Авторы А.П. Любарец, канд. техн. наук, доцент (КНУСА, Киев) О.Н. Зайцев, докт. техн. наук, профессор (ОНПУ, Одесса)

В настоящее время при централизованном теплоснабжении высокотемпературной водой считается оправданным стремление повышать расчётную температуру и скорость движения теплоносителя в системах отопления.

Это делают для уменьшения площади поперечного сечения теплопроводов и нагревательной поверхности приборов и калориферов. Однако повышение температуры теплоносителя в большинстве случаев препятствуют санитарно-гигиенические требования, предусматривающие нормативное ограничение температуры теплоносителя в системе отопления того или иного здания.

В то же время в системах децентрализованного теплоснабжения считается перспективным снижение расчетной температуры теплоносителя (до 55 °С). В этом случае происходит повышение экономичности работы теплогенераторов, однако в самих системах отопления требуется увеличить объем циркулирующего теплоносителя, соответственно, увеличиваются диаметры труб и площадь нагревательных приборов.

В настоящее время считается, что увеличение скорости движения теплоносителя открывает возможности для создания систем отопления с управляемым аэродинамическим или гидравлическим

режимом для повышения их тепловой устойчивости.

Однако увеличение скорости движения теплоносителя в системе отопления не приводит к существенному увеличению теплоотдачи в нагревательных приборах.

Одной из причин этого несоответствия, возможно, является гидродинамика самих нагревательных приборов, тем более, что при установке терморегуляторов перед нагревательными приборами гидравлика последних будет изменяться, что соответственно будет влиять на их теплоотдачу. То есть теплоотдача будет определяться не только количеством тепла внесенного теплоносителем, но и распределением его в нагревательном приборе в зависимости от скорости входа, взаиморасположения

ввода и вывода теплоносителя.

В данной работе была сделана попытка рассмотрения распределения температуры, скорости и

давления в отопительном приборе ( рис. 1 ) при использовании различных схем подачи и отвода теплоносителя, а также при изменении скорости его входа в нагревательный прибор.

В качестве граничных условий задавались — стенки нагревательного прибора с коэффициентом теплопроводности 50 Вт/м 2 , температура теплоносителя (вода) на входе 373 К, на выходе 353 К,

скорость изменялась от 0,01 м/с до 0,5 м/с, при расчете учитывалась сила гравитации, рассматривались следующие схемы присоединения нагревательного прибора:

❏ подача сверху, отвод снизу с одной стороны;

❏ подача сверху, отвод снизу с противоположной стороны;

❏ подача сверху, отвод сверху с противоположной стороны;

❏ подача снизу, отвод снизу с противоположной стороны;

❏ подача снизу, отвод сверху с противоположной стороны.

Результаты моделирования представлены на рис. 2-17 .

Анализ полученных данных позволяет сделать несколько выводов:

1. Распределение теплоносителя в случае присоединения сверху-вниз с одной стороны показывает, что даже при наборе из 5-ти элементов происходит проскок теплоносителя в средней части ( рис. 2-3 ), то есть в первой секции происходит торможение вследствие резкого расширения, а второй и третий элемент оказываются не вовлеченными в циркуляцию, при этом в случае увеличения скорости

входа, эта область увеличивается.

2. При подаче теплоносителя сверхувниз с противоположных сторон циркуляция сохраняется во всех элементах прибора, хотя образование двух циркулирующих колец (элементы 1-3 и 4-5 ) ( рис. 4-5 ) предполагает образование застойных зон при увеличении скорости входа.

3. В остальных способах присоединения ( рис. 6-17 ) циркуляция имеет два контура — первый в начальных элементах ( 1-2 ), возникающий из-за резкого торможения теплоносителя при входе и второй ( 4-5 ), образующийся под действием гравитации. При этом, необходимо отметить, что увеличение скорости входа исключает циркуляцию по второму контуру, где образуются зоны застоя теплоносителя.

4. Влияние подключения радиатора имеет решающее значение на распределение теплоносителя.

Однако при увеличении скорости происходит увеличение сопротивлений в самом нагревательном

приборе, вследствие чего образуются зоны застоя, а подающийся теплоноситель «проскакивает» через нагревательный прибор и не успевает отдать тепло (например, рис. 6, 8 ). Особенно эта тенденция заметна выражена в гидравлически не оптимальных способах присоединения ( рис. 6-17 ).