Лабораторные работы по теплотехнике

Загрузить архив:
Файл: ref-24080.zip (225kb [zip], Скачиваний: 211) скачать

Лабораторная работа №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,
°C

Разность показаний термометров, °С

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 работа №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 устанавливают вентили, задвижки и краны.

На отопительных стояках систем водяного отопления запорные прямоточные вентили с косым шпинделем, или краны пробковые которые должны соответствовать ГОСТу 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°С) и рабочем давлении до 1,0 МПа (10 кгс/см2).

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 устройства 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 установки на правой и левой подводках;

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

Основные размеры кранов должны соответствовать указанным данным:

Тип крана

Условный проход DУ, мм

Длина, мм, не более

Высота 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 устройством:


Отопительные приборы являются одним из основных элементов систем водяного отопления. К ним предъявляются различные гигиенические, теплотехнические и технологические требования:

1. Теплотехнические - это вид теплоносителя, температура теплоносителя и окружающего воздуха, место установки, экономические требования. Расход металла заводской стоимости и эстетически внешний вид.

2. Архитектурно-строительные требования - эстетически внешний вид, площадь занимания прибором.

3. Санитарно-гигиенические требования - температура внешней поверхности отопительного прибора, гладкая поверхность, удобство и доступность пространства внутри прибора, за, и под ним, для очистки.

4. Производственно-монтажные требования: конструкция приборов должна благоприятствовать их серийному производству, быть удобным 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 подразделяются 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 относятся 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- циркуляцией воздуха снизу-вверх через нагретую ребристую поверхность прибора. Например: панельные радиаторы, пластинчатые и трубчатые конвекторы, ребристые трубы.

По конструктивным особенностям отопительные приборы подразделяются на четыре класса: секционные, панельные, трубчатые, пластинчатые.

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

Трубчатые отопительные приборы представляют собой неразборные конструкции из вертикально расположенных изогнутых стальных трубок, соединяющих верхний и нижний коллекторы. Теплоотдача их зависит от высоты, количества рядов трубок (т.е. глубины) и ширины прибора.

Панельные отопительные приборы. В панельных отопительных приборах нагревательным элементом является прямоугольная панель, нагреваемая циркулирующим внутри неё теплоносителем. Панель может быть изготовлена из стали, бетона и других теплопроводных материалов.( Хорошо известны стеновые бетонные отопительные панели «тёплые стены», которые устанавливали в подъездах домов массовых серий в 60 – 70-х годах.) Приборы этого класса, как правило, имеют низкотемпературную нагревательную поверхность и преобладающую радиационную составляющую теплового потока (потолочные тепловые панели, системы настенного отопления, «тёплые полы» ). Исключение составляют стальные панельные радиаторы, которые относятся к конвективному типу..

Пластинчатые отопительные приборы представлены множеством видов, объединенных названием "конвекторы". Нагревательным элементом этих обогревателей являются стальные или медные трубы, прямые или изогнутые, на которые насажены тонкие металлические пластины: "гармошки", "ребра" или отрезки тонкостенных труб. Вся конструкция либо закрыта кожухом (у настенных и плинтусных моделей), декоративной решеткой (у моделей, встраиваемых в пол), либо открыта (ребристые трубы). Секционные, трубчатые и панельные приборы принято называть радиаторами; пластинчатые – конвекторами.

Основные типы отопительных приборов, применяемых в системах водяного отопления:

Чугунные секционные радиаторы. Главное достоинство чугунных радиаторов - высокая коррозионная стойкость и длительный срок службы. Запасают много тепла (в секциях много воды и толстые стенки). К сожалению, большая тепловая инерционность чугунных радиаторов не позволяет быстро изменять температуру в комнате. Поэтому они плохо встраиваются в системы, оснащенные автоматикой. Рассчитаны на рабочее давление не более 6-8 атм. Дизайн чугунных радиаторов позволяет их применять далеко не во всех современных интерьерах. Чугунные радиаторы лучше всего подходят для городских сетей в домах средней этажности и в системах с естественной циркуляцией.

Алюминиевые секционные радиаторы. Алюминиевые секционные радиаторы отличаются строгими геометрическими формами и современным дизайном. Но после слухов об авариях с этими радиаторами ажиотажный спрос на них уступил место более осмысленному выбору. Алюминиевые радиаторы выделяют много тепла, легче чугунных и занимают меньше места. С помощью оребрения вокруг основных каналов в них усилена конвекция воздуха, поэтому меньше задерживается пыль. Приборы малоинерционны и быстро изменяют температуру по командам термостатов управления.

Есть также проблема, на которую поначалу не обратили внимания потребители. При монтаже в одну систему со стальными трубами и медесодержащими деталями (например, теплообменником котла или латунными фитингами) внутри алюминиевых радиаторов начинается интенсивная коррозия. Чем выше электропроводность воды, тем быстрее идет разрушение. Этому способствует растворенный в воде кислород, разные химические добавки для снижения жесткости воды и блуждающие токи в здании. В городских системах отопления такие факторы всегда сильнее, чем в автономных. Ну и наконец, рабочее давление для многих моделей алюминиевых радиаторов составляет 6-8 атм, что для многоэтажных зданий не подходит. Таким образом получается, что основная область применения алюминиевых радиаторов - автономные системы отопления коттеджей.

Панельные стальные радиаторы. Привлекли покупателей строгой геометрией прямоугольных форм и большой греющей способностью при относительной дешевизне. У всех производителей приборы выполнены в основном по одной конструктивной схеме. Они могут иметь несколько панелей. Каждая сварена из двух стальных листов, в которых отштампованы углубления для прохода воды. Для усиления теплоотдачи с тыльной стороны панели могут быть приварены П-образные ребра-выступы, которые существенно усиливают конвекцию воздуха. Учтите, немногие модели имеют нижнюю подводку (с ней приборы стоят примерно на четверть дороже), у большинства она - боковая. Панельные стальные радиаторы имеют небольшую глубину, мало весят и хорошо работают с автоматизированными системами управления. Но надо учитывать, что доля тепла, отдаваемого конвекцией, достигает в этих приборах 75%, циркуляция воздуха в комнате усилена, что не всегда приемлемо. Слабое место этих радиаторов - сварочные швы. Под действием большого давления или гидравлических ударов они постепенно ослабляются (если не разрушаются сразу), и прибор может выйти из строя через год-два благополучной эксплуатации. Поэтому рабочее давление здесь небольшое - 6-9 атм. К тому же радиаторы обладают повышенным гидравлическим сопротивлением, что накладывает ограничения на их использование. Получается, что лучшее место для применения таких радиаторов - коттеджи или малоэтажные городские дома. Такие приборы "не любят" редко посещаемых зданий. Если спустить воду более чем на пару недель, начавшийся 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 тепловая инерция. Нагревательный элемент в них выполняется в виде стальной или медной трубки прямой или змеевидной формы с многочисленными пластинами оребрения. Последние и обеспечивают конвективный обмен тепла. Кожух вокруг трубки и воздушная заслонка позволяют регулировать тепловой поток без вмешательства в гидравлику системы. Держат давление, имеют малое гидравлическое сопротивление, толстые трубы конструкции не боятся коррозии.

Но существует одна серьезная проблема: с течением времени ослабевает контакт между трубой и напрессованными на нее пластинами, и прибор греет все слабее и слабее. С напаянными пластинами эта проблема не возникает, но паять сложно и дорого. В высоких помещениях создать тепловой комфорт с помощью конвекторов невозможно: ближе к потолку очень тепло, а у пола прохладно.

Биметаллические секционные радиаторы. Идея использовать два материала с взаимодополняющими свойствами находит широкое применение в технике. Так обстоят дела и с отопительным оборудованием. Одну из главных позиций среди отопительных радиаторов, представленных на рынке, занимают биметаллические модели. Благодаря прочности стали, усиливающей конструкцию, эти приборы выдерживают высокое рабочее давление, характерное для систем отопления стран СНГ. Стальная начинка стойко переносит агрессивный теплоноситель, а алюминий, обладающий высокой теплопроводностью, улучшает теплоотдачу отопительного прибора и уменьшает его инерционность, то есть радиатор быстрее нагревается 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 для жестких условий эксплуатации. Теплоотдача биметаллических радиаторов в 1,5-2 раза выше, чем у лучших стальных таких же размеров. Биметаллические радиаторы легкие, изящные, дизайн имеют не хуже алюминиевых, а прочность в несколько раз больше.

Вышеперечисленное в полной мере относится только к полноценным биметаллическим приборам с цельным сварным стальным каркасом (к которым относится радиатор ТЕМАКС®). Секция такого радиатора представляет собой цельный стальной каркас, залитый под высоким давлением алюминиевым сплавом. Горизонтальные коллекторы и вертикальные каналы представляют собой стальную сварную конструкцию, и теплоноситель контактирует только со сталью, поэтому гальваническая пара сталь-алюминий возникнуть не может. Такая конструкция обладает очень высокой прочностью. Стальной каркас обладает стойкостью к абразивному воздействию твердых частиц, которыми может быть засорен теплоноситель. Важным достоинством биметаллических секционных радиаторов является то, что они выделяют тепло не только конвекцией, но и значительную часть излучением. Следовательно, эти приборы подходят и для высоких помещений (низ прогревается излучением, верх - конвекцией воздуха). Необходимую теплоотдачу легко получить, соединив определенное количество секций. На сегодня это, пожалуй, наилучший тип отопительного прибора.

Следует знать, что существуют большое количество отопительных приборов, где стальными трубками усилены только вертикальные каналы радиатора. Такие радиаторы можно условно назвать "полубиметаллическими", хотя 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 переносят щелочную воду: при этом активно выделяется водород, и если его своевременно не стравливать, прибор может разрушиться. В связи с этим "полубиметалл" с алюминиевыми коллекторами, как правило, рекомендуют устанавливать в автономных системах отопления.

Дизайн-радиаторы. В отдельный подкласс стоит выделить дизайн-радиаторы. Если основная 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.

Ассортимент форм и расцветок дизайн-радиаторов поистине широчайший. Можно выбрать радиатор, окрашенный в любой из цветов радуги, а если понадобится, то и в золотистый или серебристый вариант. Это не проблема. Причудливые изгибы и различные комбинации элементов трубчатых радиаторов помогут украсить любое помещение. Кстати, дизайн-радиаторы могут иметь и совершенно неожиданные формы, изготавливаться не только из привычных трубочек. В частности, фирма Jaga предлагает дизайн-радиаторы, которые приспособлены для декорирования колонн. Для некоторых интерьеров незаменимы устройства из натурального камня.

· Приборы делятся на приборы с гладкой поверхностью и приборы с ребристой поверхностью.

· Приборы делятся на металлические, неметаллические и комбинированные.

· Приборы делятся на высокие до 600 мм, средние до 500 мм, низкие до 400 мм, до 200 мм называются плинтусными.


Приборы для измерения гидравлических величин.

Для определения давления используются следующие приборы:

· Манометры избыточного давления

· Вакуумметры

· Манометры абсолютного давления

· Барометры

Приборами для измерения атмосферного давления являются ртутный барометр и барометр-анероид. Принцип действия последнего основан на сжатии пустотелой гофрированной металлической коробочки и передачи ее деформации через систему рычагов на стрелку-указатель.

Датчик давления для измерения относительного или абсолютного давления газов, паров или жидкостей с высоконадежной керамической или поликремниевой измерительной ячейкой, устойчивой к многократным перегрузкам при неизменной точности измерений.

Датчики выпускаются с фланцевым или резьбовым соединением под молочную гайку, специально предназначенные для использования 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 для определения относительного или абсолютного давления, с емкостным керамическим датчиком или пьезорезистивным поли кремниевым датчиком с повышенной стойкостью к перегрузкам.

Применяется для измерения давления в газах, парах и жидкостях. Может применяться на всех участках производства.

Рабочее давление для керамического датчика: от 40 мБар до 40 Бар.

Поликремниевый датчик: на 100, 250 и 400 Бар.

Сертифицирован для использования в взрывоопасных зонах.

Манометры:


По принципу действия и типу рабочего тела, приборы для измерения давления делятся на:

· Жидкостные

· Тепловые

· Электрические

· Радио

В жидкостных приборах давление измеряется по давлению столбца жидкости в приборе. Недостатком жидкосных приборов является то, что нельзя замерять высокое давление > 0,1 МПа.

Приборы для измерения уровня жидкости.

Непрерывное измерение и управление уровнем жидкостей:

Solartron Mobrey предлагает широчайший ряд датчиков и вторичных преобразователей для непрерывного измерения и управления уровнем жидкостей типов: безконтактный ультразвуковой преобразователь уровня; микроволновой радарный преобразователь уровня; гидростатический преобразователь уровня; поплавковый/погружной в жидкость преобразователь уровня; гидростатические самозапитываемые и электрические индикаторы уровня.

Дискретное определение уровня жидкостей:

Solartron Mobrey предлагает выбор технологий и продуктов, включая: поплавковые сигнализаторы уровня Bestobell Mobrey; вибрационные сигнализаторы уровня; ультразвуковые щелевые сенсоры и сигнализаторы; магнитные сигнализаторы; ультразвуковой детектор и система для непрерывного контроля на появление воды в судовых отсеках перевозки сухих грузов.