Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Расчет секций чугунных радиаторов отопления по площади: как рассчитать количество секций и не замерзнуть зимой

Содержание

таблицы по площади, способы подсчета

Содержание статьи:

Климатические условия на большей части территории России требуют для комфортного проживания в доме или квартире обустройства надежной и эффективной системы отопления. Несмотря на разнообразие альтернативных способов обогрева помещения, например, использование тёплого плинтуса или инфракрасных обогревателей, наиболее популярными остаются традиционные радиаторы отопления, которые устанавливаются под окнами. Чтобы теплоотдача соответствовала потребностям потребителей и обеспечивала зимой нормальную температуру, необходимо выполнить расчет количества секций радиаторов отопления, учитывая ряд специфических критериев, в том числе площадь помещения и теплопотери.

Рекомендации по расчетам и основные требования

Мощность и размер радиатора зависит от величины помещения и высоты потолков, климата региона

Не стоит приобретать радиаторы с большим запасом или наобум. Если они окажутся недостаточно мощными, поддерживать зимой в помещении комфортную температуру не получится, слишком мощные приведут к большим расходам на отопление.

Главным образом следует учитывать:

  • площадь и высоту помещения;
  • материал, из которого изготовлен радиатор;
  • максимальное количество секций;
  • теплоотдачу одной секции.

Одна секция чугунного радиатора обеспечивает теплоотдачу 160 Вт, если этого недостаточно, количество можно увеличить. Они долговечны, не подвержены коррозии, держат тепло. Однако хрупкие, не выдерживают резких точечных ударов.

Теплоотдача алюминиевых радиаторов составляет около 200 Ватт, они могут выдерживать температуру порядка 100°C и давление от 6 до 16 Атм, но подвержены кислородной коррозии. Эту проблему решают с помощью анодированного оксидирования.

Биметаллические внутри сделаны из стали, а сверху из алюминия, благодаря чему в них сочетаются положительные свойства обоих металлов: высокая износостойкость и теплоотдача.

Стальные – наиболее доступны, легки и вполне привлекательны по дизайну. Однако быстро остывают, ржавеют и не выдерживают гидроудары.

Сводные данные по разным типам радиаторов представлены в таблице:

Чугун  Сталь (панельные) Алюминий Алюминий анодированный Биметалл
Мощность одной секции при температуре теплоносителя – 70 и высоте – 50 см, Вт 160 120 175-200 216,3 200
Температура теплоносителя максимальная, °C 130 110-120 110 110 110-130
Давление, Атм 9 8-12 6-16 6-16 16-35

Выбирая радиатор, обязательно учитывают, из какого материала он изготовлен. Этот параметр оказывает существенное влияние на расчеты. Помимо этого, нужно обратить внимание на минимальные показатели теплоотдачи, поскольку максимальная теплоотдача возможна только при максимальной температуре теплоносителя, а такое бывает крайне редко.

Как рассчитать количество секций радиаторов отопления

Базовой величиной для расчетов необходимой мощности радиаторов выступает площадь помещения или его объем. Но простые формулы используются для расчета, когда помещение не имеет особенностей. В остальных случаях формула значительно усложняется.

На квадратный метр

Если помещение имеет стандартную высоту потолка – 2,7 м, а также не отличается архитектурными особенностями – большая площадь остекления, высокие потолки, – можно воспользоваться простой формулой, в которой учитывается только площадь:

Q=S×100.

S в этой формуле – площадь помещения, которая обычно заранее известна из документов. Если таких данных нет, ее легко рассчитать, перемножив длину комнаты на ширину. 100 – количество Вт, которые требуются для обогрева 1 м2 комнаты. Q – теплоотдача – значение, получаемое в результате умножения.

Теплоотдачу одной секции производитель указывает в документах на радиаторы

Мощность неразборного радиатора указывается в документах. Следует подобрать такой прибор, мощность которого немного превышает расчетную. Такая формула подойдет, если рассчитывается мощность радиатора для комнаты в многоэтажном доме с высотой потолков 2,65. Пусть площадь этой комнаты равна 20 м2, тогда мощность батареи равна 20×100 или 2000 Вт. Если в комнате есть балкон, значение увеличивают еще на 20%.

Если требуется узнать, сколько секций батарей нужно на квадратный метр, полученное значение делят на мощность одной секции и получают необходимое число секций для эффективного обогрева конкретного помещения. Используя уже рассчитанное значение для определения количества секций чугунной батареи отопления, получится 2000/160=12,5 секций. Округляют число обычно в большую сторону, значит, необходим 13-секционный чугунный радиатор.

В помещениях, где теплопотери не велики, допустимо выполнять округление в меньшую сторону. На кухне, например, работает плита, которая будет дополнительным средством отопления.

В таблице представлены готовые значения для стандартных помещений различной площади:

Площадь, м2 5-6 7-9 10-12 12-14 15-17 18-19 20-23 24-27
Мощность, Вт 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2500

По объёму

Если потолки значительно выше 2,7 м, например 3,5 м, следует использовать в подсчетах формулу, которая учитывает этот показатель помимо площади помещения. Определено, что для отопления 1 м3 в панельном доме требуется 34 Вт, в кирпичном – 41 Вт, поэтому формула приобретает следующий вид:

Q=S×h×41(34)

Вместо h подставляют высоту потолков в метрах, вместо S – площадь, аналогично предыдущей формуле. Q – искомая мощность радиатора отопления. Предположим, что нужно выполнить расчет для комнаты 20 м2 с высотой потолков 3,5 м в панельном доме. Получаем: 20×3,5×34=2380 Вт. Делим мощность 160 Вт, чтобы рассчитать количество секций радиатора отопления: 2380/160=14,875. Необходима 15-секционная батарея.

Помещение нестандартное

При утепленных наружных и внутренних стенах радиаторов может быть меньше

Более сложные расчеты с учетом второстепенных параметров необходимы, если стены помещения контактируют с улицей, окна выходят на северную сторону или стены недостаточно хорошо утеплены. Также множество других параметров учитывает формула вида:

Q = S×100×А×В×С×D×Е×F×G×H×I×J

Основа остается прежней, это S×100. Другие составляющие формулы – повышающие и понижающие поправочные коэффициенты, в зависимости от ряда особенностей помещения.

А позволяет учесть теплопотери при наличии уличных стен:

  • если внешняя стена одна (это стена с окном) – k=1;
  • две внешних стены (угловая комната) – k=1,2;
  • три стены контактируют с улицей – k=1,3;
  • четыре стены – k=1,4.

B используется для расчета тепловой энергии, в зависимости от того, на какую сторону света выходят окна комнаты. Когда оконный проем расположен на северной стороне, солнце не заглядывает в окна вообще, восточное помещение недополучает солнечную энергию, потому что лучи на восходе еще недостаточно активны. В этих случаях k=1,1. Для западных и южных комнат этот коэффициент не учитывают или считают его равным единице.

С учитывает способность стен удерживать тепло. За единицу приняты стены в два кирпича с поверхностным утеплителем, в роли которого могут выступать, например, плиты полистирола.

Для стен, теплоизолирующие свойства которых, согласно расчетам, выше, используется k=0,85, для стен без утепления k=1,27.

D позволяет рассчитать мощность радиатора с учетом климата. Средняя температура наиболее холодной декады января учитывается при расчете:

  • температура опускается ниже -35°C, k=1,5;
  • составляет от -35°C до -25°С – k=1,3;
  • если опускается до -20°C и не ниже – k=1,1;
  • не холоднее -15°C – k=0,9;
  • не ниже -10°C – k=0,7.

E – это высота потолков. Для помещений с высотой потолков до 2,7 м k=1, т.е. он совершенно не влияет на результат. Другие значения представлены в таблице:

Высота потолков, м 2,8-3 3,1-3,5 3,6-4 >4,1
k(E) 1,05 1,1 1,15 1,2

F

– коэффициент, который позволяет учесть в расчетах тип помещения, расположенного сверху:

  • неотапливаемый чердак или любое другое помещение без отопления – k=1;
  • утепленный чердак или кровля – k=0,9;
  • помещение с отоплением – k=0,8.

G изменяет итоговое значение в соответствии с типом остекления:

  • стандартные деревянные двойные рамы – k=1,27;
  • стандартный стеклопакет – k=1;
  • двойной стеклопакет – k=0,85.

H – учитывает площадь остекления. Если окна большие, через них проникает больше солнца, оно интенсивнее нагревает предметы и воздух в комнате. Предварительно необходимо разделить S окон на S комнаты. Полученное значение следует оценить по таблице:

Sокон/Sпомещения <0,1 0,11-0,2 0,21-0,3 0,41-0,5
k(H) 0,8 0,9 1 1,2

I определяют согласно схеме подключения радиаторов.

Подключение по диагонали:

  • вход горячего теплоносителя сверху, выход остывшего теплоносителя снизу – k-1;
  • вход снизу, а выход сверху – k= 1,25.

С одной стороны:

  • горячий теплоноситель сверху, остывший – снизу – k=1,03;
  • горячий – снизу, остывший – сверху – k=1,28;
  • горячий и остывший снизу – k=1,28.

На две стороны: горячий и остывший теплоноситель снизу – 1,1.

J – нужно использовать, если радиатор частично или полностью скрыт подоконником или экраном:

  • полностью открыт – k=0,9;
  • сверху подоконник – k=1;
  • в бетонной или кирпичной нише – k=1,07;
  • сверху располагается подоконник, а с фронтальной части экраном – k=1,12;
  • со всех сторон закрыт экраном – k=1,2.

Остается подставить в формулу все числа и рассчитать результат.

Двухкамерные стеклопакеты с аргоновым наполнителем хорошо удерживают тепло

Предположим, что нужно рассчитать мощность радиатора для комнаты:

  • на втором этаже двухэтажного дома с утепленным чердаком сверху;
  • площадью 23 м2;
  • площадью остекления 11,2 м2;
  • с двойными стеклопакетами;
  • с полностью открытым монтажом радиатора;
  • с двумя внешними стенами;
  • с окнами, выходящими на восток;
  • с высотой потолков 3,5 м;
  • со стенами в два кирпича без утепления;
  • с односторонним нижним подключением радиаторов;
  • средней температурой самой холодной декады января от -25°C до -35°C.

Подставляем значения в формулу 23×100×1,2×1,1×1,27×1,3×1,1×0,9×0,85×1,2×1,28×0,9=5830,91 Вт. Вычислим количество секций 5831/160=36,44. Это количество лучше разбить на две или три батареи, обязательно расположив хотя бы одну на внешней стене, даже если там нет окна.

Как учитывать эффективную мощность

Эффективная и расчетная мощность не одно и то же. Даже если подсчеты выполнены верно, теплоотдача может быть ниже. Происходит это из-за слабого температурного напора. Положенная мощность, заявленная производителем, обычно указывается для температурного напора в 60°C, а в реальности он нередко составляет 30-50°C. Это происходит из-за низкой температуры теплоносителя в контуре. Чтобы определить эффективную мощность батареи, необходимо ее теплоотдачу умножить на температурный напор в системе, а затем разделить на паспортное значение.

Температурный напор определяют по формуле Т=1/2×(Тн+Тк)-Твн, где

  • Тн – температура теплоносителя на подаче;
  • Тк – температура теплоносителя на выводе;
  • Твн – температура в комнате.

Производитель за Тн принимает 90°C; за Тк – 70°C, за Твн – 20°C. Реальные значения могут сильно отличаться от исходных. На случай экстремально низких температур необходимо прибавить 10-15% мощности.

Рекомендуется предусмотреть возможность ручной или автоматической регулировки подачи теплоносителя в каждый радиатор. Это позволит регулировать температуру во всех помещениях, не расходуя лишнюю тепловую энергию.

Способы корректировки расчета

Полученное значение требуемой мощности батареи можно и нужно корректировать в большую или меньшую сторону, поскольку теплопотери могут увеличиваться из-за наличия балкона, естественной вентиляции, подвала внизу и компенсироваться за счет установленной системы теплого пола, теплого плинтуса, плиты или полотенцесушителя.

Точный метод расчета

Довольно точный метод расчета с учетом большинства значимых параметров производится по формуле, представленной выше. Однако можно посчитать мощность радиатора еще точнее с помощью специализированного калькулятора. Достаточно подставить известные значения.

Примерный расчет

При центральном отоплении секций радиаторов должно быть больше расчетного количества

При примерных расчетах теплопотери составят:

  • через систему отопления и естественную вентиляцию – 20-25%;
  • через потолок, примыкающий к кровле – 25-30%;
  • через стены – 10-15%;
  • через примыкания – 10-15%;
  • через подвал – 10-15%;
  • через окна – 10-15%.

Автономное отопление, работающее в коттеджах и частных домах эффективнее централизованного.

Эффективность работы системы также зависит от ее особенностей. Двухтрубная более эффективна, чем однотрубная, поскольку в последней каждый последующий радиатор получает все более и более остывший теплоноситель. Например, при наличии шести батарей в системе, расчетное количество секций для последней из них необходимо будет увеличить на 20%.

Точные расчеты с учетом требований СНиП выполняются профессионалами. Упрощенные варианты расчетов можно выполнить самостоятельно и этого вполне достаточно для определения необходимой мощности батарей отопления в коттедже или отдельной квартире. Важно лишь тщательно проверить все данные, чтобы не допустить ошибок.

Расчет радиаторов отопления на квадратный метр: варианты - Учебник сантехника

Эта статья о том, на какое количество квадратов вычислена одна секция радиатора. Мы узнаем, как вычислить количество секций при известной площади помещения, и определим, какие конкретно дополнительные факторы воздействуют на потребность дома либо квартиры в тепле.

Несложный расчет по площади

Вариант 1

В первом приближении количество радиаторов на квадратный метр возможно подсчитать по несложной схеме: одна секция отапливает 2 м2 жилого помещения. Значит, для помещения площадью 20 м2 достаточно батареи в десять секций.

Инструкция предельно несложная, доступная и дающая очень неточный итог. Обстоятельства?

Пожалуйста:

  • В соответствии с советским СНиП для умеренной климатической территории мощность радиатора на квадратный метр должна быть равна 100 ваттам. Разрешите задать вопрос, глубокоуважаемый читатель: для какой части России характерен умеренный климат? очевидно не для всей, не так ли?

Справка: расход тепла через ограждающие конструкции при однообразной структуре утепления пропорционален разнице температур с улицей. При +20 в помещении потребность в тепле для уличной температуры в 0 и в -40 будет различаться ровно в три раза.

  • Приведенная схема расчета подразумевает, что секция радиатора отдает 200 ватт тепла. В это же время такая теплоотдача характерна только для алюминиевых и биметаллических батарей отопления при температуре теплоносителя в 90 градусов. Согласитесь, что то, сколько квадратов отапливает одна секция алюминиевого радиатора в совершенных условиях, будет достаточно храбрым распространить на все виды отопительных устройств.

Вариант 2

Более надежный итог мы возьмём, в случае если разобьем вычисления на два этапа:

  1. Сначала вычислим потребность в тепле для помещения с учетом климатической территории,
  2. После этого отыщем нужное количество секций отопительных устройств с учетом их настоящей теплоотдачи.

Потребность в тепле на квадратный метр для различных климатических территорий такова:

Регион Потребность в тепле, ватты/м2
Краснодарский край 70
Столичная область 120
Новосибирская область 150
Хабаровский край 160
Чукотка, Якутия 200

А вот усредненные значения теплоотдачи различных отопительных устройств для комнатной температуры +90 и температуры теплоносителя +20:

Тип радиатора Тепловой поток, ватт/секция
Алюминиевый 200
Биметаллический 180
Чугунный 160
Металлический 120

Уточним: расчет металлических радиаторов отопления по квадратуре помещения с применением приведенной номинальной мощности даст сколь-нибудь правильный итог лишь для трубчатых секционных устройств. При панельных конвекторов и радиаторов отопления возможно ориентироваться только на их паспортные характеристики.

Давайте как пример своими руками выполним расчет металлических радиаторов отопления на квадратный метр и на всю площадь помещения для 20-метровой помещения в Якутске.

  • Одна секция трубчатой батареи способна отапливать 120/200=0,6 м2 помещения.
  • Неспециализированная потребность в тепле для помещения составит 20*200=4000 ватт, что соответствует 4000/120=33 (с округлением) секциям.

Расчет по объему

В некоторых случаях вопрос о том, какое количество секций радиатора на квадратный метр нужно для отопления, всецело лишен смысла.

В то время, когда как раз?

  1. При нестандартной высоте потолков. Отоплению предстоит прогреть целый количество жилого помещения, согласитесь, что данный количество будет заметно различаться при высоте потолков в 2,5 и в 4,5 метра.

  2. При качестве утепления, заметно отличающемся от рекомендованного отечественными строительными нормами. Значение в 100 ватт/м2 было актуально для типовых проектов домов советской эры, современные энергоэффективные здания кроме того при стандартной высоте потолков требуют не более 60 Вт/м2.

Вариант 1

Первая схема расчетов подходит для помещений с нестандартной стандартным утеплением и высотой потолков.

  • На кубометр объема помещения берется 40 ватт тепловой мощности,
  • Для угловых и торцевых помещений в многоквартирном доме употребляется коэффициент 1,2, для крайних этажей — 1,3, для отдельностоящих частных домов — 1,5,
  • Окно додаёт к теплопотерям 100 ватт, ведущая на улицу дверь — 200,

  • Вводится региональный коэффициент (0,7 — 2,0 в зависимости от климатической территории).

Давайте еще раз вычислим потребность в тепле нашей помещения в Якутске, уточнив, что высота потолка в ней образовывает 3,2 метра, помещение расположена на первом этаже и имеет два окна.

  1. Количество при площади 20 м2 составит 20*3,2=64 м3.
  2. Умножаем количество на базовые 40 ватт/м3: 64*40=2560.
  3. Первый этаж увеличивает теплопотери через перекрытие: 2560*1,3=3328.
  4. Два окна додают к этому значению 200 ватт. 3328+200=3528.
  5. Климат Якутска (средняя температура января -38С) заставляет применять большое значение регионального коэффициента: 3528*2=7056.

Пересчитав эту мощность в количество секций алюминиевых батарей, мы придем в состояние легкой паники: для отопления нужно 35 секций! И это в совершенных условиях.

Вариант 2

На практике, в случае если тепловую мощность вычислить по квадратуре — радиаторов отопления окажется через чур много для площади помещения. Дело в том, что большая цена источников энергии заставляет строителей улучшать уровень качества теплоизоляции зданий.

Для помещений с произвольной нестандартным утеплением и высотой потолков употребляется следующая формула расчета тепловой мощности:

Q=V*Dt*k/860.

В ней:

  • Q — мощность в киловаттах,
  • V — количество в кубометрах,
  • Dt — расчетная отличие температур с улицей (дельта между санитарной нормой температуры в помещении и средним минимумом зимы),
  • k — коэффициент степени утепления.

Значения k берутся равными:

  • Для зданий с тройным энергосберегающим остеклением и наружной пенопластовой либо минераловатной шубой — 0,6-0,9,
  • Для кирпичных к себе с толщиной стен 500 мм и двойным остеклением — 1-1,9,
  • Для кирпичных строений с толщиной стен 250 мм и остеклением в одну нитку — 2-2,9,
  • Для неутепленных строений — 3-4.

Для наших условий:

  1. Количество помещения нами уже вычислен и равен 64 м3,
  2. Dt = 22 — (-41,5) = 63,5 С,
  3. Коэффициент утепления для всех новых домов, строящихся в условиях Крайнего Севера, возможно смело брать равным 0,6 — 0,8.
  4. Расчет получает вид Q=64*63,5*0,6/860=2,84 КВт.

Заключение

Какая из схем расчетов покажется читателю наиболее подходящей для его условий — решать ему. Дополнительную тематическую данные возможно взять, просмотрев прикрепленное видео в данной статье. Удач!

Загрузка...

Расчет количества секций радиаторов отопления по площади, по объему

Каждый человек хотя бы раз в жизни сталкивается с проблемой организации отопления своего жилища. Это может быть связано со строительством дома, ремонтом приобретенной квартиры или необходимостью исправления уже существующей системы отопления.

Технология пайки ПВХ-труб позволила отказаться от коммуникаций, выполненных с использованием стальных конструкций. Эта технология также сделала возможным отказ от трудоемких процессов газосварки, позволила выполнять многие работы по водоснабжению, отоплению и водоотведению своими силами.

Если возникает необходимость выполнить работы по отоплению помещения своими руками, встает вопрос о том, как произвести расчет радиаторов отопления. Для этого потребуется решение сложного комплекса задач, среди которых выбор схемы отопления, определение подходящего материала радиатора, оценка помещения и многие другие факторы, влияющие на конечный результат расчета.

Верность принятых решений будет ясна при начале эксплуатации системы в отопительный период. Как избежать ненужных затрат и обеспечить комфорт в помещении в холодное время года, а также какие факторы нужно учесть, проектируя систему отопления, рекомендуется выяснить заблаговременно.

Не забудь поделиться с друзьями!

Содержание статьи

Как рассчитать количество радиаторов

Расчет количества радиаторов отопления можно сделать тремя способами:

  1. Определение необходимой системы отопления исходя из площади отапливаемого помещения.
  2. Расчет нужных секций радиатора исходя из объема помещения.
  3. Наиболее сложный, но в тоже время самый точный метод расчета, который учитывает максимальное число факторов, влияющих на создание комфортной температуры в помещении.

Прежде чем остановиться на вышеприведенных способах расчета, нельзя обойти вниманием и сами радиаторы. Их способность передать тепловую энергию носителя окружающей среде, а также мощность, зависят от материала, из которого они изготовлены. Кроме того, радиаторы отличаются по стойкости (способности противостоять коррозии), имеют разное максимально допустимое рабочее давление и массу.

Так как батарея состоит из набора секций, необходимо учитывать виды материалов, из которых изготавливают радиаторы, знать их положительные и отрицательные качества. От выбранного материала будет зависеть, сколько секций батареи потребуется установить. Сейчас можно выделить 4 вида радиаторов отопления, представленных на рынке. Это чугунные, алюминиевые, стальные и биметаллические конструкции.

Чугунные радиаторы прекрасно аккумулируют тепло, выдерживают высокое давление и не имеют ограничений по виду теплоносителя. Но при этом они отличаются большим весом и требуют особого внимания к крепежу. Стальные радиаторы имеют меньшую массу по сравнению с чугуном, работают на любом давлении и являются самым бюджетным вариантом, но коэффициент теплоотдачи у них ниже, чем у всех остальных батарей.

Алюминиевые радиаторы прекрасно отдают тепло, они легкие, имеют приемлемую цену, но плохо переносят высокое давление отопительной сети. Биметаллические радиаторы взяли лучшее от стальных и алюминиевых радиаторов, но цену имеют самую высокую среди представленных вариантов.

Считается, что мощность одной секции чугунной батареи равна 145 Вт, алюминиевой — 190 Вт, биметаллической — 185 Вт и стальной — 85 Вт.

Большое значение имеет способ, при помощи которого конструкция подключена к отопительной сети. Расчет мощности радиаторов отопления напрямую зависит от способов подачи и отвода теплоносителя, и этот фактор тоже влияет на количество секций радиатора отопления, необходимых для нормального обогрева заданного помещения.

Расчет на площадь

Этот метод можно назвать самым простым, усредненным способом расчета нужного числа батарей в помещении. Он позволяет быстро определить нужное число секций радиатора отопления.

Расчет по площади подразумевает, что в стандартном жилом помещении, расположенном в средней климатической зоне, на 1 м² площади необходимо 100 Вт тепловой мощности. Путем перемножения площади помещения на необходимую теплоотдачу получаем общую мощность батареи, которую нужно установить в этой комнате.

Определившись с материалом, из которого будет изготовлена конструкция, и зная мощность одной секции, можно легко вычислить необходимое количество. К примеру, для отопления помещения площадью 24 м² нам понадобится: 24 м² х 100 Вт/190 Вт (мощность одной алюминиевой секции) = 2400/190 = 12,63 секции алюминиевого радиатора. Округление всегда проводим в большую сторону и получаем 13 секций в батарее.

Производитель указывает вес одной секции, объем теплоносителя в ней и линейные параметры. Из этих данных определяются габаритные размеры самой батареи и ее масса, но при этом нужно приплюсовать вес рабочего теплоносителя.

Необходимо учитывать, что расчет мощности на квадратный метр помещения не отличается высокой точностью. Разная высота потолков подразумевает и разный объем воздуха, который потребуется нагреть. Чтобы учесть эту величину, лучше использовать следующий метод расчета.

Расчет по объему помещения

Этот метод учитывает большее число параметров, но в результате тоже дает усредненные показатели. Он строится на норме СНиПа, согласно которой на обогрев 1 м³ помещения необходим 41 Вт тепловой мощности батареи отопления.

Перемножив высоту потолков комнаты на ее площадь и полученную величину умножив на 41 Вт, можно получить требуемую мощность батареи. После выполнения подсчетов согласно вышеприведенной формуле и выбора материала, из которого изготовлена секция радиатора, определяют нужное значение.

Пример расчета

Перечисленные методы не учитывают индивидуальные особенности каждого дома, климатическую зону, способ монтажа батареи и другие важные факторы, которые могут существенно повлиять на конечный результат. Если необходимо точно определить мощность радиатора отопления, требуется учесть поправочные коэффициенты, которые содержат в себе эти факторы. Для выполнения расчета рекомендуется использовать следующие поправочные коэффициенты:

  1. А1 — учитывает теплопотери через окна помещения. Величина коэффициента А1 колеблется в пределах от 1,27 до 0,85, где первое значение соответствует стандартному окну с двумя стеклами, а 0,85 — пластиковому окну с тройным стеклопакетом.
  2. А2 — учитывает теплопотери через стены помещения и зависит от материалов стен. А2 принимаем равным 1,27 при низкой теплоизоляции и 0,85 при хорошей. Единица будет соответствовать средней степени потери тепла через стены.
  3. А3 — учитывает климатическую зону и низкую температуру окружающей среды. Этот коэффициент находится в пределах 1,5 (зимы с температурами -40 °С и ниже) и 0,7 (температура зимой не падает ниже -10 °С).
  4. А4 — учитывает процент остекления относительно общей площади всех наружных стен помещения. Значения этого коэффициента лежат в диапазоне от 1,2 (50% окон) до 0,8 (окна занимают 10% площади внешних стен).
  5. А5 — эта величина учитывает число наружных стен в одном помещении. 1,1 — одна стена и 1,4 — четыре стены помещения, которые контактируют с открытым пространством.
  6. А6 — позволяет учесть температуру помещения, находящегося сверху. Если величина 1,0 — это неотапливаемое помещение, а 0,8 — хорошо отапливаемая жилая квартира.
  7. А7 — т. к. общая формула будет базироваться на расчете необходимых секций радиатора на единицу площади, то данный коэффициент учитывает высоту отапливаемого помещения. При высоте потолков 2,5 м принимаем поправочный коэффициент, равный 1,0. При высоте в 3,2 м он равен 1,1, а при высоте свыше 4 м — 1,2 и более.

Конечная формула точного расчета тепловой мощности, необходимой для обогрева помещения, будет выглядеть так: P= S*100*A1*A2*A3*A4*A5*A6*A7, где

  • P — тепло в Вт, необходимое для обогрева помещения;
  • 100 — число Вт на единицу площади (Вт/м²),
  • А1-А7 — поправочные коэффициенты.

Расчет мощности батарей в комнате панельного многоэтажного дома в средней полосе РФ при площади 20 м² и одном стандартном пластиковом окне будет выглядеть так: Р=20 *100*1*1,15*1*1*1,1*0,8*1=2024 Вт.

Если в данную комнату планируется устанавливать чугунные радиаторы, то 2024 Вт / 145 Вт = 13,9 шт., округляем до 14 шт.

Возможна ли экономия

Организация отопления в доме — дело затратное, но сэкономить при расчете секций возможно. Вышеприведенные методы используют усредненные данные по мощности одной секции. Большой ассортимент радиаторов отопления от разных производителей и разница в типоразмерах могут сильно повлиять на нужное количество батарей. Для этого надо уточнить в магазине паспортную мощность нужного образца и использовать в расчете указанные данные.

Существенная экономия возможна при выборе рационального подключения батареи к системе отопления. Указанные паспортные величины подразумевают КПД собранной батареи 100%, а в реальности разные виды подключения могут существенно снизить этот показатель.

При учете максимально точных данных по отапливаемому помещению и характеристик от производителя по указанному виду батареи можно рационально использовать финансовые вложения, избежав приобретения лишних секций радиатора.

Калькулятор отопления по площади помещения: расчет секций онлайн

На чтение мин. Просмотров 513 Обновлено

Чтобы правильно решить эту задачу, и определить сколько нужно секций радиаторов отопления (биметаллических, стальных, чугунных и т.д.), необходимо произвести достоверный расчёт, исходя из площади помещения с использованием расположенного ниже онлайн калькулятора.

Укажите в онлайн калькуляторе схему подключения радиаторов

При строительстве любого здания, важный момент отводится расчёту мощности радиаторов отопления, и определению размера теплообменника. Такая же проблема возникает и у владельцев жилья, при необходимости замены батарей.

В статье мы постараемся разобраться в этом вопросе — расскажем о всех видах конвекторов, а так же, произведём расчёт производительности радиатора отопления по площади, без калькулятора, по формуле.

Специфика расчёта отопления

Распространённая конструкция для обогрева зданий — радиатор отопления, имеющий стандартные промежутки между отсеками — 50 см. На теплоотдачу одной секции влияет материал изготовления:

  • чугун — 120 Вт;
  • сталь — 90;
  • алюминий — 180;
  • биметаллический материал — 190.

Но данные величины средние, и в жизни на них влияют условия эксплуатации, размер помещения и градус нагрева воды на подаче и выходе, при его понижении уменьшается теплоотдача.

Поэтому, чтобы провести расчёт теплоотдачи  радиатора отопления в конкретных условиях, требуется знать температурный напор в магистрали — это значение разницы температур воздуха в комнате и отопительного прибора.

Температура в устройстве является среднеарифметическим показателем подачи и обратки. Температурный напор можно высчитать при помощи онлайн-калькулятора, или по формуле

DT = (T подачи + T обратки) / 2-T помещения, где:

DT — температурный напор

В паспорте к прибору указана цифра расчётного перепада температуры, она находится рядом с мощностью. К примеру: производительность 2000 Вт, 90/70 (подача и обратка). То есть, при охлаждении воды с 90 до 70 градусов, тепловая мощность конвектора составляет 2000 Вт.

При установке такого устройства на низко или среднетемпературную систему, отдача тепла будет ниже заявленной, и её следует пересчитать. Это можно сделать с помощью онлайн-калькулятора, или по формуле:

Pf=Pn x (DTf / DTn) в степени 1/3, где:

  • Pf и Pn — фактическая и нормативная тепловая мощность в Вт;
  • DTf и Dtn — фактический и нормативный температурный напор.

В отапливаемом помещении показатель нормативного напора соответствует 20 градусам.

Средний показатель потребления тепла 1 метром квадратным 60 — 150 киловатт, на него влияют климатические условия и этаж, на котором находится обогреваемая комната. Если вы не укажите это значение в поле «Ориентировочная теплоэнергия на 1 м2», калькулятор возьмёт среднее — 100 Ват.

Виды теплообменников

Радиатор отопления — устройство, состоит из секций объединённых в единый прибор, по которым движется нагретый теплоноситель — чаще вода. Отсек — элемент батареи, обычно литая двухтрубчатая конструкция, способный излучать тепло, которое передаётся окружающему воздуху, что позволяет создавать комфортную атмосферу в квартире.

По своей конструкции приборы отопления бывают: панельные и секционные. Встречаются так же регистры — трубчатое изделие с большим диаметром, или фигурный змеевик (полотенцесушитель в ванной), они врезаются в систему.

Обогревательные приборы бывают: стальные, чугунные, алюминиевые, медные. Чугунные изделия, которые мы привыкли видеть в наших домах, нуждаются в окраске, для придания хорошего внешнего вида.

К сведению! Есть конвекторы электрические — это корпус с нагревательным элементом внутри, который оснащён термостатом имеющим градусную шкалу и светодиоды.

Чугунные

Изделия из чугуна — самые распространённые, у них простая форма и дизайн. Они бывают навесные и на ножках.

Изготавливаются путём литья. Это массивные конструкции, долго хранящие тепло, в плане эксплуатации они наиболее выгодные.

Плюсы:

  • хорошо передают тепло;
  • устойчивы к коррозии;
  • долговечны, служат не менее 30 лет;
  • не привередливы к качеству воды.

Минусы:

  • тяжёлые, сложны в установке;
  • плохой дизайн.

Стальные

Теплообменники из стали бывают панельными и трубчатыми. 

Панельные модели изготавливаются из металла толщиной 1,5 мм, поэтому обладают небольшой тепловой ёмкостью. Это качество позволяет быстро производить регулировку температуры. Они эффективны в работе, их КПД достигает 75%. К плюсам так же относится не высокая стоимость и простая эксплуатация. Недостаток — плохая устойчивость к коррозии.

Трубчатые разновидности имеют все плюсы панельного типа, но в отличие от них, обладают большим уровнем давления 9 — 16 бар, у первых 7 — 9. А тепломощность (120 — 1600 Вт), и нагрев воды (120), у обеих моделей равный.

По размеру (длине), ассортимент стальных радиаторов большой, это позволяет подобрать их для любой площади.

Алюминиевые

Теплообменники из алюминия рекомендованы для частных строений с автономным теплоснабжением. Для использования в централизованном отоплении эта модель не предназначена, так как подвержена воздействию не качественного теплоносителя. На российском рынке представлена компанией «Рифара».

Алюминиевые батареи бывают литыми и экструзионными:

  • литые — имеют несколько отсеков, они прочные, с более толстыми стенками и широкими каналами для воды;
  • экструзионные — по технологии производства, прибор выдавливается из алюминиевого сплава механическим путём, получается цельное изделие, при этом, число отсеков увеличить нельзя.

Все батареи из алюминия обладают высокой тепловой отдачей, они лёгкие и простые в монтаже. Внешне смотрятся презентабельно. По показателям давления и температурного уровня, их можно приравнять к стальным изделиям.

Слабые места у таких устройств — стыки отсеков с трубными соединениями, с истечением срока возможны протечки. Кроме того, они не являются ударопрочными. Срок службы всего 3 — 5 лет.

Биметаллические

Биметаллический теплообменник — трубчатый стальной сердечник и алюминиевый корпус. Он прочный и надёжный, способный выдерживать высокое давление. Несмотря на низкую инертность, имеет повышенную теплоотдачу, при небольшом расходе воды. Внешне выглядит  презентабельно, и в уходе не сложен.

Основной минус — высокая цена.

Медные

Медь, для изготовления теплообменников используется давно, но широкое применение такие модели получили недавно. Так как, для обогревательных систем требуется рафинированный вид меди, а по новым технологиям его производство стало недорогим.

При одинаковых технических показателях с другими моделями, они весят меньше, а теплоотдача выше. Данное свойство существенно снижает затраты на электричество.

Медь имеет повышенную механическую прочность, поэтому трубы можно использовать в сочетании с водой нагретой до 150 градусов, при давлении 16 атмосфер.

Какой радиатор выбрать

Прежде чем приобретать элементы отопительного устройства, нужно знать из чего состоит вся система. В стандартную систему отопления входит:

  • котёл — это может быть электрокотёл, или работающий на газе или твёрдом топливе;
  • батарея;
  • трубы;
  • электрический насос, если он предусмотрен по проекту;
  • расширительный бочок.

На расчёт батарей для отопления любой площади, и их подбор влияет:

  1. Рабочее давление — его максимум;
  2. Мощность;
  3. Конструкция устройства.

Кроме того, потребуется проведение расчёта количества секций радиатора отопления на 1 м2, с учётом числа обогреваемых помещений. Это возможно сделать с применением формулы или прибегнув к помощи калькулятора.

Способы расчёта секций радиатора по площади помещения без калькулятора

Теплотехнические расчёты по объёму помещения в строительной отрасли — считаются наиболее сложными. Для расчёта количества секций радиатора: биметаллических, алюминиевых или чугунных — не важно, можно прибегнуть к помощи онлайн-калькулятора, или сделать вычисления с применением формулы:

  1. По площади помещения;
  2. По теплопотерям.

Первый способ проведения расчётов количества секций отопительного прибора, без использования калькулятора, по формуле, выглядит так:

k = P1/P2, где:

  • P1 — необходимый уровень мощности в Вт;
  • P2 — теплоотдача одного отсека в Вт.

Чтобы рассчитать показатель суммарной мощности, для обогрева всей квартиры, необходимо перемножить норму 1 м3 с площадью здания. Но в нормативной документации нет таких норм, и используются приблизительные значения для расчётов. Если дом из кирпича — 0,037 квт на 1 м3, панельный — 0,041 квт/м3, для деревянных используется меньшее значение.

Кроме того, в зависимости от способа подключения прибора применяются поправки:

  1. Для одностороннего:
  2. нагрев и возврат снизу — 1,28;
  3. подача сверху, а возврат снизу — 1,03.
  4. Для двухстороннего:
  5. нагрев и возврат снизу с обеих сторон — 1,13;
  6. подача и обратка снизу с одной стороны — 1,28.
  7. Для диагонального:
  8. нагрев и возврат снизу — 1,00;
  9. подача сверху, а возврат снизу — 1,25.

Второй способ расчёта без помощи калькулятора, по формуле с учётом теплопотерь.

k = Q / P2, где:

  • Q — теплопотери в Вт;
  • P2 — тепловая отдача одного отсека в Вт.

Мощность одной секции отражена в таблице:

ВидТеплоотдача отсека в зависимости от осевого промежутка
Стальной85 – 120
Чугунный100 – 160
Алюминиевый140 – 185
Биометрический150 – 210

Произвести расчёт числа отсеков батареи, для отопления частного дома, можно следующим образом.

N = S/t*100*w*h*r, где:

  • N — число отсеков;
  • S — размер здания;
  • t — теплоэнергия, которая нужна для отапливания помещения;
  • w — индекс, в нём учитывается площадь и модель окон, обычного вида — 1,1, или пластиковые с двойными стеклами — 1;
  • h — высота потолка: до 2,7 м — 1, от 2,7 до 3,5 м — 1,5;
  • r — поправочное значение, оно зависит от количества уличных стен: угловая комната — 1, иной тип — 1.

В зависимости от площади, расчёт производительности радиатора отопления  на квадратный метр определяется согласно формуле:

               t = S*100 Вт, где

  • 100 Вт — тепло, необходимое для отапливания 1 м2 комнаты.

На эффективность отопительной системы влияет много факторов. Необходимо точно производить  расчёты тепловой мощности и теплоотдачи отопительной системы, используемой для обогрева данной площади помещения.

Если вы не уверены, что сможете сделать вычисления правильно по формуле, то лучше использовать калькулятор, или обратиться за помощью к профессионалам.

Правильный расчет радиаторов отопления в доме

В вопросе поддержания оптимальной температуры в доме главное место занимает радиатор.

Выбор просто поражает: биметаллические, алюминиевые, стальные самых разных размеров.

Важно правильно рассчитать мощность и выбрать радиатор, чтобы впоследствии не было ошибок, которые могут поставить под угрозу не только функционирование радиаторов, но и здоровье Вас и Ваших близких.

Нет ничего хуже, чем неправильно рассчитанная необходимая тепловая мощность в помещении. Зимой такая ошибка может стоить очень дорого.

Тепловой расчет радиаторов отопления подходит для биметаллических, алюминиевых, стальных и чугунных радиаторов. Специалисты выделяют три способа, каждый из которых основан на определенных показателях.

Готовимся к зиме – расчет количества секций радиаторов отопления.

Здесь существует три метода, которые базируются на общих принципах:

  • стандартная величина мощности одной секции может варьироваться от 120 до 220 Вт, поэтому берется средняя величина
  • для корректировки погрешностей в расчетах при покупке радиатора следует заложить 20% резерв

Теперь обратимся непосредственно к самим методам.

Метод первый – стандартный

Исходя из строительных правил, для качественного отопления одного квадратного метра требуется 100 ватт мощности радиатора. Займемся подсчетами.

Допустим, площадь помещения составляет 30 м², мощность одной секции возьмем равной 180 ватт, тогда 30*100/180 = 16,6. Округлим значение в большую сторону и получим, что для комнаты площадью в 30 квадратных метров необходимо 17 секций радиатора отопления.

Однако, если помещение является угловым, то полученное значение следует умножить на коэффициент 1,2. В таком случае, количество необходимых секций радиаторов будет равно 20

Метод второй – примерный

Данный метод отличается от предыдущего тем, что основан не только на площади помещения, но и на его высоте. Обратите внимание, что метод работает только для приборов средней и большой мощности.

При малой мощности (50 ватт и менее) подобные расчеты будут неэффективны ввиду слишком большой погрешности.

Итак, если принять во внимание, что средняя высота помещения равна 2,5 метра (стандартная высота потолков большинства квартир), то одна секция стандартного радиатора способна обогреть площадь в 1,8 м².

Расчет секций для комнаты в 30 «квадратов» будет следующим: 30/1,8=16. Снова округляем в большую сторону и получим, что для обогрева данной комнаты нужно 17 секций радиатора.

Метод третий – объемный

Как видно из названия, подсчеты в этом методе базируются на объеме комнаты.

Условно принимается, что для обогрева 5 кубических метров помещения нужна 1 секция мощностью 200 ватт. При длине в 6 м, ширине 5 и высоте 2,5 м формула для расчета будет следующей: (6*5*2,5)/5 =15. Следовательно, для комнаты с такими параметрами нужно 15 секций радиатора отопления мощностью 200 ватт каждая.

Если радиатор планируется расположить в глубокой открытой нише, то количество секций нужно увеличить на 5%.

В случае, если радиатор планируется полностью закрыть панелью, то увеличение следует сделать на 15%. В противном случае будет невозможно добиться оптимальной теплоотдачи.

Прочитайте статью и узнайте как построить схему водяного отопления частного дома.

Вот здесь – все про то как выбрать радиатор отопления

Альтернативный метод расчета мощности радиаторов отопления

Расчет количества секций радиаторов отопления далеко не единственный способ правильной организации обогрева помещения.

Можно рассчитать мощность, необходимую для обогрева помещения и сопоставить ее с предполагаемой мощностью радиаторов отопления.

Посчитаем объем предполагаемой комнаты площадью 30 кв. м и высотой в 2,5 м:

30 х 2,5 = 75 куб.м.

Теперь нужно определиться с климатом.

Для территории европейской части России, а так же Белоруссии и Украины стандартом является 41 ватт тепловой мощности на кубический метр помещения.

Для определения необходимой мощности умножаем объем помещения на норматив:

75 х 41 = 3075 Вт

Округлим полученное значение в большую сторону – 3100 вт. Для тех людей, кто проживает в условиях очень холодных зим, данную цифру можно увеличить на 20%:

3100 х 1,2 = 3720 Вт.

Придя в магазин и уточнив мощность радиатора отопления, можно посчитать, сколько секций радиатора потребуется для поддержания комфортной температуры даже в самую суровую зиму.

Каждый специалист знает, что существует несколько способов подключения радиаторов отопления. Узнайте как выбрать оптимальный.

Как отопить дачу если нет магистрального газа? Есть очень простое решение – об этом можете прочитать по адресу: https://obogreem.net/otopitel-ny-e-pribory/obogrevateli/infrakrasny-e-obogrevateli-dlya-dachi.html.

Расчет количества радиаторов

Метод расчета представляет собой выдержки из предыдущих пунктов статьи.

После того, как Вы подсчитаете необходимую мощность для обогрева помещения и количество секций радиатора, Вы приходите в магазин.

Если число секций вышло внушительное (такое бывает в помещениях с большой площадью), то резонно будет приобрести не один, а несколько радиаторов.

Данная схема применима и к тем условиям, когда мощность одного радиатора ниже необходимой.

Но существует еще один быстрый способ посчитать количество радиаторов. Если в Вашей комнате стояли старые чугунные радиаторы с высотой около 60 см, и зимой Вы чувствовали в этом помещении себя комфортно, то посчитайте количество секций.

Полученную цифру умножьте на 150 Вт – это и будет необходимой мощностью новых радиаторов.

В случае выбора биметаллических или алюминиевых радиаторов, можете покупать их из расчета 1 к 1- на одно ребро чугунного радиатора 1 ребро биметаллического.

Разделение на «теплая» и «холодная» квартира давно уже пришло в нашу жизнь.

Многие люди сознательно не хотят заниматься выбором и установкой новых радиаторов, объясняя это тем, что «в этой квартире всегда будет холодно». Но это не так.

Правильный выбор радиаторов вкупе с грамотным расчетом необходимой мощности способен сделать тепло и уют за Вашими окнами даже в самую холодную зиму.

Сколько секций радиатора

  • Меню
  • Каталог
    • НАЗАД
    • Каталог
    • Радиаторы и комплектующие
    • Теплый пол водяной
    • Гидравлические разделители ( гидрострелки ) и коллекторные модули
    • Теплый пол электрический
    • Теплоносители и антифризы для систем отопления
    • Насосы и автоматика
    • Запорно-регулирующая арматура
    • Полипропиленовые системы
    • Металлопластиковые системы
    • Канализационные системы
    • Полиэтиленовые системы (ПНД)
    • Гибкая подводка
    • Фитинги

Характеристики образования и разрушения микроструктуры серого чугуна, восстановленного с помощью лазера

Технология ремонта, основанная на быстрой лазерной сварке, становится важным инструментом для эффективного ремонта оборудования из серого чугуна. Протокол лазерного ремонта был разработан с использованием порошков сплава на основе Fe в качестве материала. Проанализированы микроструктура и особенности трещиноватости отремонтированной зоны (RZ). Результаты показали, что регионально организованная RZ с хорошей плотностью и надежной металлургической связью может быть получена с помощью лазерного ремонта.Внизу RZ дендриты существовали в аналогичном направлении и простирались до вторичного RZ, заставляя зерна расти экстенсивно с наследованием изометрических зерен ближе к поверхности субстрата. Прочность основного материала из серого чугуна поддерживалась лазерным ремонтом. Базовый материал и RZ были объединены с высокой прочностью и устойчивостью к разрушению. Предотвращение и отклонение процесса растрескивания были проанализированы с использованием модели процесса растрескивания и показали, что общая трещиностойкость материалов увеличилась.

1. Введение

Большое количество чугунного оборудования широко применяется в промышленности, например, в энергоснабжении и производстве. Заметные трещины легко образуются на поверхности чугунного оборудования из-за перегрузки и усталости в рабочих условиях. Без своевременного ремонта трещины могут привести к выходу из строя или даже поломке оборудования, что ведет к огромным экономическим потерям. Однако из-за плохих сварочных характеристик чугуна традиционные подходы с большими тепловложениями, длительными циклами ремонта и плохой управляемостью процесса не могут удовлетворить требованиям совершенствования технологии ремонта [1–3].В последние годы технология ремонта, основанная на лазерном сплавлении, стала эффективным методом ремонта поверхностей. Технология ремонта лазерным плавлением отличается высокой концентрацией подводимого тепла, небольшой деформацией зоны термического влияния и подложки, а также отличной управляемостью и гибкостью процесса, что имеет большое значение при ремонте чугуна.

Проведены различные исследования в области лазерного ремонта. Донг исследовал проблемы процесса ремонта сложной и свободной криволинейной поверхности и изучил пути восстановления трехмерного лазерного восстановления [4]. Предложен алгоритм автогенерации путей восстановления на основе метода эквидистантных параллельных участков. Ма и его коллеги отремонтировали холодную пресс-форму с помощью лазерного ремонта, который продемонстрировал хорошую металлургическую связь между восстановленным слоем и подложкой [5]. Износостойкость восстановленного слоя на основе железа была значительно улучшена. В исследовании Ванга и др. Чашки из титанового сплава, используемые в авиационных двигателях, были успешно отремонтированы с помощью лазера без каких-либо точечных отверстий, трещин или других дефектов [6]. Кроме того, доказана возможность ремонта элементов конструкций из титановых сплавов импульсной лазерной наплавкой.Лазерный ремонт некоторых изношенных технических компонентов, таких как спеченный инструмент и лопатки турбин, также исследовался [7, 8]. Все ранее проведенные исследования позволили получить отремонтированный слой с хорошим сцеплением и пригодным для использования восстановлением отремонтированных компонентов. Хотя лазерный ремонт некоторого оборудования создал прочную основу для промышленного применения, исследования в области лазерного ремонта чугунных компонентов остаются ограниченными.

Был проведен ряд значительных исследований по улучшению поверхностных свойств чугуна путем лазерной модификации поверхности.Лазерная закалка серого чугуна была проведена Sridhar et al. [9]. В его экспериментах были получены различные микроструктуры обработанной поверхности с разной скоростью сканирования. Микротвердость и износостойкость упрочненного слоя значительно увеличились по сравнению с основным металлом. Характеристики растрескивания лазерной наплавки серым чугуном были изучены Луаном и др. разработаны схемы гашения трещин [10]. Серый чугун был обработан методом лазерной наплавки сплавом на основе Co Ocelík et al., и эксперименты показали, что параметры процесса настройки могут снизить количество дефектов и улучшить механические свойства [11]. Тонг и Чжоу изготовили множество негладких биомиметических устройств на сером чугуне с помощью лазерной наплавки и приобрели превосходную стойкость к термической усталости и износостойкость [12–14]. Эти работы направлены на модификацию поверхности чугуна и обеспечивают хорошую теоретическую основу и новые методы для лазерного ремонта. Поэтому использование лазера при ремонте чугунного оборудования целесообразно и необходимо.

Тепловые отклики подложки из серого чугуна являются основой процесса лазерного ремонта. Переходные и статические правила отклика подложки могут быть выявлены с помощью теоретического анализа и численных методов [15–17]. Однако для практического достижения и оптимизации процесса лазерного ремонта также необходимо определение переходных характеристик материала. Следовательно, характеристики микроструктуры и правила перехода первоначально анализируются с помощью экспериментов по лазерному ремонту.После процесса лазерного ремонта проводятся испытания на изгиб отремонтированных образцов для исследования состояния и прочности металлургической связи между RZ и подложкой. Влияние механизма разрушения под действием сосредоточенного напряжения изучается путем наблюдения за морфологией разрушения. Кроме того, обсуждается процедура растрескивания и правила, влияющие на прочность сцепления в RZ.

2. Эксперименты по лазерному ремонту и материалы

Схема экспериментальной системы по лазерному ремонту показана на рисунке 1.Поврежденная поверхность подложки была удалена небольшим количеством материала, чтобы сделать U-образную канавку, а затем был проведен многослойный ремонт для восстановления морфологии поверхности и удобства использования. Серый чугун обрабатывали лазером DL-HL-T5000 CO 2 (длина волны лазера 10,6 мкм м, максимальная выходная мощность 5 кВт) и многофункциональным станком с ЧПУ DL-LPM-IV, как показано на рисунке 2.



В процессе ремонта два слоя были отремонтированы по одному и тому же маршруту и ​​направлению лазерного сканирования.Дополнительные параметры лазерной обработки представлены в таблице 1. Чтобы расплавить две стороны канавки, радиус лазерного пятна должен быть установлен немного большей ширины, чем ширина U-образной канавки. Кроме того, мощность лазера второго слоя остается постоянной, поскольку первый слой может предварительно нагревать второй слой, а изменение мощности лазера требует времени. Скорость сканирования и радиус лазерного пятна во время ремонта второго слоя увеличиваются должным образом, чтобы сбалансировать подвод тепла.


Мощность лазера (Вт) Скорость сканирования (мм / мин) Радиус пятна (мм)

1-й слой
= От 2800 до 3200 = от 360 до 540 = от 3 до 4
2-й слой
= от 2800 до 3200

Серый чугун (HT250) выбран в качестве подлежащего ремонту материала подложки. Материал изготовлен из высокоуглеродистого многоэлементного сплава на основе железа, и его химический состав указан в таблице 2. Форма существования углерода HT250 - это зерно графита и многоэлементные соединения Fe-C. Поперечное сечение корродировано 4% ниталем, а микроструктура показана на рисунке 3. Микроструктура HT250 состоит из феррита, перлита, чешуйчатого графита и небольшого количества фосфидной эвтектики. Размер образца составлял около 50 мм × 40 мм × 8 мм. Перед ремонтом поверхности серого чугуна трещина была устранена.Чтобы имитировать операцию удаления трещин, на поверхности образца были изготовлены U-образные канавки толщиной от 3 до 4 мм и шириной 4 мм. Образцы шлифовали, полировали и очищали абсолютным спиртом и ацетоном, а затем сушили.


C Si Mn P S Fe

3,55 1,58 0,76 0. 09 0,08 Бал.


Порошок сплава был предварительно нанесен на U-образную канавку во время эксперимента по ремонту лазером. Порошок и прилегающий к нему материал подложки плавились одновременно под воздействием лазерного излучения. Принимая во внимание плохие сварочные характеристики серого чугуна, ремонтный материал должен иметь отличную смачиваемость с основанием, а теплофизические параметры должны быть хорошо согласованы.Самофлюсующийся порошок на основе железа был выбран в качестве наполнителя из-за схожего состава с серым чугуном и его низкой стоимости. Химический состав порошка на основе Fe размером 150 мкм от мкм до 250 мкм мкм и плотностью 2,8 г / см 3 до 4,8 г / см 3 представлен в таблице 3.


C Si Cr B Mn Mo P S Ni Fe

Fe314 0. 1 1 15 1 - - - - 10 Бал.
316L 0,03 0,8 16 - 2 2,4 0,03 0,02 12,5 Бал.

3. Характеристики микроструктуры зоны плавления

Отремонтированные образцы охлаждали при комнатной температуре и разрезали вдоль вертикального направления пути лазерного ремонта с помощью проволочного электроэрозионного станка DK7725.Плоскости сечения были отполированы и корродированы 4% раствором Nital. Микроструктуру поперечных срезов при различных обработках тепловым эффектом наблюдали и анализировали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) HITACHI S-4800 и оптического микроскопа (OM) MBA-1000 соответственно. Для удобства описания поперечное сечение образца было разделено на три зоны: зона термического влияния (HAZ), зона скрепления (BZ) и зона ремонта (RZ).

3.1. Зона теплового воздействия

HAZ находится между BZ и основанием.Температура нагрева ЗТВ находится между доэвтектической и эвтектоидной температурой, а микроструктура имеет только твердотельный фазовый переход во время процесса ремонта. На рис. 4 показана микроструктура ЗТВ под ОМ. Поскольку в ЗТВ нет образования ванны расплава, эта область имеет небольшое ослабление состава и инфильтрацию с зоной сцепления. Морфология микроструктуры ЗТВ в двух наборах остается неизменной. По сравнению с зоной соединения и RZ, температурный градиент HAZ невелик, а микроструктура, которая содержит много нерасплавленного графита, имеет мягкий переход. Примитивная микроструктура в нижней части ЗТВ состоит из большого количества перлита и незначительного количества феррита, тогда как состав микроструктуры в верхней части ЗТВ богат ферритом с некоторым игольчатым или скрытокристаллическим мартенситом и блочным цементитом при эвтектоидной температуре.

Согласно фазовой диаграмме Fe-C и характеристикам двунаправленного перехода микроструктуры, примитивный перлит в подложке начинает разлагаться на феррит и цементит, когда температура превышает точку эвтектоида, тогда как перлит превращается в аустенит.При непрерывном повышении температуры примитивный феррит превращается в аустенит, а некоторые углеродные элементы разлагаются на аустенит. Переход перлита в феррит не завершен из-за быстрого движения ванны расплава. Следовательно, ЗТВ имеет несбалансированную микроструктуру, включая нестабильный аустенит, перлит, феррит и графит. По мере прохождения ванны расплава температура опускается ниже точки эвтектоида. Аустенит начинает превращаться в феррит и расширяется за счет графита. Часть аустенита не может быть полностью преобразована и превращается в остаточный аустенит из-за высокой скорости охлаждения. После выделения из аустенита атом углерода неактивен в твердой фазе и практически не превращается во вторичный графит. Следовательно, атом углерода соединяется с соседним атомом железа во вторичный высокоуглеродистый цементит. Когда температура снижается до комнатной, образуется сложная микроструктура, состоящая из феррита, мартенсита, остаточного аустенита, цементита и графита, как показано на рисунке 4.

3.2. Зона облигаций

БЗ находится между ЗТВ и RZ. Пиковая температура в этой области может превышать точку эвтектики и относится к зоне микроплавления на краю ванны расплава. Микроструктура BZ имела очевидный переход, так как состав BZ ослабился и просочился под прямым воздействием ванны расплава. Степень переохлаждения БЖ была выше, чем у остальных участков. Кроме того, BZ находится под действием быстрого плавления, затвердевания и затухания материала. Таким образом, создается сложная микроструктура, как показано на рисунке 5. Фазы состава содержат ледебурит, игольчатый мартенсит, феррит, дендритный аустенит и блочный цементит. Сложные фазы вызваны наличием углерода. Большое количество графита растворяется в BZ, и углеродный элемент не может осаждаться в графит из-за переохлаждения. Следовательно, углеродный элемент растворяется в α -Fe и γ -Fe и образуется феррит и аустенит, соответственно.Некоторые углеродные элементы в сочетании с Fe дают цементит. Высокая скорость охлаждения превращает аустенит в эвтектический ледебурит с цементитом. Небольшое количество аустенита превращается в перлит и вступает в эвтектическую реакцию с цементитом с образованием вторичного ледебурита. Также присутствует нерасплавленный остаточный графит. Следовательно, в BZ формируется сложная многофазная микроструктура.

Аустенит на рис. 5 (а) сохраняет высокое содержание углерода в процессе быстрого охлаждения. Ni и , γ, -Fe могут образовывать бесконечный твердый раствор, который улучшает стабильность аустенита. Однако твердая механическая смесь, которая включает высокоуглеродистый мартенсит и ледебурит, также образуется из-за сильного растворения графита. Микроструктура 316L на Рисунке 5 (b) относительно однородна, содержит крошечный мартенсит, окружающий графит, и некоторое количество ледебурита, аустенита и цементита на границах зерен. Из состава BZ видно, что микроструктура Fe314 представляет собой смесь высокоуглеродистого мартенсита и ледебурита, которая больше похожа на HAZ. Однако микроструктура 316L в основном представляет собой крошечный игольчатый мартенсит, который сильно отличается от HAZ.Следовательно, переходная и связывающая функция Fe314 BZ намного лучше и очевидна, чем 316L BZ.

С ростом столбчатого зерна и быстрым охлаждением ванны расплава в RZ ствол дендрита наследует тенденцию роста столбчатого зерна в BZ и имеет очевидные характеристики роста при растяжении [18]. Рисунки 6 (a1) и 6 (b1) демонстрируют укрупнение дендрита. Однако в середине RZ, где наблюдается увеличение степени переохлаждения и скорости зародышеобразования, сформированное столбчатое зерно перестает развиваться.Начинает накапливаться намного больше новых зерен и образуется тонкая дендритная микроструктура. Размер зерна и направление роста представляют собой область в результате неоднородного воздействия растворенного вещества и температуры.

Линейное тепловое расширение

Когда объект нагревается или охлаждается, его длина изменяется на величину, пропорциональную исходной длине и изменению температуры. Линейное тепловое расширение - изменение длины - объекта может быть выражено как

dl = L 0 α (t 1 - t 0 ) (1)

, где

dl = изменение длины объекта (м, дюймы)

L 0 = начальная длина объекта (м, дюймы)

α = коэффициент линейного расширения ( м / м o C, дюйм / дюйм o F)

t 0 = начальная температура ( o C, o F)

t 1 = конечная температура ( o C, o F)

Окончательную длину объекта можно рассчитать как

L 1 = L 0 + dl

= L 0 + L 0 α (t 1 - t 0 ) (2)

где

L 1 = конечная длина объекта (м, дюймы)

Примечание! - коэффициенты линейного расширения для большинства материалов зависят от температуры.

Пример - Расширение труб из меди, углеродистой и нержавеющей стали

Для более широкого диапазона температур - рассчитайте для меньших пролетов и объедините результаты.

Онлайн-калькулятор теплового линейного расширения

Линейные температурные коэффициенты - α - для некоторых распространенных металлов
  • алюминий: 0,000023 (м / м o C) (23 мкм / м o C)
  • сталь: 0,000012 (м / м o C) (12 мкм / м o C)
  • медь: 0.000017 (м / м o C) (17 мкм / м o C)
  • другие коэффициенты ..
  • другие металлы ..

Пример - расширение алюминиевой балки

Алюминиевая конструкция предназначена для температур от до 30 o C от до 50 o C . Если длина балки составляет 6 м при сборке на 20 o C - наименьшая конечная длина балки при минимальной температуре -30 o C может быть рассчитана как

L 1 = (6 м) + (6 м) (0.000023 м / м o C) ((-30 o C ) - (20 o C) )

= 5,993 м

Самая длинная конечная длина балки при максимальной температуре 50 o C можно рассчитать как

L 1 = (6 м) + (6 м) (0,000023 м / м o C) ((50 o C ) - (20 o C) )

= 6.004 м

Поверхностное расширение

Величина, на которую увеличивается единица площади материала при повышении температуры на один градус, называется , коэффициент поверхностного расширения (площадь) .

Кубическое расширение

Величина, на которую увеличивается единичный объем материала при повышении температуры на один градус, называется коэффициентом кубического расширения .

Передача тепла излучением

Передача тепла посредством излучения происходит в форме электромагнитных волн в основном в инфракрасном диапазоне.Излучение, испускаемое телом, является следствием теплового перемешивания составляющих его молекул. Радиационная теплопередача может быть описана со ссылкой на «черное тело» .

Черное тело

Черное тело определяется как тело, которое поглощает все излучение, падающее на его поверхность. Настоящих черных тел в природе не существует, хотя их характеристики приблизительно соответствуют дыре в коробке, заполненной материалом с высокой поглощающей способностью. Спектр излучения такого черного тела был впервые полностью описан Максом Планком.

Черное тело - это гипотетическое тело, которое полностью поглощает все длины волн падающего на него теплового излучения. Такие тела не отражают свет и поэтому кажутся черными, если их температура достаточно низкая, чтобы не быть самосветящимися. Все черные тела, нагретые до заданной температуры, излучают тепловое излучение.

Энергия излучения в единицу времени от черного тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры и может быть выражена с помощью закона Стефана-Больцмана как

q = σ T 4 A (1)

где

q = теплопередача в единицу времени (Вт)

σ = 5.6703 10 -8 (Вт / м 2 K 4 ) - Постоянная Стефана-Больцмана

T = абсолютная температура в кельвинах (К)

53

= площадь излучающего тела (м 2 )

Константа Стефана-Больцмана в имперских единицах

σ = 5,6703 10 -8 (Вт / м 2 K 4 4 4 4

= 1.714 10 -9 (BTU / (час фут 2 o R 4 ))

= 1,19 10 -11 (BTu / (h in 2 o R 4 ))

Пример - Тепловое излучение от поверхности Солнца

Если температура поверхности Солнца составляет 5800 K и если мы предположим, что Солнце можно рассматривать как черное тело, энергия излучения на единицу площади может быть выражена изменением (1) на

q / A = σ T 4

= ( 5.6703 10 -8 Вт / м 2 K 4 ) (5800 K) 4

= 6,42 10 7 (Вт / м 2 )

Серые тела и излучение Коэффициенты

Для объектов, отличных от идеальных черных тел («серых тел»), закон Стефана-Больцмана может быть выражен как

q = ε σ T 4 A (2)

, где

ε = коэффициент излучения объекта (один - 1 - для черного тела)

Для серого тела падающее излучение (также называемое излучением) частично отражается, поглощается или проходит.

Коэффициент излучения находится в диапазоне 0 < ε <1, в зависимости от типа материала и температуры поверхности.

Чистая скорость радиационных потерь

Если горячий объект излучает энергию в более холодное окружение, чистая радиационная скорость потерь тепла может быть выражена как

q = ε σ (T h 4 - T c 4 ) A ч (3)

где

T ч = абсолютная температура горячего тела (K)

T 8 c = абсолютная температура холодного окружения (K)

A h = площадь горячего объекта (м 2 )

Потери тепла от нагретой поверхности в неотапливаемую среду со средними радиационными температурами указаны в таблице ниже.

Калькулятор радиационной теплопередачи

Этот калькулятор основан на уравнении (3) и может использоваться для расчета теплового излучения от теплого объекта в более холодное окружение.

Обратите внимание, что температура на входе указывается в градусах Цельсия.

ε - коэффициент излучения

t h - горячая температура объекта ( o C)

t c - холодная температура окружающей среды ( o C)

A c - площадь объекта (м 2 )

Закон косинуса Ламберта

Тепловыделение от поверхности под углом β можно выразить с помощью закона косинуса Ламберта как

q β = q cos β (4)

где

q β = тепловыделение под углом β

q = тепловыделение от поверхности

β = угол

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *