ОТОПИТЕЛЬНЫЙ РАДИАТОР Российский патент 1994 года по МПК F24H3/06 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к нагревательным приборам, используемым в системах центрального отопления помещений.

Известны отопительные радиаторы, выполненные в виде чугунных литых ребристых труб, включаемых в разрыв труб для теплоносителя (труб центрального отопления) (В. Ф. Дроздов. Санитарно-технические устройства зданий. Издательство литературы по строительству. М. : 1969, с. 62). Такие радиаторы неудобны в эксплуатации из-за больших затрат по их замене и низких санитарно-гигиенических показателей.

Также известны радиаторы типа "Коралл" (Строительный каталог СК-8. Инженерное оборудование зданий и сооружений. М. : 1988, с. 105). Эти радиаторы представляют собой трубу с алюминиевым литым оребрением. Недостатками этих радиаторов являются большие эксплуатационные затраты при демонтаже систем, необходимость применения вентилей для регулировки температуры, обеспечение герметичности стыков, неразборность соединения ребер с трубой для теплоносителя.

Наиболее близким техническим решение к предлагаемому является прибор, описанный в авт. св. N 10879 F 28 F 1/28, опублик. 1929, включающий трубу для теплоносителя и закрепленные на ней теплорассеивающие элементы, выполненные в виде пластин.

Однако в этом приборе коэффициент теплопередачи значительно ниже из-за необходимости обеспечения зазора между каждой парой ребер вдоль паропроводной трубы для улучшения теплорассеяния с соседних ребер, не определены оптимальные геометрические размеры пары ребер и при использовании большого их количества сборка и разборка становится трудоемкой.

Целью изобретения является повышение экономичности и удобства использования радиаторов.

Эта цель достигается тем, что в отопительном радиаторе, содержащем трубу для теплоносителя с закрепленными на ней пластинами, пластины закреплены на трубе консольно и снабжены ребрами треугольного или синусоидального сечения, размещенными на одной из поверхностей пластины, при этом геометрические размеры пластины удовлетворяют соотношениям:
l_o = n (δ₁+l₁)
2 δ₁≥l₁≥δ₁
3 δ₁≥δ≥2δ₁
5 (l₁+δ₁)≥ l ≥ 3 (l₁+δ₁)
2/5R_тр≥ δ ≥2/9 R_тр где l_o - длина пластины;
δ₁ - толщина ребра у основания;
δ - толщина пластины;
l₁ - расстояние между ребрами у основания;
l - высота ребра;
R_тр - радиус трубы теплоносителя;
n = 2,3,4,5. . . , причем для случая n= 1 радиатор представляет собой пластину длиной l_o ≅ 45 δ.

Для повышения теплоотдачи пластины установлены с образованием между поверхностями, противоположными оребренным, угла в направлении консоли, равного ϕ = 5. . . 10^о, кроме того, при вертикальном расположены трубы для теплоносителя ребра расположены параллельно последней, а при горизонтальном - перпендикулярно ей.

Новым в конструкции является выполнение радиаторов в виде съемных ребристых пластин, закрепляемых на теплоносителе в количестве, требуемом для нормального обогрева помещения.

На фиг. 1 изображена одна секция радиатора при вертикальном расположении трубы для теплоносителя, вид сверху; на фиг. 2 - то же, из двух пластин; на фиг. 3 - радиатор из двух пластин при горизонтальном расположении трубы для теплоносителя; на фиг. 4 - радиатор из двух пластин при n= 1.

Отопительный радиатор представляет собой пластину 1 длиной l_o и толщиной δ, закрепленную на трубе для теплоносителя 2 посредством хомута 3. Пластина 1 снабжена поперечными ребрами 4 высотой l, толщиной у основания δ₁ и расстоянием между ребрами 4 у их основания l1. Радиус кривизны пластины 1 в месте прилегания к трубе 1 несколько меньше ее радиуса (R_тр), что обеспечивает надежный контакт радиатора с трубой для теплоносителя. Длина консоли пластины 1, протяженность ее (Н) вдоль трубы и количество ребер 4 выбирают индивидуально, исходя из места расположения в помещении и необходимой поверхности теплоизлучения. Вдоль трубы можно устанавливать несколько радиаторов один за другим. Если есть возможность, устанавливают по паре радиаторов (см. фиг. 2) с небольшим углом ϕ = 5. . . 10^о вдоль консоли, что обеспечивает более полную теплоотдачу.

При горизонтальном расположении трубы для теплоносителя (см. фиг. 3) и достаточном расстоянии от стены закрепляют пару радиаторов с обеих сторон без зазора. В противном случае крепят один радиатор с помощью хомута (см. фиг. 1). При этом надо соблюдать условие, что при вертикальном расположении трубы для теплоносителя ребра 4 радиатора располагаются параллельно последней, а при горизонтальном расположении - перпендикулярно ей, т. е. по отношению к стене помещения ребра 4 всегда направлены сверху вниз, чтобы холодный воздух проходил между ними. При n= 1 радиатор представляет собой одно ребро или просто пластину (см. фиг. 4), которая крепится на трубу либо одна, либо две под углом друг к другу при расположении трубы для теплоносителя в углу помещения. Ребристые варианты радиатора изготавливаются литьем из дюралюминия или силумина. Радиатор по фиг. 4 изготавливается из листового алюминия.

Оценка теплового излучения радиаторов производится по формуле Стефана-Больцмана
ε = σ˙T⁴, где ε - мощность излучения;
σ - коэффициент пропорциональности, равный 5,67˙10^-12
Т - температура радиаторов (370К).

Пример выполнения:
Плоский радиатор
l_o = 23 см; Н = 28 см; δ = 0,3 см; поверхность радиатора S₁ = 1280 см²; отношение величина поверхности радиатора к кг его веса S₁/р = 2,46 см²/г.

Ребристый радиатор
l_o = 23 см; Н = 28 см; δ = 0,6 см; δ₁ = 0,6 см; l = 3 см; n = 18; S/р = 1,48 см²/г; S = 3700 см² для Т = 97^оС мощности излучения (без учета конвекции) различных типов радиаторов приведены в таблице.

Для более эффективного теплового излучения ребристый радиатор по фиг. 3 желательно устанавливать консолью вверх. В этом случае разница температур в месте закрепления и на торце радиатора не превышает 10^оС при температуре трубы для теплоносителя 90^оС.

Для выбора оптимальных размеров плоского радиатора была определена экспериментальная зависимость L = f(δ), где L - расстояние от места закрепления радиатора до его свободного конца, а δ - толщина листа, при которой разность температур Δ Т = Т_о - Т_торца (в конце закрепления и на торце радиатора) соответствует уменьшению мощности излучения на 20% :
L, мм 30 60 95 130 170 210
δ/мм 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Предлагаемые радиаторы удобны в эксплуатации, так как при их установке и замене не требуется отключать систему отопления и разбирать трубы. Регулировка температуры помещения осуществляется подбором количества пластин радиаторов и их размерами. Радиаторы технологичны и просты в изготовлении. (56) Авторское свидетельство СССР N 10879, кл. F 28 F 1/28, опублик. 1929.

Использование: в отопительных приборах систем центрального отопления. Сущность изобретения: отопительный прибор содержит трубу 2 с консольно закрепленными на ней пластинами 1, снабженными ребрами 4 треугольного и синусоидального сечения, размещенными на одной из поверхностей пластины, при этом геометрические размеры пластины удовлетворяют соотношениям: l_i = n ( δ₁+ l₁) ; 2δ₁≥ l₁≥ δ₁; 3δ₁≥ δ ≥ 2δ₁; 5(l₁+ δ₁) ≥ l ≥ 3 (l₁+δ₁) ; 2/5R_тр≥δ≥2/9R_тр, где l₀ - длина пластины, δ₁ - толщина ребра у основания; δ - толщина пластины; l₁ - расстояние между ребрами у основания; l - высота ребра, R_тр - радиус трубы для теплоносителя, n = 2,3,4,5, . . . , причем пластины 1 установлены с образованием угла в направлении консоли, равного φ = 5 . . . 10 .

1. ОТОПИТЕЛЬНЫЙ РАДИАТОР, содержащий трубу для теплоносителя с закрепленными на ней пластинами, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, пластины закреплены на трубе консольно и снабжены ребрами треугольного и синусоидального сечения, размещенными на одной из поверхностей пластины, при этом геометрические размеры пластины удовлетворяют соотношениям
l₀= n(δ₁+l₁) ;
2δ₁ ≥ l₁ ≥ δ₁ ;
3δ₁ ≥ l₁ ≥ 2δ₁ ;
5(l₁+δ₁)≥ l ≥3( l₁+δ₁) ;
2 / 5R_тp ≥ δ ≥ 2 / 9R_тp,
где l₀ - длина пластины;
δ₁ - толщина ребра у основания;
δ - толщина пластины;
l₁ - расстояние между ребрами у основания;
l - высота ребра;
R_тр - радиус трубы для теплоносителя;
n = 2, 3, 4, 5, . . . , причем для случая n = 1 радиатор представляет собой пластину длиной l₀ ≅ 45δ . 2. Радиатор по п. 1, отличающийся тем, что пластины установлены с образованием между поверхностями, противоположными оребренным, угла в направлении консоли, равного ϕ= 5-10^o. 3. Радиатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при вертикальном расположении трубы для теплоносителя ребра расположены параллельно последней, а при горизонтальном - перпендикулярно ей.