Лабораторные работы по теплотехнике

Лабораторная работ №1.

Измерение влажности воздуха и определение точки росы

В расчётах систем теплоснабжения и вентиляции часто требуется знать влажность, которая является важным гигиеническим, теплотехническим и технологическим фактором.

Влажность воздуха - это содержание в нем водяного пара, причем влажность воздуха может быть разной степени.

Относительная влажность - это отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре к давлению насыщенных паров при той же самой температуре.

Абсолютная влажность измеряется плотностью водяного пара, находящегося в воздухе.

При охлаждении ненасыщенного пара при постоянном давлении его плотность возрастает и наступает такой момент, когда пар становится насыщенным. Температура, при которой это происходит, называется точкой росы.

Существует несколько методов измерения влажности воздуха:

        Гигроскопический метод основан на применении гигрометра или волосного гигрометра. Волосной гигрометр основан на том эффекте, что длина либо человеческого, либо синтетического волоса изменяется при разных значениях влажности воздуха. Стрелочка на шкале показывает значение влажности воздуха.

        Для определения влажности воздуха с помощью психрометра следует определить значения температуры, которые показывает влажный термометр и сухой термометр. Затем определяют разность показаний этих двух термометров. По таблице определяют значение влажности воздуха.

Сухой термометр,	Разность показаний термометров,
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Относительная влажность, %
10	88	76	65	54	44	34	24	14	5
12	89	78	68	57	48	38	29	20	11
14	89	79	70	60	51	42	34	25	17
16	90	81	71	62	54	45	37	30	22
18	91	82	73	65	56	49	41	34	27
20	91	83	74	66	59	51	44	37	30
22	92	83	76	68	61	54	47	40	34
24	92	84	77	69	62	56	49	43	37
26	92	85	78	71	64	58	51	46	40
28	92	85	78	71	64	58	51	46	40
28	93	85	78	72	65	59	53	48	42
30	93	86	79	73	67	61	55	50	44

Лабораторная работ №2.

Основные типы и виды запорно-распределительной арматуры

По виду теплоносителя системы отопления подразделяются на водяные, паровые, воздушные и комбинированные. Наиболее часто в гражданских и промышленных зданиях применяют систему водяного отопления. Она действует бесшумно и достаточно долговечно.

Для запуска системы в работу и включения отдельных ветвей на магистральных трубопроводах станавливают вентили, задвижки и краны.

На отопительных стояках систем водяного отопления запорные прямоточные вентили с косым шпинделем, или краны пробковые которые должны соответствовать ГОТу 10944-75 Краны регулирующие для нагревательных приборов систем водяного отопления зданий. Настоящий стандарт распространяется на краны, предназначенные для ручного регулирования теплоотдачи нагревательных приборов в системах водяного отопления зданий при температуре теплоносителя до 423 К (150

Обозначение типа	Наименование	Рекомендуемая область применения	Назначение крана
КРТ	Кран регулирующий трехходовой	Для однотрубных систем отопления	Потребительское регулирование
КРП	Кран регулирующий проходной	Для однотрубных систем отопления	Потребительское регулирование
КРД	Кран регулирующий двойной регулировки	Для двухтрубных систем отопления	Монтажное и потребительское регулирование

        Краны всех типов в зависимости от конструктивного решения регулирующего стройства могут быть шиберными (Ш), вентильными (В), пробковыми (П) и дроссельными (Д);

        Краны типов КРП и КРД в зависимости от монтажного положения должны изготавливаться только в универсальном исполнении - пригодными для становки на правой и левой подводках;

        Краны типа КРТ могут изготавливаться как в ниверсальном, так и в одностороннем исполнении - для становки только на правой (п) или только на левой (л) подводке.

Основные размеры кранов должны соответствовать казанным данным:

Тип крана	Условный проход DУ, мм	Длина, мм, не более	Высот над осью трубопровода, мм, не более	Диаметр шпинделя, мм	Резьба присоединительного конца, трубная, дюймы	Масса справочная, кг
	10	50	60		3/8	0,35
КРТ	15	55			1/2	0,40
	20	60	70		3/4	0,50
	10	50	60		3/8	0,28
КРП	15	55	70	10	1/2	0,30
	20	60	80		3/4	0,40
	10	50	60		3/8	0,30
КРД	15	55			1/2	0,40
	20	60	70		3/4	0,50

Кран регулирующий трехходовой с пробковым регулирующим устройством:

Кран регулирующий проходной с дроссельным регулирующим устройством:

Кран регулирующий проходной с шиберным регулирующим устройством:

Кран регулирующий проходной с шиберным регулирующим устройством и ниппельным присоединительным концом:

Кран регулирующий двойной регулировки с шиберным регулирующим стройством:

Отопительные приборы я вл я ютс я одним из основных элементов систем вод я ного отоплени я . К ним предъ я вл я ютс я различные гигиенические, теплотехнические и технологические требовани я :

1.                       Теплотехнические - это вид теплоносител я , температура теплоносител я и окружающего воздуха, место становки, экономические требовани я . Расход металла заводской стоимости и эстетически внешний вид.

2.                       Архитектурно-строительные требовани я - эстетически внешний вид, площадь занимани я прибором.

3.                       Санитарно-гигиенические требовани я - температура внешней поверхности отопительного прибора, гладка я поверхность, добство и доступность пространства внутри прибора, за, и под ним, дл я очистки.

4.                       Производственно-монтажные требовани я : конструкци я приборов должна благопри я тствовать их серийному производству, быть добным в монтаже, допускать автоматизацию процесса, стенки приборов должны быть механически прочными температуро-устойчивыми, паро и влагонепроницаемыми.

Все отопительные приборы по способу передачи тепла в обогреваемое помещение подраздел я ютс я на три типа: радиационный, конвективно-радиационный и конвективный.

Приборы радиационного типа основную долю своего тепла передают в окружающее пространство через излучение (радиацию). Например: потолочные излучатели, секционные чугунные радиаторы, трубчатые радиаторы.

К приборам конвективно-радиационного типа относ я тс я такие, которые передают тепло через радиацию и конвекцию примерно в равной пропорции. Это секционные алюминиевые радиаторы, секционные стальные радиаторы, биметаллические радиаторы, трубчатые радиаторы-конвекторы.

Приборы конвективного типа до 90% своего тепла передают конвекцией- циркул я цией воздуха снизу-вверх через нагретую ребристую поверхность прибора. Например: панельные радиаторы, пластинчатые и трубчатые конвекторы, ребристые трубы.

По конструктивным особенност я м отопительные приборы подраздел я ютс я на четыре класса: секционные, панельные, трубчатые, пластинчатые.

Секционные отопительные приборы состо я т из отдельных нагревательных элементов-секций, которые соедин я ютс я в батареи нужной тепловой мощности. Секции могут быть чугунными, стальными, алюминиевыми или комбинированными - из стали и алюмини я (биметаллическими). Модели секционных радиаторов могут иметь разную высоту, глубину и ширину.

Трубчатые отопительные приборы представл я ют собой неразборные конструкции из вертикально расположенных изогнутых стальных трубок, соедин я ющих верхний и нижний коллекторы. Теплоотдача их зависит от высоты, количества р я дов трубок (т.е. глубины) и ширины прибора.

 Панельные отопительные приборы. В панельных отопительных приборах нагревательным элементом я вл я етс я пр я моугольна я панель, нагреваема я циркулирующим внутри неё теплоносителем. Панель может быть изготовлена из стали, бетона и других теплопроводных материалов.( Хорошо известны стеновые бетонные отопительные панели тёплые стены, которые станавливали в подъездах домов массовых серий в 60 - 70-х годах.) Приборы этого класса, как правило, имеют низкотемпературную нагревательную поверхность и преобладающую радиационную составл я ющую теплового потока (потолочные тепловые панели, системы настенного отоплени я , лтёплые полы ). Исключение составл я ют стальные панельные радиаторы, которые относ я тс я к конвективному типу..

Пластинчатые отопительные приборы представлены множеством видов, объединенных названием "конвекторы". Нагревательным элементом этих обогревателей я вл я ютс я стальные или медные трубы, пр я мые или изогнутые, на которые насажены тонкие металлические пластины: "гармошки", "ребра" или отрезки тонкостенных труб. Вс я конструкци я либо закрыта кожухом (у настенных и плинтусных моделей), декоративной решеткой (у моделей, встраиваемых в пол), либо открыта (ребристые трубы). Секционные, трубчатые и панельные приборы прин я то называть радиаторами; пластинчатые - конвекторами.

Основные типы отопительных приборов, примен я емых в системах вод я ного отоплени я :

Чугунные секционные радиаторы. Главное достоинство чугунных радиаторов - высока я коррозионна я стойкость и длительный срок службы. Запасают много тепла (в секци я х много воды и толстые стенки). К сожалению, больша я теплова я инерционность чугунных радиаторов не позвол я ет быстро измен я ть температуру в комнате. Поэтому они плохо встраиваютс я в системы, оснащенные автоматикой. Рассчитаны на рабочее давление не более 6-8 атм. Дизайн чугунных радиаторов позвол я ет их примен я ть далеко не во всех современных интерьерах. Чугунные радиаторы лучше всего подход я т дл я городских сетей в домах средней этажности и в системах с естественной циркул я цией.

люминиевые секционные радиаторы. Алюминиевые секционные радиаторы отличаютс я строгими геометрическими формами и современным дизайном. Но после слухов об авари я х с этими радиаторами ажиотажный спрос на них ступил место более осмысленному выбору. Алюминиевые радиаторы выдел я ют много тепла, легче чугунных и занимают меньше места. С помощью оребрени я вокруг основных каналов в них силена конвекци я воздуха, поэтому меньше задерживаетс я пыль. Приборы малоинерционны и быстро измен я ют температуру по командам термостатов правлени я .

Есть также проблема, на которую поначалу не обратили внимани я потребители. При монтаже в одну систему со стальными трубами и медесодержащими детал я ми (например, теплообменником котла или латунными фитингами) внутри алюминиевых радиаторов начинаетс я интенсивна я коррози я . Чем выше электропроводность воды, тем быстрее идет разрушение. Этому способствует растворенный в воде кислород, разные химические добавки дл я снижени я жесткости воды и блуждающие токи в здании. В городских системах отоплени я такие факторы всегда сильнее, чем в автономных. Ну и наконец, рабочее давление дл я многих моделей алюминиевых радиаторов составл я ет 6-8 атм, что дл я многоэтажных зданий не подходит. Таким образом получаетс я , что основна я область применени я алюминиевых радиаторов - автономные системы отоплени я коттеджей.

Панельные стальные радиаторы. Привлекли покупателей строгой геометрией пр я моугольных форм и большой греющей способностью при относительной дешевизне. У всех производителей приборы выполнены в основном по одной конструктивной схеме. Они могут иметь несколько панелей. Кажда я сварена из двух стальных листов, в которых отштампованы глублени я дл я прохода воды. Дл я силени я теплоотдачи с тыльной стороны панели могут быть приварены П-образные ребра-выступы, которые существенно силивают конвекцию воздуха. чтите, немногие модели имеют нижнюю подводку (с ней приборы сто я т примерно на четверть дороже), у большинства она - бокова я . Панельные стальные радиаторы имеют небольшую глубину, мало вес я т и хорошо работают с автоматизированными системами правлени я . Но надо учитывать, что дол я тепла, отдаваемого конвекцией, достигает в этих приборах 75%, циркул я ци я воздуха в комнате силена, что не всегда приемлемо. Слабое место этих радиаторов - сварочные швы. Под действием большого давлени я или гидравлических даров они постепенно ослабл я ютс я (если не разрушаютс я сразу), и прибор может выйти из стро я через год-два благополучной эксплуатации. Поэтому рабочее давление здесь небольшое - 6-9 атм. К тому же радиаторы обладают повышенным гидравлическим сопротивлением, что накладывает ограничени я на их использование. Получаетс я , что лучшее место дл я применени я таких радиаторов - коттеджи или малоэтажные городские дома. Такие приборы "не люб я т" редко посещаемых зданий. Если спустить воду более чем на пару недель, начавшийс я процесс коррозии фактически невозможно остановить.

Конвекторы. Само название говорит о том, что тепло они передают главным образом за счет конвекции (до 95%). В приборах мала теплова я инерци я . Нагревательный элемент в них выполн я етс я в виде стальной или медной трубки пр я мой или змеевидной формы с многочисленными пластинами оребрени я . Последние и обеспечивают конвективный обмен тепла. Кожух вокруг трубки и воздушна я заслонка позвол я ют регулировать тепловой поток без вмешательства в гидравлику системы. Держат давление, имеют малое гидравлическое сопротивление, толстые трубы конструкции не бо я тс я коррозии.

Но существует одна серьезна я проблема: с течением времени ослабевает контакт между трубой и напрессованными на нее пластинами, и прибор греет все слабее и слабее. С напа я нными пластинами эта проблема не возникает, но па я ть сложно и дорого. В высоких помещени я х создать тепловой комфорт с помощью конвекторов невозможно: ближе к потолку очень тепло, у пола прохладно.

Биметаллические секционные радиаторы. Иде я использовать два материала с взаимодополн я ющими свойствами находит широкое применение в технике. Так обсто я т дела и с отопительным оборудованием. Одну из главных позиций среди отопительных радиаторов, представленных на рынке, занимают биметаллические модели. Благодар я прочности стали, силивающей конструкцию, эти приборы выдерживают высокое рабочее давление, характерное дл я систем отоплени я стран СНГ. Стальна я начинка стойко переносит агрессивный теплоноситель, алюминий, обладающий высокой теплопроводностью, лучшает теплоотдачу отопительного прибора и меньшает его инерционность, то есть радиатор быстрее нагреваетс я и соответственно быстро отдает тепло. К тому же алюминий высокотехнологичен, ему можно придать любую форму, отлить оребрение сложной конфигурации. По совокупности показателей биметаллический радиатор - оптимальный выбор дл я жестких словий эксплуатации. Теплоотдача биметаллических радиаторов в 1,5-2 раза выше, чем у лучших стальных таких же размеров. Биметаллические радиаторы легкие, из я щные, дизайн имеют не хуже алюминиевых, прочность в несколько раз больше.

Вышеперечисленное в полной мере относитс я только к полноценным биметаллическим приборам с цельным сварным стальным каркасом (к которым относитс я радиатор ТЕМАСо). Секци я такого радиатора представл я ет собой цельный стальной каркас, залитый под высоким давлением алюминиевым сплавом. Горизонтальные коллекторы и вертикальные каналы представл я ют собой стальную сварную конструкцию, и теплоноситель контактирует только со сталью, поэтому гальваническа я пара сталь-алюминий возникнуть не может. Така я конструкци я обладает очень высокой прочностью. Стальной каркас обладает стойкостью к абразивному воздействию твердых частиц, которыми может быть засорен теплоноситель. Важным достоинством биметаллических секционных радиаторов я вл я етс я то, что они выдел я ют тепло не только конвекцией, но и значительную часть излучением. Следовательно, эти приборы подход я т и дл я высоких помещений (низ прогреваетс я излучением, верх - конвекцией воздуха). Необходимую теплоотдачу легко получить, соединив определенное количество секций. На сегодн я это, пожалуй, наилучший тип отопительного прибора.

Следует знать, что существуют большое количество отопительных приборов, где стальными трубками силены только вертикальные каналы радиатора. Такие радиаторы можно словно назвать "полубиметаллическими", хот я производители величают их "биметаллом". В таких радиаторах вопрос прочности и коррозионной стойкости решен наполовину. При такой конструкции важно обеспечить неподвижность стальных вкладок в алюминиевой "рубахе", чтобы ненароком не "выпали" при разном тепловом расширении двух металлов и не перегородили сечение нижнего коллектора. Подвижность внутренней стальной вкладки может привести к нестабильности теплопередачи. "Полубиметаллические" отопительные приборы, где алюминий контактирует с теплоносителем, плохо перенос я т щелочную воду: при этом активно выдел я етс я водород, и если его своевременно не стравливать, прибор может разрушитьс я . В св я зи с этим "полубиметалл" с алюминиевыми коллекторами, как правило, рекомендуют станавливать в автономных системах отоплени я .

Дизайн-радиаторы. В отдельный подкласс стоит выделить дизайн-радиаторы. Если основна я задача любого другого отопительного прибора - отдать дому тепло и не испортить своим видом интерьер, то в случае с дизайн-радиатором трудно столь точно определить его главное предназначение.

ссортимент форм и расцветок дизайн-радиаторов поистине широчайший. Можно выбрать радиатор, окрашенный в любой из цветов радуги, если понадобитс я , то и в золотистый или серебристый вариант. Это не проблема. Причудливые изгибы и различные комбинации элементов трубчатых радиаторов помогут красить любое помещение. Кстати, дизайн-радиаторы могут иметь и совершенно неожиданные формы, изготавливатьс я не только из привычных трубочек. В частности, фирма Jaga предлагает дизайн-радиаторы, которые приспособлены дл я декорировани я колонн. Дл я некоторых интерьеров незаменимы стройства из натурального камн я .

              Приборы дел я тс я на приборы с гладкой поверхностью и приборы с ребристой поверхностью.

              Приборы дел я тс я на металлические, неметаллические и комбинированные.

              Приборы дел я тс я на высокие до 600 мм, средние до 500 мм, низкие до 400 мм, до 200 мм называютс я плинтусными.

Приборы дл я измерени я гидравлических величин.

Дл я определени я давлени я используютс я следующие приборы:

   Манометры избыточного давлени я

   Вакуумметры

   Манометры абсолютного давлени я

   Барометры

Приборами дл я измерени я атмосферного давлени я я вл я ютс я ртутный барометр и барометр-анероид. Принцип действи я последнего основан на сжатии пустотелой гофрированной металлической коробочки и передачи ее деформации через систему рычагов на стрелку-указатель.

Датчик давлени я дл я измерени я относительного или абсолютного давлени я газов, паров или жидкостей с высоконадежной керамической или поликремниевой измерительной я чейкой, стойчивой к многократным перегрузкам при неизменной точности измерений.

Датчики выпускаютс я с фланцевым или резьбовым соединением под молочную гайку, специально предназначенные дл я использовани я в пищевой промышленности.

Имеют высокую стойкость к перегрузкам и встроенные функции самодиагностики:

Диапазон рабочих температур: -40..125 C

Рабочее давление: от 5 мБар до 400 Бар

Точность измерений 0,2%

Датчик дл я определени я относительного или абсолютного давлени я , с емкостным керамическим датчиком или пьезорезистивным поли кремниевым датчиком с повышенной стойкостью к перегрузкам.

Примен я етс я дл я измерени я давлени я в газах, парах и жидкост я х. Может примен я тьс я на всех частках производства.

Рабочее давление дл я керамического датчика: от 40 мБар до 40 Бар.

Поликремниевый датчик: на 100, 250 и 400 Бар.

Сертифицирован дл я использовани я в взрывоопасных зонах.

Манометры:

По принципу действи я и типу рабочего тела, приборы дл я измерени я давлени я дел я тс я на:

        Жидкостные

        Тепловые

        Электрические

        Радио

В жидкостных приборах давление измер я етс я по давлению столбца жидкости в приборе. Недостатком жидкосных приборов я вл я етс я то, что нельз я замер я ть высокое давление > 0,1 Па.

Приборы дл я измерени я уровн я жидкости.

Непрерывное измерение и правление ровнем жидкостей:

Solartron Mobrey предлагает широчайший р я д датчиков и вторичных преобразователей дл я непрерывного измерени я и правлени я ровнем жидкостей типов: безконтактный льтразвуковой преобразователь ровн я ; микроволновой радарный преобразователь ровн я ; гидростатический преобразователь ровн я ; поплавковый/погружной в жидкость преобразователь ровн я ; гидростатические самозапитываемые и электрические индикаторы ровн я .

Дискретное определение ровн я жидкостей:

Solartron Mobrey предлагает выбор технологий и продуктов, включа я : поплавковые сигнализаторы ровн я Bestobell Mobrey; вибрационные сигнализаторы ровн я ; ультразвуковые щелевые сенсоры и сигнализаторы; магнитные сигнализаторы; ультразвуковой детектор и система дл я непрерывного контрол я на по я вление воды в судовых отсеках перевозки сухих грузов.