СЕКЦИЯ РАДИАТОРА

Полезная модель относится к области отопительной техники, а именно к радиаторам, применяемым в системах водяного отопления, и может быть использована для систем центрального и индивидуального отопления жилых, общественных и производственных зданий.
Известен секционный отопительный радиатор, содержащий ряд продольных оребренных труб из алюминиевого профиля, при помощи ниппелей герметично закрепленных в отверстиях верхнего и нижнего коллекторов, также выполненных из алюминиевого профиля. Оребрение каждой трубы выполнено в виде двухстороннего гребня, в центре которого симметрично расположена труба. (Патент на изобретение RU 2059933 C1, приоритет 1993.09.01, дата публикации 1996.05.10)
Недостатком устройства является то, что оребрение на трубе расположено строго вертикально и не имеет наклонных каналов для подачи теплоты в обогреваемое помещение. Кроме этого, недостатком прототипа является отсутствие современного промышленного дизайна внешнего вида секционного радиатора.
Известен секционный отопительный радиатор, состоящий из герметично соединенных между собой секций из алюминиевого сплава. Содержит в каждой секции вертикальную трубу, сообщающуюся с верхним и нижним коллекторами для прохода теплоносителя. При этом вертикальная труба выполнена с двухсторонним симметричным вертикальным оребрением, размещенным между крайними широкими панелями. (Патент на полезную модель №75014 U1, приоритет 18.02.2008, дата публикации 20.07.2008)
Недостатком известного радиатора является низкая теплопередача в связи с неоптимальной аэродинамикой и геометрией панелей и ребер, что ведет к недостаточному поступлению и разгону воздуха в каналах для потоков.
Известен радиатор для циркуляции горячей воды для отопления помещений, содержащий открытую снаружи излучающую секцию, содержащую: излучающие панели для горячей воды, состоящие из труб, выполненных полностью из пластмассы; при этом каждая излучающая панель содержит: группу множеств пластмассовых вертикальных труб, одинаковых по диаметру и длине, расположенных параллельно, при этом соответствующие верхние концы пластмассовых вертикальных труб сообщаются с их соответствующими нижними концами через каждую из пластмассовых горизонтальных труб, (патент на изобретение №2433352, приоритет от 17.03.2008, опубликован 10.11.2011 г.)
Недостатком известного радиатора является низкая теплопередача радиатора.
Наиболее близким техническим решением, по совпадающим общим признакам, то есть прототипом, является элемент радиатора отопления, состоящий из основного корпуса, поперечных соединительных муфт, и по меньшей мере одного комплекта ребер, которые выступают из стенки корпуса, разделенных пазами, (заявка WO 2011045653, приоритет от 13 октября 2009 г., опубликована 21 апреля 2011 г.)
Недостатком устройства является недостаточно высокая теплопередача.
Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение теплопередачи радиатора.
Технический результат достигается благодаря тому, что секция радиатора содержит металлический корпус, образованный стенками канал для прохода жидкости, переднюю и заднюю панели, продольные ребра, соединяющие переднюю и заднюю панели с каналом для прохода жидкости, поперечные соединительные муфты для соединения с другими элементами секции радиатора, по меньшей мере, один комплект теплопередающих ребер разделенных пазами для прохода воздуха и выступающих наружу от стенок канала и продольных ребер. Теплопередающие ребра имеют трапецеидальную форму со скругленными углами между наружным основанием и противолежащими боковыми сторонами. Величина угла между противолежащими боковыми сторонами теплопередающих ребер составляет 3°-15°, независимо от размера внутреннего основания.
Передняя и задняя панели выполнены плоскими и расположены вдоль вертикальной камеры.
Использование теплопередающих ребер трапецеидальной формы с углом а между противолежащими боковыми сторонами, лежащим в интервале 3°-15°, приводит к увеличению конвекционной составляющей теплопередачи, а, следовательно, и к увеличению общей теплопередачи радиатора.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид радиатора, на фиг. 2 - вид теплопередающего ребра радиатора спереди.
Согласно фигуре 1, секция радиатора состоит из корпуса, выполненного из металла, например, из алюминия посредством литья под давлением. Корпус содержит образованный стенками канал 1 для прохода жидкости, расположенную вертикально и проходящую вдоль секции радиатора, переднюю 2 и заднюю 3 панели, поперечные соединительные муфты 4 для соединения с другими элементами радиатора и/или с гидравлической системой, по меньшей мере, один ряд теплопередающих ребер 5, разделенных пазами 6.
Вдоль канала 1 для прохода жидкости напротив друг друга расположены передняя 2 и задняя 3 панели. Передняя 2 и задняя 3 панели выполнены в виде плоских прямоугольных пластин, соединенных с каналом 1 для прохода жидкости корпуса посредством продольных ребер 7 и расположенных вдоль вертикальной камеры. Передняя 2 и задняя 3 панели выполняют роль теплообменных пластин. Передняя панель 2, преимущественно обращена к отапливаемой внешней среде.
Секция радиатора содержит одно и более теплопередающих ребер 5, выступающих наружу от стенок канала 1 для прохода жидкости и продольных ребер 7, и расположеных внутренним основанием A к каналу 1 для прохода жидкости и продольным ребрам 7. Теплопередающие ребра 5 разделены соответствующими пазами 6 для прохода воздуха. Как видно на фиг. 2, теплопередающие ребра 5 радиатора имеют трапецеидальную форму и выполнены со скругленными углами между наружным основанием и противолежащими боковыми сторонами. Угол α между противолежащими боковыми сторонами теплопередающих ребер лежит в интервале 3°-15°, независимо от размера нижнего внутреннего основания A.
к
л
л
общ
При использовании теплопередающих ребер радиатора трапецеидальной формы с углом α между противолежащими боковыми сторонами, лежащим в указанном интервале, теплопередача радиатора увеличивается. Это объясняется тем, что при теплопередающих ребрах радиатора трапецеидальной формы возникают конвекционные потоки, которые увеличивают конвективную составляющую теплопередачи Т. Лучистая составляющая теплопередачи Т зависит от площади теплопередающих ребер. И при использовании теплопередающих ребер радиатора трапецеидальной формы, по сравнению с теплопередающими ребрами прямоугольной формы, лучистая составляющая теплопередачи Т немного уменьшается. Уменьшение лучистой составляющей теплопередачи компенсируется более существенным увеличением конвективной составляющей теплопередачи. Таким образом, общая теплопередача Т радиатора увеличивается:
где
общ
ΔТ - изменение общей величины теплопередачи, в %;
к
ΔТ - изменение конвективной составляющую теплопередачи, в %;
л
ΔТ - изменение лучистой составляющей теплопередачи, в %.
к
л
Значение угла α между противолежащими боковыми сторонами теплопередающих ребер 5, лежащего в пределах от 3°-15°, обеспечивает максимальную разницу между увеличением конвективной составляющей теплопередачи Т и потерями лучистой составляющей теплопередачи Т, и, следовательно, максимальное увеличение общей теплопередачи радиатора.
Приведем примеры выбора угла α между противолежащими боковыми сторонами теплопередающих ребер радиатора.
Пример 1
Возьмем теплопередающие ребра радиатора с углом α между противолежащими боковыми сторонами трапеции 1°. В этом случае противолежащие боковые стороны становятся практически параллельными, лучистая составляющая теплопередачи уменьшается на 1%, конвекционная составляющая теплопередачи не увеличивается, т.к. размеры для возникновения конвекционных потоков слишком малы. Поэтому наблюдается уменьшение общей теплопередачи радиатора на 1%.
Пример 2
Возьмем теплопередающие ребра радиатора с углом между противолежащими боковыми сторонами трапеции равным 3°. При таком размере теплопередающих ребер возникают конвекционные потоки, которые увеличивают конвективную составляющую теплопередачи на 3%. Лучистая составляющая теплопередачи уменьшается примерно на 1,1%. Таким образом, общая теплопередача увеличивается на 1,9%:
общ
к
л
ΔТ=ΔТ+ΔТ=3-1,1=1,9%
Пример 3
Возьмем теплопередающие ребра радиатора с углом между противолежащими боковыми сторонами трапеции равным 10°. При таком размере теплопередающих ребер возникают конвекционные потоки, которые увеличивают конвективную составляющую теплопередачи на 3,2%. Лучистая составляющая теплопередачи уменьшается примерно на 1,2%. Таким образом, общая теплопередача увеличивается на 2%:
общ
к
л
ΔТ=ΔТ+ΔТ=3,2-1,2=2%
Пример 4
Возьмем теплопередающие ребра радиатора с углом между противолежащими боковыми сторонами трапеции равным 15°. При таком размере теплопередающих ребер возникают конвекционные потоки, которые увеличивают конвективную составляющую теплопередачи на 3,5%. Лучистая составляющая теплопередачи уменьшается примерно на 1,5%. Таким образом, общая теплопередача увеличивается на 2%:
общ
к
л
ΔТ=ΔТ+ΔТ=3,5-1,5=2%
Пример 5
Возьмем теплопередающие ребра радиатора с углом между противолежащими боковыми сторонами трапеции 20°. При этом уменьшается площадь теплопередающих ребер и лучистая составляющая теплопередачи уменьшается на 3,8%, а конвекционная составляющая увеличивается на 3,8%. Таким образом, общая теплопередача радиатора не увеличивается:
общ
к
л
ΔТ=ΔТ+ΔТ=3,8-3,8=0%
Таким образом, видно, что за счет использования теплопередающих ребер с величиной угла α между противолежащими боковыми сторонами теплопередающих ребер в интервале 3°-15° происходит оптимизации теплопередающей поверхности радиатора и разница между увеличением конвективной составляющей теплопередачи и потерями лучистой составляющей теплопередачи максимальная.
При величине угла α между противолежащими боковыми сторонами теплопередающих ребер менее 3% нет увеличения теплопередачи, т.к изменения лучистой и конвекционной составляющих теплопередачи таковы, что лучистая составляющая теплопередачи уменьшается, конвекционная составляющая теплопередачи остается неизменной, т.к. размеры для возникновения конвективного потока слишком малы. Общая теплопередача радиатора уменьшается.
При величине угла α более 15° между противолежащими боковыми сторонами теплопередающих ребер уменьшается площадь теплопередающих ребер радиатора, уменьшается лучистая составляющая теплопередачи, а увеличивающаяся в таком случае конвекционная составляющая является меньше потерь лучистой составляющей.