The paper considers a possibility and justification to use gas systems for heating industrial buildings due to radiant heating.  Heating modes of heat systems are given in the paper.Рассматриваются возможность и целесообразность использования газовых систем отопления производственных помещений за счет лучистого теплообмена. Приводятся тепловые режимы систем отопления

A. Gladkov Y.

E. Migoutski G.

А. Гладков Ю.

Е. Мигуцкий Г.

Russian

A. Y. Gladkov

E. G. Migoutski

А. Ю. Гладков

Е. Г. Мигуцкий

ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations / Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

УДК 697.34  НЕОБХОДИМОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГАЗОВЫХ СИСТЕМ ЛУЧИСТОГО ОБОГРЕВА  ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ  Магистрант ГЛАДКОВ А. Ю., канд. техн. наук, доц. МИГУЦКИЙ Е. Г.  Белорусский национальный технический университет  Применение лучистой энергии по сравнению с традиционным тепло-воздушным отоплением требует значительно меньших затрат. Снижение затрат достигается как в потреблении количества сжигаемого топлива, так и в более низких общих затратах на отопление. Как известно, теплота может распространяться тремя способами: • конвекцией – потоками воздуха; • кондукцией – проводимостью; • электромагнитными волнами – излучением. Первый и второй способы передачи теплоты – конвекцией и кондук- цией – используются в традиционных конвективных отопительных систе-мах. В этом случае теплый воздух, согретый нагревательным элементом, распространяясь в помещении, передает теплоту предметам, конструкции здания и человеку, причем сам источник энергии охлаждается. В пространст-ве, отапливаемом конвективным способом, справедливо соотношение, со-гласно которому температура воздуха tв выше (или по крайней мере равна), чем температура окружающих предметов tп (обогреваемых этим воздухом). При третьем способе распространения теплоты Солнце, например, пе-редает свою тепловую энергию поверхности Земли (в данном случае элек-тромагнитным излучением). В свою очередь от нагретых предметов нагрева-ется и воздух. В случае лучистого отопления действительно соотношение, со-гласно которому температура предметов tп выше (или по крайней мере равна) температуры воздуха tв. Для промышленного помещения: • при передаче теплоты конвекцией: tв > tп; конвекционное тело → нагрев воздуха → теплота для человека; • при передаче теплоты излучением: tв < tп; излучатель → нагрев конструкции и человека → нагрев воздуха. Чтобы сравнить эффективность конвекционного и лучистого отопления в типичном промышленном помещении, проанализируем энергетические параметры обеих систем. Так, для анализа конвективной и лучистой систем отопления рассмот-рим промышленное помещение высотой, например, 25 м и попытаемся оп-ределить, что в нем будет происходить при конвективной отопительной системе. На рис. 1 изображена цепочка подачи теплоты от источника к потреби-телю. Теплота в помещении распределяется неравномерно: непосредствен-но под крышей ее значительно больше, чем в рабочей зоне. Количество теплоты, остающейся в рабочей зоне здания, отличается от величины теп-лоты, которую можно извлечь из топлива. Потери теплоты тем выше, чем: • ниже КПД котельной; • хуже состояние теплотрасс; • ниже КПД теплообменников в помещениях (регистров, радиаторов, конвекторов);  66 • хуже теплотехнические свойства конструкций объекта; • больше реальный воздухообмен в здании; • выше объект.          Рис. 1. Схема централизованного конвективного способа отопления  С учетом перечисленных выше фактов для того чтобы получить тре-буемую температуру в объекте, необходимо компенсировать все тепловые потери здания и потери по пути поставки энергии установленной мощно-стью источника теплоты. Теперь рассмотрим то же промышленное помещение, но при использо-вании лучистого способа обогрева.         Рис. 2. Схема децентрализованного лучистого способа отопления  При применении лучистых обогревателей теплота подается в рабочую зону без промежуточных носителей. Электромагнитная волна передается от излучателя к элементам здания практически прямолинейно с незначи-тельными потерями, к которым приводят абсорбция и отражения. Погло-щенная энергия волны на элементах преобразуется в теплоту. Бесспорно, что в результате сравнения и анализа двух систем отопления система лучистого обогрева более эффективна и проста в эксплуатации. Чтобы окончательно определиться с выбором лучистой системы отопле-ния, рассмотрим ее основные факторы. Одним из определяющих факторов при выборе теплотехнического обо-рудования является его КПД. В случае применения газовых инфракрасных излучателей (ГИИ) необходимо ориентироваться на его лучистую состав-ляющую (часто ее называют лучистым КПД). Согласно исследованиям для светлых ГИИ она находится в диапазоне 35–65 %, а для темных – 35–55 %. Тепловой режим помещения. В настоящее время существуют три ти-па излучателей: • светлые (с температурой греющего элемента 870–980 °С); • темные (до 650 °С); • супертемные (150–200 °С). Отапливаемый объект. Потери теплообмен- ника – 15–20 %. Итоговая эффективность:  от 65 до 50 % П о т е р и   т е п л о т ы Источник теплоты (котельная) Теплоемкость газа –  100 % 70–80 %  теплотрасса 10–20 %    15–20 % 5–10 % Отапливаемый объект. Использование энергии газа – 90 % Энергия газа – 100 %   –18 °C ∆T = 50 °C  14 °C   17 °C –18 °C ∆T = 37 °C  20 °C   15 °C     10 °C  19 °C  67 Их использование обусловливает нагрев воздуха от пола, людей и пред- метов, на которые попали инфракрасные лучи (Qик). Излучаемая теплота Qк равномерно распределяется по всему объему помещения (рис. 3). Не вся теплота передается радиацией. Ввиду большой температуры самого излу-чателя имеет место теплопередача конвекцией Qкик, за счет которой нагре-вается лишь воздух выше уровня подвески ГИИ (рис. 3).    Рис. 3. Тепловой режим помещения, отапливаемого ГИИ  Конвективная теплота не поступает в рабочую зону, а следовательно,  и не может в полной мере считаться полезно используемой. Отапливать только рабочую зону невозможно, поэтому необходимо стремиться к тому, чтобы разница температур по высоте помещения была как можно меньше. Особенности выбора типа ГИИ. Хотя лучистый КПД неутепленных темных ГИИ меньше, чем у светлых, тем не менее темные излучатели по-лучили в последнее время большее распространение. Как показали исследования, применение в местах с постоянным нахож-дением людей светлых излучателей (длина волн 1,55–2,55 мкм) может вы-зывать у них плохое самочувствие и различные заболевания. Наиболее же благоприятным диапазоном, с точки зрения санитарных требований, явля-ется длина волны 3,6–8,1 мкм. В этом режиме работают темные ГИИ. Сле-довательно, светлые излучатели могут применяться в помещениях,  в которых присутствие людей не предусматривается или при их кратко-временном пребывании. На выбор темных ГИИ влияет ряд факторов: • дополнительный расход воздуха на ассимиляцию продуктов сгорания, попадающих в помещение при работе светлых ГИИ. При использовании темных ГИИ дымовые газы выводятся за пределы помещения; • рекомендованная разница между температурой теплоощущения и ок-ружающего воздуха должна быть не более 4–5 °С, что обеспечивают тем-ные излучатели. При применении светлых ГИИ эта величина колеблется  в диапазоне 8–10 °С; • ядро излучения у темных ГИИ больше, чем у светлых, что позволяет обогреть большую площадь.  В Ы В О Д  Темные излучатели найдут широкое применение на объектах промышлен-ности, позволяя тем самым экономить материальные ресурсы.  Представлена кафедрой ПТЭ и ТТ                                                              Поступила 11.01.2010  Qик  Qик    Qик  Qкик  Qкик  Qк = аQик    Qик Qик  tп = tв  68 

Необходимость применения газовых систем лучистого обогрева для производственных объектов

https://energy.bntu.by/jour/article/download/370/365

Необходимость применения газовых систем лучистого обогрева для производственных объектов

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations / Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ