Càlcul d’un radiador amb aletes com a element d’un intercanviador de calor de convecció forçada.

El disseny i el càlcul tèrmic d’un sistema de calefacció és una etapa obligatòria en la disposició de la calefacció d’una casa. La tasca principal de les activitats informàtiques és determinar els paràmetres òptims de la caldera i del sistema de radiadors.

Heu d’admetre que a primera vista pot semblar que només un enginyer pot fer un càlcul d’enginyeria tèrmica. Tot i això, no tot és tan complicat. Coneixent l'algoritme d'accions, resultarà realitzar de forma independent els càlculs necessaris.

L’article descriu detalladament el procediment de càlcul i proporciona totes les fórmules necessàries. Per a una millor comprensió, hem preparat un exemple de càlcul tèrmic per a una casa privada.

Normes de règims de temperatura dels locals

Abans de realitzar qualsevol càlcul dels paràmetres del sistema, cal conèixer, com a mínim, l’ordre dels resultats esperats, així com tenir disponibles les característiques estandarditzades d’alguns valors tabulars que s’han de substituir a les fórmules. o deixeu-vos guiar per ells.

Després d’haver realitzat càlculs dels paràmetres amb aquestes constants, es pot estar segur de la fiabilitat del paràmetre dinàmic o constant buscat del sistema.

Per a locals amb diversos usos, hi ha normes de referència per als règims de temperatura de locals residencials i no residencials. Aquestes normes estan recollides en els anomenats GOST.

Per a un sistema de calefacció, un d’aquests paràmetres globals és la temperatura ambient, que ha de ser constant independentment de la temporada i de les condicions ambientals.

Segons la regulació de normes i normes sanitàries, hi ha diferències de temperatura en relació amb les estacions d’hivern i estiu. El sistema d’aire condicionat és el responsable del règim de temperatura de l’habitació durant la temporada d’estiu, el principi del seu càlcul es descriu detalladament en aquest article.

Però la temperatura de l'habitació a l'hivern la proporciona el sistema de calefacció. Per tant, ens interessen els rangs de temperatura i les seves toleràncies a les desviacions de la temporada d’hivern.

La majoria de documents regulatoris estableixen els següents rangs de temperatura que permeten a una persona estar còmoda en una habitació.

Per a locals no residencials de tipus oficina amb una superfície de fins a 100 m2:

• 22-24 ° C - temperatura òptima de l’aire;
• 1 ° C - fluctuació permesa.

Per a locals d’oficina amb una superfície superior a 100 m2, la temperatura és de 21-23 ° C. Per a locals no residencials de tipus industrial, els rangs de temperatura difereixen molt en funció de la finalitat del local i de les normes de protecció laboral establertes.

Cada persona té la seva temperatura confortable. A algú li agrada que faci molta calor a l’habitació, a algú se sent còmode quan l’habitació és fresca; tot és molt individual

Pel que fa als locals residencials: apartaments, cases particulars, finques, etc., hi ha certs rangs de temperatura que es poden ajustar en funció dels desitjos dels residents.

Tot i això, per a locals específics d’un apartament i una casa, tenim:

• 20-22 ° C - sala d'estar, inclosa l'habitació infantil, tolerància ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - cuina, lavabo, tolerància ± 2 ° С;
• 24-26 ° C - bany, dutxa, piscina, tolerància ± 1 ° С;
• 16-18 ° C - passadissos, passadissos, escales, traster, tolerància + 3 ° С

És important tenir en compte que hi ha diversos paràmetres més bàsics que afecten la temperatura de l'habitació i en els quals us heu de centrar en calcular el sistema de calefacció: la humitat (40-60%), la concentració d'oxigen i diòxid de carboni a l'aire. (250: 1), la velocitat de moviment de la massa d’aire (0,13-0,25 m / s), etc.

Mecanismes de transferència de calor en el càlcul dels intercanviadors de calor

La transferència de calor es realitza mitjançant tres tipus principals de transferència de calor. Es tracta de convecció, conducció de calor i radiació.

En els processos d’intercanvi de calor que segueixen els principis del mecanisme de conducció de calor, la transferència de calor es produeix com una transferència de l’energia de les vibracions elàstiques de les molècules i els àtoms. Aquesta energia es transfereix d’un àtom a un altre en la direcció de la disminució.

Quan es calculen els paràmetres de transferència de calor segons el principi de conductivitat tèrmica, s’utilitza la llei de Fourier:

Per calcular la quantitat de calor, s’utilitzen dades sobre el temps de pas del flux, la superfície, el gradient de temperatura i també sobre el coeficient de conductivitat tèrmica. El gradient de temperatura s’entén com el seu canvi en la direcció de la transferència de calor per una unitat de longitud.

El coeficient de conductivitat tèrmica s’entén com la velocitat de transferència de calor, és a dir, la quantitat de calor que travessa una unitat de superfície per unitat de temps.

Qualsevol càlcul tèrmic té en compte que els metalls tenen el coeficient de conductivitat tèrmica més alt. Diversos sòlids tenen una proporció molt inferior. I per als líquids, aquesta xifra és, per regla general, inferior a la de qualsevol dels sòlids.

Quan es calculen els intercanviadors de calor, on la transferència de calor d’un medi a un altre travessa la paret, també s’utilitza l’equació de Fourier per obtenir dades sobre la quantitat de calor transferida. Es calcula com la quantitat de calor que travessa un pla amb un gruix infinitesimal :.

Si integrem els indicadors de canvis de temperatura al llarg del gruix de la paret, ho aconseguirem

A partir d’això, resulta que la temperatura a l’interior de la paret cau d’acord amb la llei d’una línia recta.

Mecanisme de transferència de calor per convecció: càlculs

Un altre mecanisme de transferència de calor és la convecció. Es tracta de la transferència de calor per volums del medi mitjançant el seu moviment mutu. En aquest cas, la transferència de calor del medi a la paret i viceversa, de la paret al medi de treball, s’anomena transferència de calor. Per determinar la quantitat de calor que es transmet, s'utilitza la llei de Newton

En aquesta fórmula, a és el coeficient de transferència de calor. Amb el moviment turbulent del medi de treball, aquest coeficient depèn de moltes quantitats addicionals:

• paràmetres físics del fluid, en particular la capacitat tèrmica, la conductivitat tèrmica, la densitat i la viscositat;
• les condicions per rentar la superfície de transmissió de calor amb un gas o un líquid, en particular la velocitat del fluid, la seva direcció;
• condicions espacials que limiten el flux (longitud, diàmetre, forma de la superfície, la seva rugositat).

En conseqüència, el coeficient de transferència de calor és una funció de moltes quantitats, que es mostra a la fórmula

El mètode d’anàlisi dimensional permet obtenir una relació funcional entre criteris de semblança que caracteritzen la transferència de calor amb un flux turbulent en canonades llises, rectes i llargues.

Es calcula mitjançant la fórmula.

Coeficient de transferència de calor en el càlcul dels intercanviadors de calor

En tecnologia química, sovint hi ha casos d’intercanvi d’energia tèrmica entre dos fluids a través d’una paret divisòria. El procés d’intercanvi de calor passa per tres etapes. El flux de calor per a un procés d’equilibri es manté sense canvis.

Es realitza el càlcul del flux de calor que passa del primer mitjà de treball a la paret, després a través de la paret de la superfície de transferència de calor i després de la paret al segon medi de treball.

En conseqüència, s’utilitzen tres fórmules per als càlculs:

Com a resultat de la solució conjunta de les equacions, obtenim

La quantitat

i hi ha el coeficient de transmissió de calor.

Càlcul de la diferència de temperatura mitjana

Quan la quantitat de calor necessària es determina utilitzant el balanç de calor, cal calcular la superfície d'intercanvi de calor (F).

Quan es calcula la superfície d'intercanvi de calor necessària, s'utilitza la mateixa equació que en els càlculs anteriors:

En la majoria dels casos, la temperatura dels mitjans de treball canviarà durant els processos d’intercanvi de calor. Això significa que la diferència de temperatura canviarà al llarg de la superfície d’intercanvi de calor. Per tant, es calcula la diferència de temperatura mitjana.I a causa del fet que el canvi de temperatura no és lineal, es calcula la diferència logarítmica. A diferència d’un flux directe, amb un contracorrent de mitjans de treball, l’àrea necessària de la superfície d’intercanvi de calor hauria de ser menor. Si tant el flux directe com el contracorrent s’utilitzen en el mateix curs de l’intercanviador de calor, la diferència de temperatura es determina en funció de la relació.

Càlcul de la pèrdua de calor a la casa

Segons la segona llei de la termodinàmica (física de l’escola), no hi ha transferència espontània d’energia des de mini o macroobjectes menys escalfats a uns més escalfats. Un cas especial d’aquesta llei és el “esforç” per crear equilibri de temperatura entre dos sistemes termodinàmics.

Per exemple, el primer sistema és un entorn amb una temperatura de -20 ° C, el segon sistema és un edifici amb una temperatura interna de + 20 ° C. Segons la llei anterior, aquests dos sistemes s’esforçaran per equilibrar-se mitjançant l’intercanvi d’energia. Això passarà amb l'ajut de les pèrdues de calor del segon sistema i la refrigeració del primer.

Es pot dir sense ambigüitats que la temperatura ambiental depèn de la latitud a la qual es troba la casa privada. I la diferència de temperatura afecta la quantitat de fuites de calor de l'edifici (+)

La pèrdua de calor significa l'alliberament involuntari de calor (energia) d'algun objecte (casa, apartament). Per a un apartament ordinari, aquest procés no és tan "notable" en comparació amb una casa privada, ja que l'apartament es troba dins de l'edifici i és "adjacent" a altres apartaments.

En una casa privada, la calor “s’escapa” en un grau o altre per les parets exteriors, el terra, el terrat, les finestres i les portes.

Sabent la quantitat de pèrdua de calor per a les condicions meteorològiques més desfavorables i les característiques d’aquestes condicions, és possible calcular amb alta precisió la potència del sistema de calefacció.

Per tant, el volum de fuites de calor de l’edifici es calcula mitjançant la fórmula següent:

Q = Qfloor + Qwall + Qwindow + Qroof + Qdoor + ... + Qion

Qi - el volum de pèrdua de calor per l’aspecte uniforme de l’embolcall de l’edifici.

Cada component de la fórmula es calcula amb la fórmula:

Q = S * ∆T / Ron

• Q - fuites tèrmiques, V;
• S - àrea d'un tipus específic d'estructura, sq. m;
• ∆T - diferència de temperatura entre l'aire ambient i l'aire interior, ° C;
• R - resistència tèrmica d’un determinat tipus d’estructura, m2 * ° C / W.

Es recomana prendre el valor mateix de la resistència tèrmica per als materials realment existents de les taules auxiliars.

A més, es pot obtenir resistència tèrmica mitjançant la relació següent:

R = d / kon

• R - resistència tèrmica, (m2 * K) / W;
• k - coeficient de conductivitat tèrmica del material, W / (m2 * K);
• d És el gruix d’aquest material, m.

A les cases més antigues amb una estructura de sostre humida, les fuites de calor es produeixen per la part superior de l’edifici, és a dir, per la coberta i les golfes. La realització de mesures per escalfar el sostre o l’aïllament tèrmic de la coberta de les golfes soluciona aquest problema.

Si aïlleu l’espai de les golfes i el sostre, la pèrdua total de calor de la casa es pot reduir significativament.

Hi ha diversos altres tipus de pèrdua de calor a la casa a través d’esquerdes en les estructures, un sistema de ventilació, una campana de cuina, obrint finestres i portes. Però no té sentit tenir en compte el seu volum, ja que representen no més del 5% del nombre total de fuites de calor principals.

Inspecció per imatge tèrmica de la xarxa de calefacció

El càlcul de les pèrdues de calor a les xarxes de calefacció es va complementar amb un estudi d’imatges tèrmiques.

Un estudi per imatge tèrmica d’una xarxa de calefacció ajuda a detectar defectes locals a les canonades i aïllament tèrmic per a la seva posterior reparació o substitució.

L'aïllament tèrmic de les canonades amb portador de calor es danya. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 59,3 ° C

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 54,5 ° C

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 56,2 ° C

L'aïllament tèrmic de les canonades amb portador de calor està danyat.La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 66,3 ° C

Trams oberts de canonades sense aïllament.

Trams oberts de canonades sense aïllament.

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant.

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 62,5 ° C

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 63,2 ° C

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 63,8 ° C

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 66,5 ° C

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 63,5 ° C

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 69,5 ° C

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 62,2 ° C

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 52,0 ° C

Trams oberts de canonades sense aïllament. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 62,4 ° C

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb refrigerant sota la influència del medi ambient.

Coneix l’enquesta dels sistemes de subministrament d’aigua.

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant sota la influència del medi ambient.

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 67,6 ° C

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb un refrigerant. La temperatura màxima a les zones obertes va ser de 58,8 ° C

Destrucció parcial de l'aïllament tèrmic de les canonades amb refrigerant sota la influència del medi ambient.

Determinació de la potència de la caldera

Per mantenir la diferència de temperatura entre l’entorn i la temperatura a l’interior de la casa, cal un sistema de calefacció autònom que mantingui la temperatura desitjada a totes les habitacions d’una casa particular.

La base del sistema de calefacció són els diferents tipus de calderes: combustible líquid o sòlid, elèctriques o de gas.

La caldera és la part central del sistema de calefacció que genera calor. La característica principal de la caldera és la seva potència, és a dir, la velocitat de conversió de la quantitat de calor per unitat de temps.

Un cop fets els càlculs de la càrrega de calor per escalfar, obtindrem la potència nominal requerida de la caldera.

Per a un apartament normal de diverses habitacions, la potència de la caldera es calcula a través de la superfície i la potència específica:

Rkotla = (Sroom * Rudelnaya) / 10on

• S habitacions- la superfície total de la sala climatitzada;
• Rudellnaya- densitat de potència en relació amb les condicions climàtiques.

Però aquesta fórmula no té en compte les pèrdues de calor, que són suficients en una casa privada.

Hi ha una altra relació que té en compte aquest paràmetre:

Рboiler = (Qloss * S) / 100on

• Rkotla- potència de la caldera;
• Qloss- pèrdua de calor;
• S - zona climatitzada.

Cal augmentar la potència nominal de la caldera. El material és necessari si teniu previst utilitzar la caldera per escalfar aigua per al bany i la cuina.

A la majoria de sistemes de calefacció per a cases particulars, es recomana utilitzar un dipòsit d’expansió en el qual s’emmagatzemarà un subministrament de refrigerant. Totes les cases particulars necessiten subministrament d’aigua calenta

Per garantir la reserva de potència de la caldera, cal afegir el factor de seguretat K a la darrera fórmula:

Рboiler = (Qloss * S * K) / 100on

A - serà igual a 1,25, és a dir, la potència estimada de la caldera augmentarà un 25%.

Així, la potència de la caldera permet mantenir la temperatura estàndard de l’aire a les habitacions de l’edifici, així com tenir un volum inicial i addicional d’aigua calenta a la casa.

Breu descripció de la xarxa de calefacció

Per cobrir les càrregues de calor, s’utilitza una caldera de producció i calefacció, el combustible principal del qual és el gas natural.

Genera sala de calderes

• vapor per a necessitats tecnològiques: tot l'any
• aigua calenta calenta - durant la temporada de calefacció i
• subministrament d’aigua calenta calenta durant tot l’any.
• El projecte preveu el funcionament de la xarxa de calefacció segons un programa de temperatura de 98/60 graus. AMB.

El diagrama de connexió del sistema de calefacció depèn.

Les xarxes de calefacció, que proporcionen transmissió de calor per a les necessitats de calefacció de tot el poble i el subministrament d’aigua calenta de la seva part del marge dret, s’instal·len per sobre del terra i sota terra.

La xarxa de calefacció està ramificada, sense sortida.

Les xarxes de calefacció es van posar en marxa el 1958. La construcció va continuar fins al 2007.

Aïllament tèrmic realitzat

• estores fetes de llana de vidre de 50 mm de gruix, amb una capa de material de rotllo,
• escuma de poliestirè extruït tipus TERMOPLEKS de 40 mm de gruix, amb una capa de recobriment de xapa galvanitzada i polietilè expandit de 50 mm de gruix.

Durant l'operació, es van reparar alguns trams de la xarxa de calefacció amb la substitució de canonades i aïllament tèrmic.

Característiques de la selecció de radiadors

Els radiadors, els panells, els sistemes de calefacció per terra radiant, els convectors, etc. són components estàndard per proporcionar calor a una habitació. Les parts més habituals d’un sistema de calefacció són els radiadors.

El dissipador de calor és una estructura de tipus modular buit especial feta d'aliatge d'alta dissipació de calor. Està fabricat en acer, alumini, fosa, ceràmica i altres aliatges. El principi de funcionament d'un radiador de calefacció es redueix a la radiació d'energia del refrigerant a l'espai de l'habitació a través dels "pètals".

Un radiador de calefacció d'alumini i bimetàl·lic ha substituït els radiadors massius de ferro colat. La facilitat de producció, l’alta dissipació de calor, la bona construcció i disseny han convertit aquest producte en una eina popular i generalitzada per radiar calor a l’interior.

Hi ha diversos mètodes per calcular els radiadors de calefacció en una habitació. La llista de mètodes a continuació s’ordena per ordre de precisió computacional creixent.

Opcions de càlcul:

1. Per àrees... N = (S * 100) / C, on N és el nombre de seccions, S és l'àrea de l'habitació (m2), C és la transferència de calor d'una secció del radiador (W, extreta d'aquests passaports o certificat de producte), 100 W és la quantitat de flux de calor, que és necessària per escalfar 1 m2 (valor empíric). Sorgeix la pregunta: com tenir en compte l’alçada del sostre de l’habitació?
2. Per volum... N = (S * H ​​* 41) / C, on N, S, C - de manera similar. H és l'altura de l'habitació, 41 W és la quantitat de flux de calor necessària per escalfar 1 m3 (valor empíric).
3. Per probabilitats... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, on N, S, C i 100 són similars. k1 - tenint en compte el nombre de cambres de la unitat de vidre de la finestra de l'habitació, k2 - aïllament tèrmic de les parets, k3 - la proporció de l'àrea de les finestres a l'àrea de l'habitació, k4 - la temperatura mitjana zero a la setmana més freda de l’hivern, k5: el nombre de parets exteriors de l’habitació (que “surten” al carrer), k6: tipus d’habitació a la part superior, k7: alçada del sostre.

Aquesta és la forma més precisa de calcular el nombre de seccions. Naturalment, els resultats del càlcul fraccionari sempre s’arrodoneixen al següent enter.

Provisions generals

Qualsevol mètode de càlcul simple té un error bastant gran. No obstant això, des del punt de vista pràctic, és important per a nosaltres garantir una producció de calor suficient. Si resulta més necessari fins i tot en el moment més alt del fred hivernal, què passa?

En un apartament on la calefacció es paga per superfície, la calor dels ossos no fa mal; i la regulació d’acceleradors i els reguladors de temperatura termostàtics no són una cosa molt rara i inaccessible.

En el cas d’una casa privada i una caldera privada, el preu d’un quilowatt de calor és ben conegut per nosaltres i sembla que un excés de calefacció us afectarà la butxaca. A la pràctica, però, no és així. Totes les modernes calderes de gas i elèctriques per escalfar una casa privada estan equipades amb termòstats que regulen la transmissió de calor en funció de la temperatura de l’habitació.

El termòstat evitarà que la caldera perdi l'excés de calor.

Fins i tot si el nostre càlcul de la potència dels radiadors de calefacció dóna un error important en gran mesura, ens arrisquem només amb el cost d'algunes seccions addicionals.

Per cert: a més de les temperatures mitjanes hivernals, es produeixen glaçades extremes cada pocs anys.

Hi ha la sospita que, a causa dels canvis climàtics mundials, es produiran cada cop amb més freqüència, de manera que, al calcular radiadors de calefacció, no tingueu por de cometre un gran error.

Càlcul hidràulic del subministrament d’aigua

Per descomptat, la "imatge" del càlcul de la calor per a la calefacció no pot ser completa sense calcular característiques com el volum i la velocitat del portador de calor. En la majoria dels casos, el refrigerant és aigua ordinària en estat d’agregació líquida o gasosa.

Es recomana calcular el volum real del portador de calor mitjançant la suma de totes les cavitats del sistema de calefacció. Quan s’utilitza una caldera de circuit únic, aquesta és la millor opció. Quan s’utilitzen calderes de doble circuit al sistema de calefacció, cal tenir en compte el consum d’aigua calenta per a usos higiènics i altres usos domèstics.

El càlcul del volum d’aigua escalfat per una caldera de doble circuit per proporcionar als residents aigua calenta i escalfar el refrigerant es realitza sumant el volum intern del circuit de calefacció i les necessitats reals dels usuaris en aigua escalfada.

El volum d’aigua calenta del sistema de calefacció es calcula mitjançant la fórmula:

W = k * Pon

• W - el volum del portador de calor;
• Pàg - potència de la caldera de calefacció;
• k - factor de potència (el nombre de litres per unitat de potència és de 13,5, rang - 10-15 litres).

Com a resultat, la fórmula final té aquest aspecte:

W = 13,5 * P

El cabal del medi de calefacció és l’avaluació dinàmica final del sistema de calefacció, que caracteritza la velocitat de circulació del líquid al sistema.

Aquest valor ajuda a estimar el tipus i el diàmetre de la canonada:

V = (0,86 * P * μ) / ∆Ton

• Pàg - potència de la caldera;
• μ - eficiència de la caldera;
• ∆T - la diferència de temperatura entre l'aigua de subministrament i l'aigua de retorn.

Mitjançant els mètodes anteriors de càlcul hidràulic, serà possible obtenir paràmetres reals, que són la "base" del futur sistema de calefacció.

Sobre la selecció i càlcul tèrmic dels dispositius de calefacció

Es van tractar diversos temes a la taula rodona, com ara, per exemple, la creació d’un sistema de verificació per als sistemes d’enginyeria d’edificis i estructures, el compliment per part dels fabricants, proveïdors i cadenes de venda al detall dels requisits per protegir els drets dels consumidors, proves obligatòries de dispositius de calefacció amb indicació obligatòria de les condicions per provar dispositius, desenvolupament de normes de disseny i ús d’aparells de calefacció. Durant la discussió, de nou, es va constatar el funcionament insatisfactori dels instruments.

En aquest sentit, voldria assenyalar que el funcionament insatisfactori del sistema de calefacció no només es pot jutjar aparells de calefacció... La raó també és possible en les dades d'enginyeria de calor reduïdes (en comparació amb les dades de disseny) de les parets exteriors, finestres, revestiments i en el subministrament d'aigua al sistema de calefacció amb una temperatura reduïda. Tot això s’hauria de reflectir en els materials per a una avaluació completa de l’estat tècnic del sistema de calefacció.

La transferència de calor real dels dispositius de calefacció pot ser inferior a la requerida per diversos motius. En primer lloc, en realitat, els dispositius de calefacció estan separats de diversos tipus de locals mitjançant tanques decoratives, cortines i mobles. En segon lloc, l’incompliment dels requisits de les Normes per al funcionament tècnic dels sistemes de calefacció [1].

La dissipació de calor dels dispositius es veu influenciada, per exemple, per la composició i el color de la pintura. Redueix la transmissió de calor i els radiadors situats en nínxols.

Actualment, el mètode de càlcul tèrmic dels dispositius de calefacció, que figura al conegut manual del dissenyador [2], no és vàlid per diverses raons.

Actualment, els dispositius de calefacció solen seleccionar-se segons el valor del seu flux de calor nominal, és a dir, sense tenir en compte el complex coeficient d’aportació del flux de calor nominal a condicions reals, en funció del sistema de calefacció (un tub o dos tubs) ), la temperatura del refrigerant i de l'aire a l'habitació, el valor del qual, per regla general, és inferior a 1. El treball presenta el càlcul tèrmic recomanat dels dispositius moderns [3].

La selecció de dispositius consisteix a determinar el nombre de seccions d’un radiador plegable o el tipus de radiador o convector no plegable, la superfície externa de transferència de calor ha de garantir la transferència d’almenys el flux de calor requerit a la sala ( Fig. 1).

El càlcul es realitza a la temperatura del refrigerant abans i després de l’escalfador (en edificis residencials i públics, en general, s’utilitza aigua o líquid sense congelació), el consum de calor de l’habitació Qnom, corresponent a la calor calculada dèficit en ell, referit a un dispositiu de calefacció, a la temperatura de l'aire exterior estimada [quatre].

El nombre estimat de seccions de radiadors plegables amb una precisió suficient es pot determinar mitjançant la fórmula següent:

El tipus i la longitud dels radiadors i convectors no separables s’han de determinar a partir de la condició que el seu flux de calor nominal Qpom no sigui inferior a la transferència de calor calculada Qopr:

on Qopr és la potència tèrmica estimada de l'escalfador, W; qsecr és la densitat de flux de calor calculada d'una secció del dispositiu, W; Qtr és la transferència total de calor de les canonades elevadores, connexions, col·locades obertament dins del local, relacionades amb el dispositiu de calefacció, W; β és un coeficient que té en compte el mètode d’instal·lació, la ubicació de l’escalfador [2, 3] (en instal·lar el dispositiu, per exemple, està obert a prop de la paret exterior β = 1, si hi ha un escut davant els dispositius amb ranures a la part superior β = 1,4 i, quan es troba el convector a l’estructura del sòl, el valor del coeficient arriba a 2); β1 - coeficient tenint en compte el canvi en la transferència de calor del radiador en funció del nombre de seccions o de la longitud del dispositiu, β1 = 0,95-1,05; b - coeficient tenint en compte la pressió atmosfèrica, b = 0,95-1,015; qв i qr: transferència de calor d'1 m de canonades verticals i horitzontals obertes [W / m], preses per a canonades no aïllades i aïllades segons la taula. 1 [2, 3]; lw i lg - longitud de canonades verticals i horitzontals dins del recinte, m; qnom i Qnom: la densitat de flux de calor nominal d'una secció d'un dispositiu de calefacció no plegable o corresponent, que figura a [3], a les Recomanacions del laboratori de dispositius de calefacció "NIIsantekhniki" (LLC "Vitaterm") i als catàlegs de fabricants de dispositius, amb una diferència de temperatura mitjana del refrigerant i de l’aire ambient Δtav igual a 70 ° C i amb un cabal d’aigua de 360 ​​kg / h al dispositiu; Δtav i Gpr - diferència de temperatura real 0,5 (tg + a) - flux de refrigeració i TV [kg / h] al dispositiu; n i p són indicadors numèrics experimentals que tenen en compte el canvi del coeficient de transferència de calor del dispositiu als valors reals de la diferència de temperatura mitjana i el cabal del refrigerant, així com el tipus i l’esquema de connexió dispositiu a les canonades del sistema de calefacció, adoptat segons [3] o segons les Recomanacions del laboratori de dispositius de calefacció "NIIsantekhniki"; tg, to i tв: els valors calculats de les temperatures del refrigerant abans i després del dispositiu i de l'aire a l'habitació donada, ° C; Kopotn és un coeficient complex per portar el flux nominal de calor a condicions reals.

A l’hora d’escollir el tipus de dispositiu de calefacció [4], s’ha de tenir en compte que la seva longitud en edificis amb requisits sanitaris elevats hauria de ser, com a mínim, del 75%, en edificis residencials i en altres edificis públics, com a mínim el 50% de la longitud de la claraboia.

El cabal estimat del medi calefactor que passa per l’escalfador [kg / h] es pot determinar mitjançant la fórmula:

El valor de Qpom aquí correspon a la càrrega de calor assignada a un dispositiu de calefacció (quan n'hi ha dos o més a la sala).

A l’hora d’escollir el tipus de dispositiu de calefacció [4], s’ha de tenir en compte que la seva longitud en edificis amb requisits higiènics i sanitaris més elevats (hospitals, institucions preescolars, escoles, llars per a gent gran i discapacitats) ha de ser, com a mínim, del 75%, en edificis residencials i altres edificis públics: no menys del 50% de la longitud de l'obertura de la llum.

Exemples de selecció d’aparells de calefacció

Exemple 1. Determineu el nombre requerit de seccions del radiador MC-140-M2, instal·lat sense pantalla sota l’ampit de la finestra d’una finestra d’1,5 x 1,5 m, si es coneix: el sistema de calefacció és de dues canonades, vertical, la col·locació de canonades és oberta, nominal diàmetres de canonades verticals (elevadors) dins del recinte de 20 mm, horitzontals (connexions al radiador) de 15 mm, el consum de calor calculat Qpom de l'habitació núm. 1 és de 1000 W, la temperatura calculada de subministrament de l'aigua tg i l'aigua de retorn a són iguals a 95 i 70 ° C, la temperatura de l'aire a l'habitació és tv = 20 ° C, el dispositiu està connectat mitjançant l'esquema "de dalt a baix", la longitud de les canonades verticals lw i horitzontals de lg és de 6 i 3 m, respectivament . El flux de calor nominal d’una secció qnom és de 160 W.

Decisió.

1. Trobem el cabal d’aigua Gpr que passa pel radiador:

Els índexs n i p són 0,3 i 0,02, respectivament; β = 1,02, β1 = 1 i b = 1.

2. Trobeu la diferència de temperatura Δtav:

3. Trobem la transferència de calor de canonades Qtr, utilitzant les taules de transferència de calor de canonades verticals i horitzontals obertes:

4. Determineu el nombre de seccions Npr:

S'han d'acceptar quatre seccions per a la instal·lació. No obstant això, la longitud del radiador de 0,38 m és inferior a la meitat de la mida de la finestra. Per tant, és més correcte instal·lar un convector, per exemple, "Santekhprom Auto". Els índexs n i p del convector es prenen igual a 0,3 i 0,18, respectivament.

La transferència de calor calculada del convector Qopr es troba amb la fórmula:

Acceptem un convector "Santekhprom Auto" tipus KSK20-0.918kA amb un flux de calor nominal Qnom = 918 W. La longitud de la carcassa del convector és de 0,818 m.

Exemple 2. Determineu el nombre requerit de seccions del radiador MC-140-M2 a la temperatura d’aigua d’alimentació calculada tg i torneu fins a 85 i 60 ° C. La resta de dades inicials són les mateixes.

Decisió.

En aquest cas: Δtav = 52,5 ° C; la transferència de calor de les canonades serà

S’accepten sis seccions per a la instal·lació. L'augment del nombre requerit de seccions de radiadors en el segon exemple és causat per una disminució de les temperatures de cabal i de retorn calculades al sistema de calefacció.

Segons els càlculs (exemple 5), es pot acceptar per a la instal·lació un convector de paret "Santechprom Super Auto" amb un flux de calor nominal de 3070 W. Com a exemple: un convector KSK 20-3070k de profunditat mitjana amb un cos de vàlvula angular d'acer KTK-U1 i amb una secció de tancament. Longitud de la carcassa del convector 1273 mm, alçada total 419 mm

La longitud del radiador de 0,57 m és inferior a la meitat de la mida de la finestra. Per tant, haureu d’instal·lar un radiador d’alçada inferior, per exemple, del tipus MC-140-300, el flux de calor nominal d’una secció del qual qnom és de 0,12 kW (120 W).

Trobem el nombre de seccions amb la següent fórmula:

Acceptem vuit seccions per a la instal·lació. El radiador té una longitud de 0,83 m, que supera la meitat de la mida de la finestra.

Exemple 3. Determineu el nombre requerit de seccions del radiador MC-140-M2, instal·lat sota els llindars de les finestres sense pantalla de dues finestres de 1,5 x 1,5 m amb una paret, si es coneix: el sistema de calefacció és de dos tubs, vertical i obert. , diàmetres nominals de canonades verticals dins de la sala 20 mm, horitzontals (connexions abans i després del radiador) 15 mm, el consum de calor calculat de l'habitació Qpom és de 3000 W, les temperatures calculades del subministrament tg i l'aigua de retorn són de 95 i 70 ° C, la temperatura de l'aire a l'habitació és tv = 20 ° C, la connexió del dispositiu

d'acord amb l'esquema "de dalt a baix", la longitud de les canonades verticals lw i horitzontals de lg és de 6 i 4 m, respectivament. Flux de calor nominal d'una secció qnom = 0,16 kW (160 W). Decisió.

1. Determineu el cabal de l’aigua Gpr que passa per dos radiadors:

Els índexs n i p són 0,3 i 0,02, respectivament; β = 1,02, β1 = 1 i b = 1.

2. Trobeu la diferència de temperatura Δtav:

3. Trobem la transferència de calor de canonades Qtr, utilitzant les taules de transferència de calor de canonades verticals i horitzontals obertes:

4. Determineu el nombre total de seccions Npr:

Acceptarem per a la instal·lació dos radiadors de 9 i 10 seccions.

Exemple 4. Determineu el nombre requerit de seccions del radiador MC-140-M2 a la temperatura d’aigua de subministrament calculada tg i inverteu-la a, igual a 85 i 60 ° C. La resta de dades inicials són les mateixes.

Decisió.

En aquest cas: Δtav = 52,5 ° C; la transferència de calor de les canonades serà:

Acceptarem per a la instal·lació dos radiadors de 12 seccions.

Exemple 5. Determineu el tipus de convector a les temperatures calculades de l’aigua de subministrament tp i torneu a ser iguals a 85 i 60 ° C, i el consum de calor calculat de la sala Qpom, igual a 2000 W. La resta de dades inicials es mostren a l’exemple 3: n = 0,3, p = 0,18.

En aquest cas: Δtav = 52,5 ° C; la transferència de calor de les canonades serà:

Llavors

És possible acceptar per a la instal·lació un convector de paret "Santekhprom Super Auto" amb un flux de calor nominal de 3070 W. Convector KSK 20-3070k de profunditat mitjana, per exemple, amb un cos de vàlvula angular d'acer KTK-U1 i amb una secció de tancament. La longitud de la carcassa del convector és de 1273 mm i l’alçada total de 419 mm.

També és possible instal·lar un convector KS20-3030 fabricat per NBBK LLC amb un flux de calor nominal de 3030 W i una longitud de la carcassa de 1327 mm.

Exemple de disseny tèrmic

Com a exemple de càlcul de la calor, hi ha una casa regular d’una planta amb quatre salons, una cuina, un bany, un “jardí d’hivern” i safareigs.

La fonamentació està formada per una llosa de formigó armat monolític (20 cm), les parets exteriors són de formigó (25 cm) amb guix, la coberta és de bigues de fusta, la coberta és de metall i llana mineral (10 cm)

Designem els paràmetres inicials de la casa, necessaris per als càlculs.

Dimensions de l'edifici:

• alçada del terra - 3 m;
• petita finestra de la part davantera i posterior de l'edifici 1470 * 1420 mm;
• finestra de façana gran 2080 * 1420 mm;
• portes d’entrada 2000 * 900 mm;
• portes posteriors (sortida a la terrassa) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

L’amplada total de l’edifici és de 9,5 m2 i la longitud de 16 m2. Només s’escalfaran les sales d’estar (4 unitats), el bany i la cuina.

Per calcular amb precisió la pèrdua de calor de les parets de la zona de les parets externes, cal restar l’àrea de totes les finestres i portes: es tracta d’un tipus de material completament diferent amb la seva pròpia resistència tèrmica

Comencem calculant les àrees de materials homogenis:

• superfície: 152 m2;
• superfície del sostre - 180 m2, tenint en compte l’alçada de l’altell de 1,3 m i l’amplada del portell - 4 m;
• àrea de la finestra: 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
• àrea de la porta: 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m2.

La superfície de les parets exteriors serà de 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m2.

Passem al càlcul de la pèrdua de calor per a cada material:

• Qpol = S * ∆T * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
• Qroof = 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
• Finestra Q = 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
• Qdoor = 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;

I també Qwall equival a 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. La suma de totes les pèrdues de calor serà de 19628,4 W.

Com a resultat, calculem la potència de la caldera: Р caldera = Qloss * Sheat_room * К / 100 = 19628,4 * (10,4 + 10,4 + 13,5 + 27,9 + 14,1 + 7,4) * 1,25 / 100 = 19628,4 * 83,7 * 1,25 / 100 = 20536,2 = 21 kW.

Calcularem el nombre de seccions de radiadors per a una de les habitacions. Per a la resta, els càlculs són els mateixos. Per exemple, una habitació de la cantonada (esquerra, cantonada inferior del diagrama) fa 10,4 m2.

Per tant, N = (100 * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C = (100 * 10.4 * 1.0 * 1.0 * 0.9 * 1.3 * 1.2 * 1.0 * 1.05) /180=8.5176=9.

Aquesta sala requereix 9 seccions d’un radiador de calefacció amb una potència de calor de 180 W.

Procedim al càlcul de la quantitat de refrigerant del sistema: W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litres. Això significa que la velocitat del refrigerant serà: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) / 20=812,7 litres.

Com a resultat, una rotació completa de tot el volum del refrigerant del sistema serà equivalent a 2,87 vegades per hora.

Una selecció d’articles sobre càlcul tèrmic ajudarà a determinar els paràmetres exactes dels elements del sistema de calefacció:

1. Càlcul del sistema de calefacció d’una casa particular: normes i exemples de càlcul
2. Càlcul tèrmic d’un edifici: especificacions i fórmules per realitzar càlculs + exemples pràctics

Càlcul d’un radiador amb aletes com a element d’un intercanviador de calor de convecció forçada.

Es presenta una tècnica, amb l’exemple d’un processador Intel Pentium4 Willamette a 1,9 GHz i un refrigerador B66-1A fabricat per ADDA Corporation, que descriu el procediment per calcular radiadors amb aletes dissenyats per refredar elements generadors de calor d’equips electrònics amb convecció forçada i plans superfícies de contacte tèrmic amb una potència de fins a 100 W. La tècnica permet el càlcul pràctic de dispositius moderns de petites dimensions d’alt rendiment per a l’eliminació de calor i aplicar-los a tot l’espectre de dispositius radioelectrònics que necessiten refrigeració.

Paràmetres establerts a les dades inicials:

Pàg

= 67 W, la potència dissipada per l'element refredat;

qamb

= 296 ° K, la temperatura del medi (aire) en graus Kelvin;

qabans

= 348 ° K, la temperatura limitant del cristall;

qR

= nn ° K, temperatura mitjana de la base del dissipador de calor (calculada durant el càlcul);

H

= 3 10-2 m, alçada de l'aleta del radiador en metres;

d

= 0,8 10-3 m, gruix de costella en metres;

b

= 1,5 10-3 m, la distància entre les costelles;

lm

= 380 W / (m ° K), coeficient de conductivitat tèrmica del material del radiador;

L

= 8,3 10-2 m, la mida del radiador al llarg de la vora en metres;

B

= 6,9 10-2 m, la mida del radiador a través de les aletes;

PERUT

= 8 10-3 m, el gruix de la base del radiador;

V

³ 2 m / s, velocitat de l'aire als canals del radiador;

Z

= 27, el nombre d'aletes del radiador;

tuR

= nn K, la temperatura de sobreescalfament de la base del dissipador de calor, es calcula durant el càlcul;

eR

= 0,7, el grau de negror del radiador.

Se suposa que la font de calor es troba al centre del radiador.

Totes les dimensions lineals es mesuren en metres, la temperatura en Kelvin, la potència en watts i el temps en segons.

El disseny del radiador i els paràmetres necessaris per als càlculs es mostren a la figura 1.

Imatge 1.

Procediment de càlcul.

1. Determineu l'àrea de secció transversal total dels canals entre les costelles mitjançant la fórmula:

Sк = (Z - 1) · b · H [1]

Per a les dades inicials acceptades - Sk = (Z - 1) b H = (27-1) 1,5 10-3 3 10-2 = 1,1 10-3 m2

Per a una instal·lació central del ventilador, el flux d’aire surt a través de les dues superfícies finals i la secció transversal dels canals es duplica a 2,2 10-3 m2.

2. Establim dos valors per a la temperatura de la base del radiador i realitzem el càlcul de cada valor:

qр = {353 (+ 80 ° С) i 313 (+ 40 ° С)}

A partir d’aquí es determina la temperatura de sobreescalfament de la base del radiador. tuR

pel que fa al medi ambient.

uр = qр - qс [2]

Per al primer punt, uр = 57 ° K, per al segon, uр = 17 ° K.

3. Determineu la temperatura q

necessari per calcular els criteris de Nusselt (Nu) i Reynolds (Re):

q = qс + P / (2 · V · Sк · r · Cр) [3]

On: qamb
–
temperatura de l’aire ambiental, ambient,

V

- velocitat de l'aire als canals entre les costelles, en m / s;

Sa

- l'àrea total de la secció transversal dels canals entre les costelles, en m2;

r

- densitat de l’aire a temperatura
q
Dm, en kg / m3,

q

cf = 0,5 (
qp +qamb)
;

CR

- capacitat calorífica de l’aire a temperatura
q
Dm, en J / (kg x ° K);

Pàg

- la potència dissipada pel radiador.

Per a les dades inicials acceptades - q = qс + P / (2 V Sк r Cр) = 296 K + 67 / (2 2 m / s 1,1 10-3m2 1,21 1005) = 302, 3 ° C (29,3 ° C)

* El valor d’un determinat radiador amb aletes amb instal·lació de ventilador central, V

a partir de càlculs 1,5 - 2,5 m / seg (vegeu l'apèndix 2), a partir de publicacions [L.3] aproximadament 2 m / seg. Per a canals curts i en expansió, com el refrigerador Golden Orb, la velocitat de l’aire de refrigeració pot arribar als 5 m / s.

4. Determineu els valors dels criteris de Reynolds i Nusselt necessaris per calcular el coeficient de transferència de calor de les aletes del radiador:

Re = V · L / n [4]

On: n

- coeficient de viscositat cinemàtica de l 'aire a
qamb,m2/ amb
de l’apèndix 1, taula 1.

Per a les dades inicials acceptades: Re = VL / n = 2 8,3 10-2 / 15,8 10-6 = 1,05 104

Nu = 0,032 Re 0,8 [5]

Per a les dades inicials acceptades: Nu = 0,032 Re 0,8 = 0,032 (2,62 104) 0,8 = 52,8

5. Determineu el coeficient de transferència de calor per convecció de les aletes del radiador:

aa
=Núm·la/
L W / (m
2
K) [6]

On, l

- coeficient de conductivitat tèrmica de l 'aire (W / (m deg)), a
qamb
de l'Apèndix 1, taula1.

Per a les dades inicials acceptades - ak = Nu · lv / L = 52,8 · 2,72 10-2 / 8,3 10-2 = 17,3

6. Determineu els coeficients auxiliars:

m = (2 · ak / lm · d) 1/2 [7]

determinem el valor de mh i la tangent del th hiperbòlic (mh).

Per a les dades inicials acceptades - m = (2 ak / lm d) 1/2 = (2 17,3 / (380 0,8 10-3)) 1/2 = 10,6

Per a les dades inicials acceptades - m · H = 10,6 · 3 10-2 = 0,32; th (m H) = 0,31

7. Determineu la quantitat de calor que desprèn la convecció de les aletes del radiador:

Prc = Z · lm · m · Sр · uр · th (m · H) [8]

On: Z

- nombre de costelles;

lm

= coeficient de conductivitat tèrmica del metall del radiador, W / (m
·
° K);

m

- vegeu la fórmula 7;

SR

- àrea de la secció transversal de l'aleta del radiador, m2,

Sр = L · d [9]

tuR

- temperatura de sobreescalfament de la base del radiador.

Sp = L d = 8,3 10-2 0,8 10-3 = 6,6 10-5 m2

Prk = Z · lm · m · Sр · uр · th (m · H) = 27 · 380 · 10,6 · 6,6 10-5 · 57 · 0,31 = 127 W.

8. Determineu la temperatura mitjana de l'aleta del radiador:

qср = (qр / 2) [1 + 1 / ch (m · H)] [10]

On: cap
(mH)
- el cosinus és hiperbòlic.

Per a les dades inicials acceptades: qср = (qр / 2) [1 + 1 / ch (m · H)] = (353/2) [1 + 1 / 1.05] = 344 ° K (71 ° С)

* La magnitud de la tangent i el cosinus de l'hiperbòlic es calcula en una calculadora d'enginyeria mitjançant la realització seqüencial de les operacions "hyp" i "tg" o "cos".

9. Determineu el coeficient de transferència de calor radiant:

al = eр · f (qср, qс) · j [11]

f (qср, qс) = 0,23 [5 10-3 (qср + qс)] 3

Per a les dades inicials acceptades: f (qcr, qc) = 0,23 [5 10-3 (qcr + qc)] 3 = 0,23 [5 10-3 (335 + 296)] 3 = 7,54

Coeficient d'irradiança:

j = b / (b + 2h)

j = b / (b + 2H) = 1,5 10-3 / (1,5 10-3 + 3 10-2) = 0,048

al = eрf (qav, qc) j = 0,7 x 7,54 x 0,048 = 0,25 W / m2 K

10. Determineu la superfície del flux de calor radiant:

Sl = 2 L [(Z -1) · (b + d) + d] +2 H · L · Z (m2) [12]

Per a les dades inicials acceptades - Sl = 2 L [(Z -1) · (b + d) + d] +2 H · L · Z = 0,1445 m2

11. Determineu la quantitat de calor que es desprèn de la radiació:

Pl = al · Sl (qav - qc) [13]

Per a les dades inicials acceptades - Pl = alSl (qav - qc) = 0,25 0,1445 (344 - 296) = 1,73 W

12. La quantitat total de calor que emet el radiador a una temperatura determinada del radiador qр = 353K:

P = Prk + Pl [14]

Per a les dades inicials acceptades - P = Prk + Pl = 127 + 1,73 = 128,7 W.

13. Repetim els càlculs de la temperatura del dissipador de calor q

p = 313K i representem la característica tèrmica del radiador calculat en dos punts. Per a aquest punt, P = 38W. Aquí, l'eix vertical representa la quantitat de calor que emet el radiador.
PàgR
, i la temperatura horitzontal del radiador és
qR
.

Imatge 2

A partir del gràfic resultant, determinem per a una potència determinada de 67W, qR

= 328 ° K o 55 ° C.

14. Segons la calor característica del radiador, determinem que a una potència determinada PR

= 67 W, temperatura del dissipador de calor
qR
= 328,5 ° C. Temperatura de sobreescalfament del radiador
tuR
es pot determinar mitjançant la fórmula 2.

És igual a uр = qр - qс = 328 - 296 = 32 ° K.

15. Determineu la temperatura del cristall i compareu-la amb el valor límit establert pel fabricant

qa
=q
p + P (
r
PC +
r
pr) ° K = 328 + 67 (0,003 + 0,1) = 335 (62 ° C), [15]

On:

qR
–
temperatura de la base del radiador per a un punt de disseny determinat,

R

- el resultat del càlcul segons la fórmula 14,

r

pc - resistència tèrmica de la caixa del processador - cristall, per a aquesta font de calor és de 0,003 K / W

r

pr és la resistència tèrmica del radiador de caixa, per a una font de calor determinada és de 0,1 K / W (amb pasta conductora de calor).

El resultat obtingut és inferior a la temperatura màxima determinada pel fabricant i s’acosta a les dades [L.2] (uns 57 ° C). En aquest cas, la temperatura de sobreescalfament del cristall en relació amb l'aire ambiental en els càlculs anteriors és de 32 ° C i en [L.2] 34 ° C.

En termes generals, la resistència tèrmica entre dues superfícies planes quan s’utilitzen soldadures, pastes i adhesius:

r =

d
a
lk-1
·
Scont
-1
[16]

On: d

k és el gruix de la bretxa entre el radiador i el cas de la unitat refrigerada plena de material conductor de calor en m,

la

- coeficient de conductivitat tèrmica d’un material conductor de calor a la bretxa W / (m K),

Scont

És la superfície de contacte en m2.

El valor aproximat de rcr amb un ajust suficient i sense juntes ni lubricants és

rcr = 2,2 / Scont

Quan s’utilitzen pastes, la resistència tèrmica baixa aproximadament 2 vegades.

16. Compareu qa

amb
qabans
, vam rebre un radiador
qa
= 325 ° K, menys
qabans=
348 ° K, - el radiador donat proporciona un marge al mode tèrmic de la unitat.

17. Determineu la resistència tèrmica del dissipador de calor calculat:

r =

tu
R
/ P (° K / W) [17]

r = uр / P (° / W) = 32/67 = 0,47 ° / W

Resultats:

L’intercanviador de calor calculat proporciona una eliminació de potència tèrmica de 67 W a una temperatura ambient de fins a 23 ° C, mentre que la temperatura del cristall de 325 ° K (62 ° C) no supera els 348 ° K (75 ° C) admissibles per a aquest processador.

L’ús d’un tractament superficial especial per augmentar la producció de potència tèrmica a través de la radiació a temperatures de fins a 50 ° C va resultar ineficaç i no es pot recomanar, ja que no paga les despeses.

M'agradaria que aquest material us ajudés no només a calcular i fabricar un intercanviador de calor modern de mida petita i altament eficient, similar als que s'utilitzen àmpliament en tecnologia informàtica, sinó també a prendre decisions sobre l'ús d'aquests dispositius en relació amb les vostres tasques .

Constants per al càlcul de l'intercanviador de calor.

Taula 1

Els valors de les constants per a temperatures intermèdies, en una primera aproximació, es poden obtenir traçant els gràfics de les funcions per a les temperatures indicades a la primera columna.

Apèndix 2.

Càlcul de la velocitat de refrigeració per aire del radiador.

La velocitat de moviment del refrigerant durant la convecció forçada en gasos:

V = Gv / Sк

On: Gv és el cabal volumètric del refrigerant (per a un ventilador de 70x70, Sp = 30 cm2, 7 pales, Rem = 2,3 W, w = 3500 rpm, Gv = 0,6-0,8 m3 / min. O en realitat 0, 2 -0,3 o V = 2 m / seg),

Sк: zona de secció transversal del canal lliure de pas.

Tenint en compte que l’àrea de flux del ventilador és de 30 cm2 i l’àrea dels canals del radiador de 22 cm2, es determina que la velocitat de bufat de l’aire és menor i serà igual a:

V = Gv / S = 0,3 m3

/ min / 2,2 10
-3
m
2
= 136 m / min = 2,2 m / s.

Per als càlculs, prenem 2 m / s.

Literatura:

1. Manual del dissenyador CEA, editat per RG Varlamov, M, ràdio soviètica, 1972;
2. Manual del dissenyador REA, sota la direcció de RG Varlamov, M, ràdio soviètica, 1980;
3. https://www.ixbt.com/cpu/, Coolers for Socket 478, Spring-Summer 2002, Vitaly Krinitsin

   , Publicat - 29 de juliol de 2002;

4. https://www.ixbt.com/cpu/, Mesurant les velocitats de l’aire darrere dels ventiladors i refrigeradors, Alexander Tsikulin, Alexey Rameykin, publicat - 30 d’agost de 2002.

elaborat el 2003 a partir dels materials L.1 i 2

Sorokin A.D.

Aquesta tècnica es pot descarregar en format PDF aquí.

Càlcul precís de la producció de calor

Per a això, s’utilitzen factors de correcció:

• K1 depèn del tipus de finestres. Les finestres de doble vidre de dues cambres corresponen a 1, el vidre ordinari - 1,27, la finestra de tres cambres - 0,85;
• K2 mostra el grau d’aïllament tèrmic de les parets. Està en el rang d'1 (formigó espumós) a 1,5 per a blocs de formigó i maçoneria en 1,5 maons;
• K3 reflecteix la relació entre l'àrea de les finestres i el terra. Com més marcs de finestres hi hagi, més gran serà la pèrdua de calor. A un vidre del 20%, el coeficient és 1 i al 50% augmenta a 1,5;
• K4 depèn de la temperatura mínima fora de l'edifici durant la temporada de calefacció. Es pren una temperatura de -20 ° C com a unitat i, a continuació, s’afegeix o resta 0,1 per cada 5 graus;
• K5 té en compte el nombre de parets exteriors. El coeficient per a una paret és 1, si n'hi ha dos o tres, aleshores és 1,2, quan quatre - 1,33;
• K6 reflecteix el tipus d'habitació que es troba a sobre d'una habitació determinada. Si hi ha un pis residencial a la part superior, el valor de correcció és de 0,82, un altell càlid - 0,91, un altell fred - 1,0;
• K7: depèn de l'alçada dels sostres. Per a una alçada de 2,5 metres, això és 1,0 i per a 3 metres - 1,05.

Quan es coneixen tots els factors de correcció, la potència del sistema de calefacció es calcula per a cada habitació mitjançant la fórmula:

Càlcul tèrmic d’una habitació i d’un edifici en conjunt, fórmula de pèrdua de calor

Càlcul tèrmic

Per tant, abans de calcular el sistema de calefacció del vostre propi habitatge, heu d’esbrinar algunes dades relacionades amb el propi edifici.

A partir del projecte de la casa, aprendreu les dimensions dels locals climatitzats: l’alçada de les parets, la zona, el nombre d’obertures de finestres i portes, així com les seves dimensions. Com es troba la casa en relació amb els punts cardinals. Tingueu en compte les temperatures mitjanes hivernals a la vostra zona. De quin material es construeix l’edifici?

Particular atenció a les parets exteriors. Assegureu-vos de determinar els components des del terra fins al terra, que inclouen els fonaments de l’edifici. El mateix s'aplica als elements superiors, és a dir, al sostre, al sostre i a les lloses.

Són aquests paràmetres de l’estructura els que us permetran procedir al càlcul hidràulic. Siguem sincers, tota la informació anterior està disponible, de manera que no hauria d’haver cap problema en recollir-la.

Càlcul exhaustiu de la càrrega tèrmica

A més de la solució teòrica de qüestions relacionades amb les càrregues tèrmiques, es realitzen diverses mesures pràctiques durant el disseny. Les enquestes completes d’enginyeria de calor inclouen la termografia de totes les estructures de l’edifici, inclosos els sostres, les parets, les portes i les finestres. Gràcies a aquest treball, és possible determinar i registrar diversos factors que afecten la pèrdua de calor d’una casa o nau industrial.

Les enquestes tèrmiques proporcionen les dades més fiables sobre les càrregues de calor i les pèrdues de calor d’un edifici concret durant un període de temps determinat. Les mesures pràctiques permeten demostrar clarament allò que els càlculs teòrics no poden mostrar: àrees problemàtiques de la futura estructura.

A partir de tot l’anterior, podem concloure que els càlculs de càrregues de calor per al subministrament d’aigua calenta, calefacció i ventilació, similars al càlcul hidràulic del sistema de calefacció, són molt importants i, sens dubte, s’han de realitzar abans de començar l’arranjament de el sistema de subministrament de calor a casa vostra o en una instal·lació per a un altre propòsit. Quan l’enfocament del treball es faci correctament, s’assegurarà el funcionament sense problemes de l’estructura de calefacció, sense cap cost addicional.

Exemple en vídeo de càlcul de la càrrega de calor del sistema de calefacció d’un edifici: