Теплоотдача конвекторов в двухтрубных системах отопления.

[Alex_]

На рынке с незапамятных времен существует изобилие отопительных приборов, представляющих из себя трубу Ду 20, изогнутую в виде буквы U с приваренными пластинами. Применяются такие изделия, как правило, в многоэтажных домах на однотрубной (стояковой) системе. Проектная скорость теплоносителя в таком случае порядка 1 м/с., т.е. движение воды турбулентное, на каждом конвекторе теряется 2-3 С.
Для таких (и именно для таких) параметров системы производитель указывает мощность конвектора. А какова будет теплоотдача, если конвекторы включить в двухтрубную систему с Т1-Т2=20 С.? Дело в том, что скорость воды в U - образной трубе упадет примерно до 0,1 м/с. и характер течения изменится на ламинарный. Самое "узкое" место в таком случае - теплопередача от теплоносителя к стенке трубы, ведь около стенки создается "стоячий" слой воды, а площадь контакта воды с трубой весьма невелика. Поделитесь, пожалуйста, опытом и информацией.

[Alex_]

Р.S. Уж больно они дешевы...

[Хоттабыч]

Ух как Вы глубоко и по серьезному. Обычно теории (модели) процессов рождаются на основании анализа опытных данных, для их обьяснения (описания).
И почему Т1-Т2=20гр.? Значит где то он (теплоноситель) остывает? Откуда эта циферь?
А к производителю (ям) Вы обращались?
Я конвекторы устанавливал только на "автономку" в двух трубную систему. Работают. Греют помещения. Теплоотдачу брали по данным от производителя.
В принципе (грубо), последовательный или паралельный способ подключения влияет только на линейную скорость теплоносителя. (При прочих равных условиях). Объемная скорость остается (условно) неизменной. Насколько будет тормозить теплоотдачу ламинарная пленка? Интересно.

[asl]

... Проектная скорость теплоносителя в таком случае порядка 1 м/с., т.е. движение воды турбулентное, на каждом конвекторе теряется 2-3 С.
... А какова будет теплоотдача, если конвекторы включить в двухтрубную систему с Т1-Т2=20 С.? Дело в том, что скорость воды в U - образной трубе упадет примерно до 0,1 м/с. и характер течения изменится на ламинарный. ...

Если данные производителя даны для перепада температуры в 2оС. То, конечно мощность прибора снизится, т.к. снизится перепад температур между теплоносителем и вохдухом помещения.\
В первом случае (при 90/88 и20оС) 89-20=69оС, во втором (при 90/70 и 20оС) 80-20=60, т.е. мощность прибора снизится в 69/60=1,15 раз. Так что делайте запас в 15 % для прибора и думаю не прогадаете.
А вообще попробуйте оценить более полно, т.е. подсчитать мощность прибора по коэффициенту теплопередачи от теплоносителя к воздуху.

[Mat]

У меня подозрение, что их свегда считают неправильно.
По крайней мере все новостройки с ними мерзнут!

[Alex_]

Попытаюсь "раскрыть" тему. Самая главная проблема, которую хотелось бы обсудить - в той самой "ламинарной пленке" (цитирую Хотабыча). Влияние уменьшения средней температуры в радиаторе (около 15%, это верно) намного меньше. Откуда такие сведения?
1) В двухтрубной системе при измеренной температуре теплоносителя (90/70) и декларированной мощности конвектора 1,7 кВт люди мерзли. Заменили на стальной радиатор декларированной мощностью 1,5 кВт - все проблемы решились.
2) Производители алюминиевых радиаторов (в них тоже теплопередача идет через трубки) заявляют, что при скорости течения воды в приборах порядка 1 м/с (турбулентный режим) отдаваемая мощность возрастает!!! на 40-50% (номинальная теплоотдача здесь измеряется как раз при ламинарном течении)
3) У производителя котлов LAARS на эту тему построена целая теория, и свои медные теплообменники с турбулентным течением они называют "гидронными". Америку, они конечно, не открыли - так работает теплообменник в подавляющем большинстве настенников. Дело лишь в том, что речь уже идет об изменении коэффициента теплопередачи уже в разы (из-за ентой самой турбулентности).
4) При замерах эталонной мощности отопительных приборов за рубежом в основание берется температура теплоносителя (90/70), из нее расчитывается расход, а скорость - уж как получится. течение, естественно, получается ламинарным.
При измерениях же в НИИ Сантехники главное - скорость через прибор 1 м/с., т. е. опять турбулентное течение.
Подытожим: все мы знаем, что мощность отопительного прибора зависит от температуры теплоносителя. А от скорости его течения?
Наиболее остро этот вопрос стоит в отношении конвекторов.

[asl]

При теплопередачи через тонкую стенку металла (трубы) от движущейся жидкости к воздуху определяющим фактором в коэфициенте теплопередачи будет являться коэффициент теплообмена между трубой и воздухом. Поэтому заявления, что при увеличении скорости теплоносителя мощность прибора возрастает на 40-50%-полный бред.
Вот если скорость теплоносителя снижать, то уменьшить мощность можно. Т.е. можно сказать, что есть некая пороговая скорость теплоносителя выше которой увеличивать её (скорость) не имеет смысла.

[Alex_]

Насчет увеличения мощности на 40%: это сказал один "продвинутый" манагер в представительстве фирмы - производителя радиаторов. Вроде как НИИ сантехники взял на испытания их радиатор номинальной мощностью 1 кВт. и загнал туда расход, в 17 раз превышающий номинальный (т. е такой, при котором теплоноситель охлаждается в приборе на 20 С), и получил 1,4 кВт. теплоотдачи.
А, может, не все тут вранье? В стальном панельном радиаторе площадь контакта теплоносителя с металлом практически равна площади контакта металла с окружающим воздухом; коэффициент теплопередачи от воды к металлу намного выше, чем от металла к воздуху - здесь все понятно. Но ведь в конвекторе площадь контакта "вода-металл" раз в тридцать!!! меньше, чем площадь "металл-воздух" (поправьте, если вру). И где тут "слабое звено" еще вопрос.

[asl]

...радиатор номинальной мощностью 1 кВт. и загнал туда расход, в 17 раз превышающий номинальный (т. е такой, при котором теплоноситель охлаждается в приборе на 20 С), и получил 1,4 кВт. теплоотдачи.

Представьте, что расход через радиатор стремится к бесконечности, т.е. температура подачи=температуре обратки=90оС, следовательно перепад температуры вода-воздух будет равен 70оС, в стандартном случае (90/70 и 20) он равен 60оС. А это значит, что теоретически мощность в данном случае мы можем увеличить в 70/60=1,167 раз. К тому же, чтобы увеличить расход в 17 раз, напор насоса должен быть при новом расходе в 17^2=289 раз больше.

... коэффициент теплопередачи от воды к металлу намного выше, чем от металла к воздуху - здесь все понятно. Но ведь в конвекторе площадь контакта "вода-металл" раз в тридцать!!! меньше, чем площадь "металл-воздух" (поправьте, если вру). И где тут "слабое звено" еще вопрос.

А слабое звено, все тоже, коэф. теплоотдачи металл-воздух. То, что увеличили поверхность теплоотдачи в 30 раз не значит, что воздух в 30 раз больше получит тепла.

Думаю, что в любом случае, вода отдаст тепла столько, сколько сможет взять воздух с учетом снижения температуры теплоносителя.
В принципе, если скорость с 1 м/с упадет до 0,1 м/с, возможно, что мощность конвектора снизится значительно, но это будет только в том случае когда обратка будет остывать не до 70оС, а например до 40оС. А это подтверждает то, что у воды в любом случае коэф. теплоотдачи выше, чем у воздуха, хоть и "оребренного" .

К тому же учтите, что расходом и температурой теплоносителя вы можете управлять, а вот расходом воздуха через конвектор, уже никак. (правда если толко вентилятор не поставите).

[Alex_]

Ну напишите еще кто-нибудь... Рассудите нас, пожалуйста. В продолжение темы скажу, что в Москве выпускают этакое чудо - так называемый биметаллический радиатор, представляющий из себя ту же U - образную стальную трубу Ду20 с нанизанными на нее алюминиевыми секциями "а-ля Италия"; только вот каналов в этих секциях нет. Ведь если мощность такого прибора равна мощности "классического" биметаллического радиатора, то получается что все Итальянцы - просто дураки (я так не считаю) и мучаются, бедные, отливают алюминиевые секции, вставляя внутрь них один, а то и два стальных канала, потом соединяют все это на ниппелях со специальными прокладками. Не проще ли им, сирым, перенять чудо - технологию у нас? Дешево и сердито. А Вы как думаете?

[Alex_]

P.S. Совсем грубо: если теплопередача от воды к металлу не является "слабым звеном", то почему мы нам не нанизать метровые пластины с оребрением на одну трубу и получить чудо - прибор: мощный и дешевый.

[NWB]

Замените в своём примере трубу на ТЭН, в котором вообще нет воды и сразу станет ясно, где тут слабое звено.

[Alex_]

Мысленная замена трубы на ТЭН не совсем корректна, посколкьу внутри ТЭНа не течет жидкий теплоноситель и нет "ламинарной пленки", которая, возможно (именно это я хотел обсудить!), может являться тем самым "слабым звеном".

[NWB]

Про ТЭН я к тому говорю, что не получится чудо-конвектора, даже при отсутствии "ламинарной плёнки". Слабым звеном здесь будет низкая скорость распространения тепла по метровым пластинам. Чтобы они были тёплыми на краях, нужна слишком высокая температура трубы или ТЭНа. Причём здесь "ламинарная плёнка"?

[Alex_]

Прошу прощения у NWB за некорректно сформулированный мной предельный случай. Если уважаемое сообщество считает, что характер течения воды по трубе конвектора практически не влияет на его теплоотдачу, то не буду дальше "умничать". Всем спасибо.

[Хоттабыч]

У меня подозрение, что их свегда считают неправильно.
По крайней мере все новостройки с ними мерзнут!

Да регулировать проток надо.
Что это такое - однотрубная система без перемычек. - В одном помещеннии Африка , а в другом Аляска? Причем тут скорость теплоносителя. Да не волнует меня она - вопрос к Физикам, а меня волнует равномергный теплосъем во всех помещениях.

[Хоттабыч]

Прошу прощения у NWB за некорректно сформулированный мной предельный случай. Если уважаемое сообщество считает, что характер течения воды по трубе конвектора практически не влияет на его теплоотдачу, то не буду дальше "умничать". Всем спасибо.

Может и влияет. Вопрос на сколько. Всегда все на все как то влияет. Ну может физики какие помогут разобраться - где тут лимитирующая стадия - в пленке - чи не в ней. Не понятно другое- Как Это? Однотрубная система без перемычек? Да не должно так быть. Уж больно не равномерный теплосъем получится.

[Хоттабыч]

Принцип теплообмена при турбулентном движении теплоносителя реализован в гидронных котлах Рендамакс, Лаарс, Жуковский и др., что в ряде случаев позволяет полностью отказаться от предварительной химводоподготовки. Прототип этих котлов изобрел американский инженер Миллер в 30-х годах, решая проблему подогрева воды в бассейнах без её обработки.
Этот же принцип, но с меньшими скоростями теплоносителя, реализован в газовых колонках и настенных котлах.

Ув.Старый. Как земляк земляку. Я слышал что в нашем тресте (Межрегионгаз - на Горького) на гидронные котлы лимиты не выдают. Это правда?

[NWB]

Действительно, когда на систему запроектированы конвекторы с кожухом и заслонкой, перемычки не делаются из-за их ненужности, ибо регулирование идёт не по теплоносителю, а по воздуху, протекающему через конвектор. Реально, люди про это ничего не знают. Народ годами мёрзнет с конвекторами, заваленными хламом, зашитыми панелями или просто с закрытыми заслонками, пока не поменяют их на радиаторы.

[Arthur]

ВЫбрасывают их отнюдь не от того, что заслонка закрыта...