Cálculo del rendimiento para calentar aire de un cierto volumen.
Determine el caudal másico de aire caliente.
GRAMO
(kg / h) =
L
X
R
Dónde:
L
- cantidad volumétrica de aire calentado, m3 / hora
pag
- densidad del aire a temperatura promedio (la suma de la temperatura del aire en la entrada y salida del calentador se divide por dos) - la tabla de indicadores de densidad se presenta arriba, kg / m3
Determinar el consumo de calor para calentar aire.
Q
(W) =
GRAMO
X
C
X (
t
con -
t
comienzo)
Dónde:
GRAMO
- caudal másico de aire, kg / h s - capacidad calorífica específica del aire, J / (kg • K), (el indicador se toma de la temperatura del aire entrante de la tabla)
t
inicio - temperatura del aire en la entrada al intercambiador de calor, ° С
t
con es la temperatura del aire calentado en la salida del intercambiador de calor, ° С
Ejemplo de cálculo de ventilación de escape
Antes del comienzo cálculo de ventilación de escape es necesario estudiar el SN y P (Sistema de Normas y Reglas) del dispositivo de los sistemas de ventilación. Según SN y P, la cantidad de aire necesaria para una persona depende de su actividad.
Baja actividad: 20 metros cúbicos / hora. Promedio - 40 m3 / h. Alto - 60 m3 / h. A continuación, tenemos en cuenta el número de personas y el volumen de la sala.
Además, debe conocer la multiplicidad: un intercambio completo de aire en una hora. Para el dormitorio, es igual a uno, para las habitaciones del hogar - 2, para cocinas, baños y cuartos de servicio - 3.
Para ejemplo - cálculo de la ventilación por extracción habitaciones de 20 metros cuadrados.
Digamos que dos personas viven en la casa, entonces:
V (volumen) de la habitación es igual a: SxH, donde H es la altura de la habitación (estándar 2,5 metros).
V = S x H = 20 x 2.5 = 50 metros cúbicos.
Más V x 2 (multiplicidad) = 100 metros cúbicos / h. De otra manera - 40 km / h. (actividad media) x 2 (persona) = 80 metros cúbicos / hora. Elegimos un valor más alto: 100 mb / h.
De la misma manera, calculamos el rendimiento de la ventilación por extracción de toda la casa.
Cálculo de la sección frontal del dispositivo requerida para el paso del flujo de aire.
Habiendo decidido la potencia térmica requerida para calentar el volumen requerido, encontramos la sección frontal para el paso de aire.
Sección frontal - tramo interior de trabajo con tubos caloportadores, por donde pasan directamente los flujos de aire frío forzado.
F
(metros cuadrados) =
GRAMO
/
v
Dónde:
GRAMO
- consumo de masa de aire, kg / h
v
- velocidad de la masa de aire - para los calentadores de aire con aletas se toma en el rango de 3 - 5 (kg / m.kv • s). Valores permitidos: hasta 7-8 kg / m.kv • s
Ventajas y desventajas de los calentadores de agua.
Un calentador de agua para ventilación de suministro tiene desventajas significativas que limitan su uso en locales residenciales:
- grandes dimensiones;
- la complejidad de conectarse a un sistema común de suministro de agua caliente;
- la necesidad de un control estricto de la temperatura del refrigerante en el sistema de suministro de agua.
Sin embargo, para crear una temperatura agradable en habitaciones grandes (salas de producción, invernaderos, centros comerciales), el uso de tales unidades de calefacción es el más conveniente, eficiente y económico.
El calentador de agua no carga la red eléctrica, su avería no provocará un incendio; estos factores hacen que el uso del equipo sea seguro.
Cálculo de valores de velocidad de masa
Encuentre la velocidad de masa real del calentador de aire
V
(kg / m.kv • s) =
GRAMO
/
F
Dónde:
GRAMO
- consumo de masa de aire, kg / h
F
- el área de la sección frontal real tomada en cuenta, sq.
Opinión experta
¡Importante!
¿No puedes manejar los cálculos tú mismo? Envíenos los parámetros existentes de su habitación y los requisitos para el calentador de aire. Te ayudaremos con el cálculo. Alternativamente, mire las preguntas existentes de los usuarios sobre este tema.
Tipos de calentadores de aire
Como se mencionó anteriormente, los calentadores de aire se dividen de acuerdo con el principio de funcionamiento y cada tipo tiene sus propias ventajas y desventajas:
Diagrama de conexión del calentador eléctrico.
- Los calentadores eléctricos son fáciles de instalar y lo suficientemente simples de operar cuando se usan en un sistema de ventilación para calentar el aire que pasa. Sin embargo, la mayoría de los calentadores eléctricos tienen una capacidad limitada, por lo que el uso de un calentador eléctrico es aceptable en aquellos tipos de ventilación que no están diseñados para un flujo de aire de más de 4500 m3 / h. Además, los calentadores eléctricos tienen otro inconveniente importante: altos costos operativos, especialmente cuando se usa un calentador eléctrico durante el clima frío del invierno. Dependiendo de la potencia del calentador eléctrico, es posible que se requieran cambios en el cableado eléctrico: si los calentadores con una potencia de hasta 5 kW se pueden conectar a redes monofásicas (220 V) y trifásicas (380 V), luego, conectar un calentador eléctrico con una potencia de más de 5 kW solo es posible a una red eléctrica trifásica;
- Los calentadores de agua utilizan el suministro de agua caliente para calentar el aire que pasa a través de ellos, por lo tanto, deben estar conectados a un sistema de calefacción autónomo (caldera de gas o eléctrica en una casa particular) o central (para edificios de oficinas o empresas). Los calentadores de agua son mucho más potentes que sus homólogos eléctricos y se pueden utilizar en sistemas de ventilación con un rendimiento de 1.000 a 16.000 metros cúbicos de aire por hora. Las desventajas de este tipo de calentadores incluyen el hecho de que son más difíciles de instalar y operar. Además, los calentadores de agua están sujetos al riesgo de descongelación, por lo tanto, no se pueden dejar sin un suministro constante de agua caliente durante el invierno.
- Los calentadores de vapor son los tipos más comunes de calentadores de aire. Su popularidad depende directamente de sus cualidades útiles y características técnicas. Un calentador de aire a vapor calienta rápidamente el aire en la habitación, y si lo comparamos con otros tipos de calentadores de aire, entonces es el líder en este indicador. Sin embargo, los calentadores de aire a vapor adolecen de las desventajas de los sistemas de agua similares. Siempre deben estar provistos de vapor caliente, ya que su trabajo depende de ello. Además, los calentadores de vapor no tienen un valor de potencia calorífica constante, dependen de la temperatura y presión del vapor de agua. Sin embargo, tales desventajas son más que superpuestas con las ventajas de este tipo de calentadores: dado que operan con generadores de vapor, son bastante económicos para varios tipos de empresas; su funcionamiento no requiere grandes costos de energía, los calentadores de vapor son bastante confiables y duraderos.
Cálculo del rendimiento térmico de una instalación de calefacción.
Cálculo de la potencia calorífica real:
q
(W) =
K
X
F
X ((
t
en +
t
fuera) / 2 - (
t
empezar +
t
con) / 2))
o, si se calcula la altura de temperatura, entonces:
q
(W) =
K
X
F
X
cabeza de temperatura media
Dónde:
K
- coeficiente de transferencia de calor, W / (m.kv • ° C)
F
- área de superficie de calentamiento del calentador seleccionado (tomada de acuerdo con la tabla de selección), sq.
t
en - temperatura del agua en la entrada del intercambiador de calor, ° С
t
out - temperatura del agua a la salida del intercambiador de calor, ° С
t
inicio - temperatura del aire en la entrada al intercambiador de calor, ° С
t
con es la temperatura del aire calentado en la salida del intercambiador de calor, ° С
Clasificación del calentador de aire
Los calentadores están incluidos en el diseño del sistema de calefacción para calentar el aire.Existen los siguientes grupos de estos dispositivos según el tipo de refrigerante utilizado: agua, eléctrico, vapor, fuego.
Tiene sentido utilizar electrodomésticos para habitaciones con una superficie no superior a 100 m². Para edificios con áreas grandes, una opción más racional serían los calentadores de agua, que funcionan solo con una fuente de calor.
Los más populares son los calentadores de agua y vapor. Tanto la primera como la segunda superficie en forma se dividen en 2 subespecies: acanalada y de tubo liso. Los calentadores con aletas en la geometría de las costillas son de placa y enrollados en espiral.
El rendimiento de los calentadores que funcionan con un portador de calor, como el vapor, se controla mediante válvulas especiales instaladas en la tubería de entrada.
Por diseño, estos dispositivos pueden ser de paso único, cuando el refrigerante en ellos se mueve a través de los tubos, adhiriéndose a una dirección constante, y de paso múltiple, en cuyas cubiertas hay particiones, como resultado de lo cual la dirección del movimiento del refrigerante cambia constantemente.
Se venden 4 modelos de calentadores de agua y vapor, que se diferencian en la superficie de calefacción:
- CM - el más pequeño con una fila de tubos;
- METRO - pequeño con dos filas de tubos;
- CON - mediano con tubos en 3 filas;
- B - grande, con 4 filas de tubos.
Los calentadores de agua durante el funcionamiento soportan grandes fluctuaciones de temperatura: 70-110⁰. Para un buen funcionamiento de este tipo de calentador, el agua que circula en el sistema debe calentarse a un máximo de 180⁰. En la estación cálida, el calentador de aire puede actuar como ventilador.
Galería de imágenes
Foto de
Calentador de agua en el área de producción.
Calentador de vapor en una terraza acristalada
Calentador de aire eléctrico compacto
Modelo enrollado en espiral de vapor
Cálculo de la cortina de aire de mezcla.
Elementos estructurales de cortinas de aire.
Las cortinas de tipo paleta, por regla general, están diseñadas con descarga de aire bidireccional y están compuestas por dos unidades independientes, que consisten en ventiladores radiales o axiales, calentadores de aire si la cortina es térmica de aire y cajas de distribución de aire, que se instalan a cada lado de la abertura a abrir.
Las cajas de distribución de aire de la cortina están ubicadas en el interior de la abertura a una distancia de no más de 0,1 (donde Fпр es el área de la abertura abierta equipada con la cortina). En ausencia de espacio para la instalación de cajas directamente en las aberturas, se utilizan cortinas con boquillas de salida de aire alargadas. La corriente de aire de la cortina debe dirigirse en un ángulo de 300 con respecto al plano de la abertura. La altura de la salida de aire se toma igual a la altura de la abertura abierta. El diseño de las cajas de distribución de aire debe garantizar el movimiento horizontal de la corriente de aire de la cortina de aire y la relación entre la velocidad mínima de salida del aire y la altura máxima de la ranura al menos 0,7. Como regla general, el aire se introduce en la cortina de paletas al nivel de la tubería de succión del ventilador. Al instalar el ventilador en el piso, se recomienda tomar aire de la zona superior de la habitación si la temperatura del aire en la zona superior es 50 ° C o más que la temperatura en la zona de trabajo.
La salida de aire de las cortinas térmicas de aire del tipo de mezcla debe estar provista en ambos lados en las inmediaciones de las puertas que se abren, de modo que los flujos de aire de la cortina no sean interrumpidos por las puertas que se abren. El diseño de las salidas de aire debe asegurar la dirección horizontal del flujo de aire de la cortina. La altura de las salidas de aire se toma de 0.1 a 1.6 m desde el piso, el ancho se determina mediante cálculo. La entrada de aire para la cortina, por regla general, se realiza debajo del techo del vestíbulo. La entrada de aire desde el exterior se proporciona cuando se combina una cortina térmica de aire con ventilación de suministro.Se recomienda suministrar aire: con entrada de aire desde la habitación - hacia el vestíbulo, con entrada de aire desde el exterior - hacia el vestíbulo.
Para salas con industrias explosivas, se deben utilizar ventiladores intrínsecamente seguros, y la temperatura del refrigerante para los calentadores de aire por los que pasa el aire recirculado no debe exceder el 80% de la temperatura de autoignición de gases, vapores o polvo. Si se usa agua caliente como portador de calor, su temperatura para las categorías de producción A, B y E en presencia de polvo combustible y explosivo en las instalaciones no debe ser superior a 1100 C y, en su ausencia, no superior a 1500 C . En ausencia de un equipo de protección contra chispas adecuado para la cortina en las habitaciones de las categorías A, B y E, se permite tomar aire exterior o aire de las habitaciones adyacentes de las categorías C, D y E, si no hay polvo combustible en él. .
Los medios de automatización para las cortinas de aire deben garantizar: arrancar el ventilador cuando se abre la abertura de servicio y cuando la temperatura cerca de la abertura cerrada es inferior al valor establecido; apagar el ventilador después de cerrar la abertura de servicio y cuando la temperatura del aire cerca de la abertura cerrada se restablezca al valor establecido.
30.2. Cálculo de una cortina tipo puerta
El caudal total de aire suministrado por una cortina tipo compuerta se determina mediante la fórmula
, (30.1)
donde es la característica de la cortina - la relación entre el caudal del aire suministrado por la cortina y el caudal de aire que pasa a la habitación a través de la abertura durante el funcionamiento de la cortina; - el coeficiente del caudal del apertura durante el funcionamiento de la cortina (tomada según y; Fпр - el área de la abertura equipada con la cortina, m2; - la diferencia en las presiones de aire de ambos lados de la cerca exterior al nivel de la abertura, Pa ; - densidad, kg / m3, de la mezcla suministrada por la cortina y el aire exterior a una temperatura tcm igual a la estándar.
La diferencia de presión se determina mediante cálculo como resultado de resolver las ecuaciones de balance de aire teniendo en cuenta la presión del viento para el modo frío del año.
Para cálculos aproximados, si no hay datos iniciales completos, el valor se puede tomar mediante la fórmula
, (30.2)
donde k1 es un factor de corrección de la presión del viento, teniendo en cuenta el grado de estanqueidad de los edificios;
; (30.3)
, (30.4)
donde hcalc es la altura calculada, es decir la distancia vertical desde el centro de la abertura equipada con una cortina hasta el nivel de presiones cero, donde las presiones desde el exterior y el interior del edificio son iguales (altura de la zona neutra), m; - densidad del aire, kg / m3, a la temperatura del aire exterior (parámetros B); - lo mismo, a la altura media del local, la temperatura del aire interior t; - la velocidad del viento estimada, cuyo valor se toma con los parámetros B para el período frío del año; с - coeficiente aerodinámico calculado, cuyo valor debe tomarse de acuerdo con SNiP 2.01.07-85.
La altura estimada hcalculada se puede tomar aproximadamente;
a) para edificios sin aberturas de aireación y linternas
, (30.5)
donde hpr es la altura de la abertura que se abrirá;
b) para edificios con aberturas de aireación cerradas durante la estación fría,
, (30.6)
donde h1 es la distancia desde el centro de la abertura equipada con una cortina hasta el centro de las aberturas de suministro, m; h2 es la distancia entre los centros de las aberturas de suministro y escape, m; lp es la longitud de los pórticos de las aberturas de suministro, que se abren en la estación cálida, m; lv - lo mismo, aberturas de escape;
c) para edificios con aberturas de aireación abiertas durante la estación fría:
, (30.7)
o
,
donde hp es la distancia desde el centro de las aberturas de aireación de suministro abierto hasta el nivel de presión cero obtenido al calcular la aireación en la estación fría (parámetros B), m; - los productos de los coeficientes de flujo de las aberturas, respectivamente, las aberturas de aireación de suministro y escape y sus áreas, m2.
Si hay un desequilibrio y un exceso de la campana mecánica en la habitación sobre el valor de entrada, se puede determinar aproximadamente mediante las siguientes fórmulas:
a) cuando la entrada de aire para la cortina de la habitación
; (30.8)
b) cuando la entrada de aire para la cortina desde el exterior
, (30.9)
donde es la suma de los productos de los caudales de las aberturas de suministro abierto y sus áreas, m2; - la suma de los productos de los caudales de aberturas abiertas simultáneamente equipadas con cortinas, y sus áreas, m2.
Al calcular, debe verificar el valor de Gz de acuerdo con la fórmula (30.1), y para el caudal estimado tomar el mayor de los valores obtenidos por la fórmula
(30,8) y (30,1) o (30,9) y (30,1). El valor no debe exceder de un solo intercambio de 1 hora.
La temperatura del aire requerida de la cortina tg se determina sobre la base de la ecuación del balance de calor según la fórmula
, (30.10)
donde es la relación entre la pérdida de calor con el aire que sale por las aberturas al exterior y la potencia térmica de la cortina.
Potencia térmica de los calentadores de cortina de calentamiento de aire
, (30.11)
donde A = 0,28 es el coeficiente: tinit es la temperatura del aire aspirado por la cortina, 0С.
Si, como resultado del cálculo de tz, resulta ser menor que tinit, entonces se deben usar cortinas sin secciones de calefacción.
30.3. Cálculo combinado de cortina de aire
Para ahorrar energía térmica, es recomendable utilizar cortinas combinadas aire-térmicas (KVTZ), que suministran parte del aire sin calefacción. KVTZ consta de dos pares de cajas de distribución de aire verticales instaladas en el interior de las instalaciones. El par de bandas exteriores, ubicado más cerca de la puerta, no deja caer aire caliente, sino vapor interno, calentado a 70 ° C, lo que permite reducir las pérdidas de calor del chorro de la cortina de aire.
El cálculo de KVTZ se realiza en el siguiente orden. Se establecen el caudal de aire relativo y el área relativa de las ranuras en el par exterior de los elevadores de la cortina de aire. Se recomienda tomar. Los valores se utilizan para determinar las pérdidas de calor relativas con el chorro de la cortina exterior. Cuándo,. Luego, el flujo de aire relativo a través de la cortina "interna" se calcula usando la fórmula
(30.12)
Se calcula el área relativa de las ranuras de salida de aire de la "cortina interior"
(30.13)
Se determinan el área relativa total de las ranuras de salida de aire y el caudal relativo total del KVTZ
(30.14)
(30.15)
Con base en los valores obtenidos y, el flujo de aire total suministrado por el KHTZ se encuentra y calcula de acuerdo con la fórmula (30.1). Después de eso, se determina el flujo de aire a través de las cortinas exterior e interior, respectivamente.
(30.16)
(30.17)
La potencia térmica de los calentadores KVTZ se calcula mediante la fórmula (30.11) en y
30.4. Cálculo de cortina tipo mezcla
El consumo de aire para una cortina de aire de tipo mezcla se determina mediante la fórmula
, (30.18)
donde k es un factor de corrección para tener en cuenta el número de personas que pasan, el lugar de entrada de aire de la cortina y el tipo de vestíbulo; - coeficiente de flujo, según el diseño de la entrada; Fвх - área de una hoja que se puede abrir de puertas de entrada exteriores, m2. Cuando se combina una cortina térmica de aire con ventilación de suministro, el valor de Gz se toma igual al flujo de aire requerido para la ventilación de suministro, pero no menos que el valor determinado por la fórmula (30.18).
El valor se determina como resultado del cálculo del régimen de aire del edificio, teniendo en cuenta la presión del viento. A falta de datos iniciales completos, se puede calcular mediante la fórmula (30.3), donde el valor de hcalculado se calcula teniendo en cuenta la presión del viento en función del número de plantas del edificio según las fórmulas:
para edificios con 3 o menos pisos
(30.19)
para edificios de más de 3 plantas
(30.20)
donde hl.k. - la altura de la escalera desde el nivel de planificación del suelo, m; hдв - altura de la hoja de la puerta, m; él es la altura total de un piso, m.
La potencia térmica de los calentadores de aire de la cortina térmica de aire está determinada por la fórmula (30.11).
