Тепловой поток от теплоносителя — воды или пара — передается в помещение через стенку отопительного при­бора. Интенсивность теплопередачи характеризуют коэф­фициентом теплопередачи &пр, который выражает плот­ность теплового потока на внешней поверхности стенки, отнесенного к разности температуры теплоносителя и воз­духа, разделенных стенкой. Термин «плотность» в данном случае применяется к тепловому потоку, передаваемому через единицу площади внешней поверхности отопительного прибора.

Коэффициент теплопередачи прибора /гпр, Вт/(м2-°С), численно равен величине, обратной сопротивлению /?пр теплопередаче от теплоносителя через стенку прибора в по­мещение:

*пр=1/Япр (4.6)

Величина Rnp слагается из сопротивления теплообмену Rg на внутренней поверхности стенки прибора, термиче­ского сопротивления стенки Rcr и сопротивления теплооб­мену Rн на внешней поверхности прибора Лпр:

Япр=Яв + Яст + Я„. (4 7)

Процесс теплопереноса от теплоносителя в помещение осуществляется: от теплоносителя к стенке прибора — конвекцией и теплопроводностью, через стенку — только теплопроводностью, а от стенки в помещение — конвек­цией, радиацией и теплопроводностью. В сложном случае теплопередачи основным явлением в большинстве случаев является конвекция.

Коэффициент конвективного теплообмена в слое воздуха (снаружи) значительно меньше, чем в слое воды или пара (внутри прибора), поэтому сопротивление внешнему тепло­обмену Rн для отопительного прибора сравнительно вели­ко. Следовательно, для увеличения теплового потока не­обходимо развивать внешнюю поверхность отопительного прибора. В приборах это выполняют созданием специаль­ных выступов, приливов и оребрения. Однако при этом уменьшается коэффициент теплопередачи.

Рассмотрим слагаемые выражения (4.7) применительно к отопительному прибору с несколько развитой площадью внешней поверхности Лпр по сравнению с площадью внут­ренней поверхности Лв.

Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности, Отнесенное к площади внешней поверхности прибора, т. е к расчетному измерителю (отношение площадей равно ^пр/^в). составляет

Я.-ТГ-Т®" (4'8)

Ав лв

Коэффициент теплообмена на внутренней поверхности прибора ав изменяется в широких пределах в зависимости

10 —765

Рнс. 4.13. Зависимость соп­ротивления теплообмену на внутренней поверхности стен­ки RB от расхода теплоноси­теля Q и внутреннего диамет­ра трубы D

От вида теплоносителя: наибольших значений он достигает при паре, при воде его значение зависит в основном от скорости движения воды и ее температуры.

Для конвекторов коэффициент теплообмена в прямых гладких трубах малого диаметра на внутренней поверх­ности стенки определяется прежде всего режимом течения воды. На рис. 4.13 представлена зависимость сопротив­ления теплообмену от расхода теплоносителя в трубах. Можно установить, что с увеличением расхода воды сопро­тивление заметно уменьшается (коэффициент внутреннего теплообмена ав возрастает), а затем при расходе воды более 200 кг/ч остается практически неизменным.

При движении воды в изогнутых трубах (отводах, змее­виках) возникает центробежная сила, вызывающая так называемую вторичную циркуляцию, вследствие чего теп - лоперенос усиливается. Поэтому значение коэффициента
внутреннего теплообмена в изогнутых трубах выше, чем в прямых.

На численном примере для чугунного секционного радиатора с отношением Лпр/Лв=1,3 сопоставим значения сопротивлений, входящих в формулу (4.7).

Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности стенки радиатора найдем при скорости движения воды около 0,001 м/с (ламинарный режим течения), когда ав»60 Вт/ (м2 х Х°С), по формуле (4.8):

TfB = JL 1,3 = 0,022 °С-м2/Вт.

Термическое сопротивление стенки чугунного и сталь­ного отопительного прибора без учета загрязнения, ок­раски и специального оребрения его внешней поверхности составляет

Р __5СТ АПр

Лст лв

Термическое сопротивление стенки вместе с сопротив­лением теплообмену на внутренней поверхности стенки обусловливают снижение температуры наружной поверх­ности приборов по сравнению с температурсй теплоноси­теля. Из рис. 4.14 видно, что в средней по высоте части чугунного секционного радиатора температура поверх­ности отличается от температуры теплоносителя не менее чем на 7—8 °С.

Продолжая начатый пример, определим сопротивление стенки чугунного радиатора при ее средней толщине 4 мм. По формуле (4.9)

I,3=o, oooi °С'М2/вт.

Видно, что термическое сопротивление металлической стенки пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением теплообмену на ее поверхности. Этот вывод не относится к бетонному панельному радиатору, где термическое со­противление слоя бетона заметно увеличивает общее со­противление теплопередаче прибора. Это сопротивление слоя бетона зависит от нескольких факторов: диаметра греющих труб DB, расстояния между ними — шага труб s, глубины заложения труб в бетон H, теплопроводности мас­сива бетона А, м.

To*

Для бетонных приборов с трубчатыми греющими эле­ментами принято определять термическое сопротивление массива бетона R'„, отнесенное к 1 м трубы, при теплопро­водности бетона Ям=1,0. На рис. 4.15, а я б приведены для примера графики для получения R'4> отнесенного к 1 м трубы, расположенной в ряду среди других (средняя труба). В специальной литературе даны также значения R^, отнесенные к 1 м крайней и одиночной трубы в бетон­ной панели. Термическое сопротивление массива прибора при теплопроводности бетона, отличающейся от единицы, вычисляют по формуле

(4.10)

Лм

Где s — шаг труб, м, численно равный площади наружной поверх­ности, соответствующей 1 м средней трубы в приборе.