки воздуха.

В настоящее время в общественных и производственных зданиях устраивают преимущественно механическую вентиляцию, в которой воздух перемещается по сети воздуховодов и другим элементам системы с помощью радиальных и осевых вентиляторов, приводимых в действие электродвигателями.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8