Cálculo de un radiador de aletas como elemento de un intercambiador de calor con convección forzada.

El diseño y el cálculo térmico de un sistema de calefacción es una etapa obligatoria en la disposición de la calefacción de una casa. La tarea principal de las actividades informáticas es determinar los parámetros óptimos de la caldera y el sistema de radiador.

Debe admitir que a primera vista puede parecer que solo un ingeniero puede hacer un cálculo de ingeniería térmica. Sin embargo, no todo es tan complicado. Conociendo el algoritmo de acciones, resultará realizar de forma independiente los cálculos necesarios.

El artículo describe en detalle el procedimiento de cálculo y proporciona todas las fórmulas necesarias. Para una mejor comprensión, hemos preparado un ejemplo de cálculo térmico para una casa particular.

Normas de regímenes de temperatura de locales.

Antes de realizar cualquier cálculo de los parámetros del sistema, es necesario, como mínimo, conocer el orden de los resultados esperados, así como disponer de características estandarizadas de algunos valores tabulares que deben ser sustituidos en las fórmulas. o dejarse guiar por ellos.

Habiendo realizado cálculos de parámetros con tales constantes, uno puede estar seguro de la confiabilidad del parámetro dinámico o constante buscado del sistema.

Para locales para diversos fines, existen estándares de referencia para los regímenes de temperatura de locales residenciales y no residenciales. Estas normas están consagradas en los llamados GOST.

Para un sistema de calefacción, uno de estos parámetros globales es la temperatura ambiente, que debe ser constante independientemente de la temporada y las condiciones ambientales.

De acuerdo con la regulación de normas y reglas sanitarias, existen diferencias de temperatura en relación con las temporadas de verano e invierno. El sistema de aire acondicionado es responsable del régimen de temperatura de la habitación en la temporada de verano, el principio de su cálculo se describe en detalle en este artículo.

Pero la temperatura ambiente en invierno la proporciona el sistema de calefacción. Por lo tanto, nos interesan los rangos de temperatura y sus tolerancias para las desviaciones para la temporada de invierno.

La mayoría de los documentos normativos estipulan los siguientes rangos de temperatura que permiten que una persona se sienta cómoda en una habitación.

Para locales no residenciales de tipo oficina con una superficie de hasta 100 m2:

• 22-24 ° C - temperatura óptima del aire;
• 1 ° C - fluctuación permisible.

Para locales tipo oficina con un área de más de 100 m2, la temperatura es de 21-23 ° C. Para locales no residenciales de tipo industrial, los rangos de temperatura difieren mucho según el propósito del local y las normas de protección laboral establecidas.

Cada persona tiene su propia temperatura ambiente confortable. A alguien le gusta que la habitación sea muy cálida, alguien se siente cómodo cuando la habitación está fresca; todo esto es bastante individual

En cuanto a los locales residenciales: apartamentos, casas particulares, fincas, etc., existen ciertos rangos de temperatura que se pueden ajustar según los deseos de los residentes.

Y sin embargo, para locales específicos de un apartamento y una casa, tenemos:

• 20-22 ° C - sala de estar, incluida la habitación de los niños, tolerancia ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - cocina, inodoro, tolerancia ± 2 ° С;
• 24-26 ° C - baño, ducha, piscina, tolerancia ± 1 ° С;
• 16-18 ° C - pasillos, pasillos, escaleras, trasteros, tolerancia + 3 ° С

Es importante tener en cuenta que hay varios parámetros básicos más que afectan la temperatura en la habitación y en los que debe enfocarse al calcular el sistema de calefacción: humedad (40-60%), la concentración de oxígeno y dióxido de carbono en el aire. (250: 1), la velocidad de movimiento de la masa de aire (0,13-0,25 m / s), etc.

Mecanismos de transferencia de calor en el cálculo de intercambiadores de calor.

La transferencia de calor se lleva a cabo a través de tres tipos principales de transferencia de calor. Estos son convección, conducción de calor y radiación.

En los procesos de intercambio de calor que proceden de acuerdo con los principios del mecanismo de conducción de calor, la transferencia de calor ocurre como una transferencia de energía de vibraciones elásticas de moléculas y átomos. Esta energía se transfiere de un átomo a otro en dirección decreciente.

Al calcular los parámetros de transferencia de calor de acuerdo con el principio de conductividad térmica, se utiliza la ley de Fourier:

Para calcular la cantidad de calor, se utilizan datos sobre el tiempo de paso del flujo, el área de la superficie, el gradiente de temperatura y también sobre el coeficiente de conductividad térmica. Se entiende por gradiente de temperatura su cambio en la dirección de transferencia de calor por unidad de longitud.

El coeficiente de conductividad térmica se entiende como la tasa de transferencia de calor, es decir, la cantidad de calor que atraviesa una unidad de superficie por unidad de tiempo.

Cualquier cálculo térmico tiene en cuenta que los metales tienen el coeficiente de conductividad térmica más alto. Varios sólidos tienen una proporción mucho menor. Y para los líquidos, esta cifra es, por regla general, más baja que la de cualquiera de los sólidos.

Al calcular los intercambiadores de calor, donde la transferencia de calor de un medio a otro atraviesa la pared, la ecuación de Fourier también se usa para obtener datos sobre la cantidad de calor transferido. Se calcula como la cantidad de calor que atraviesa un plano de espesor infinitesimal :.

Si integramos los indicadores de cambios de temperatura a lo largo del espesor de la pared, obtenemos

En base a esto, resulta que la temperatura dentro de la pared cae de acuerdo con la ley de una línea recta.

Mecanismo de transferencia de calor por convección: cálculos

Otro mecanismo de transferencia de calor es la convección. Esta es la transferencia de calor por volúmenes del medio a través de su movimiento mutuo. En este caso, la transferencia de calor del medio a la pared y viceversa, de la pared al medio de trabajo se denomina transferencia de calor. Para determinar la cantidad de calor que se transfiere, se usa la ley de Newton

En esta fórmula, a es el coeficiente de transferencia de calor. Con movimiento turbulento del medio de trabajo, este coeficiente depende de muchas cantidades adicionales:

• parámetros físicos del fluido, en particular capacidad calorífica, conductividad térmica, densidad, viscosidad;
• las condiciones para lavar la superficie de transferencia de calor con un gas o líquido, en particular la velocidad del fluido, su dirección;
• condiciones espaciales que limitan el flujo (longitud, diámetro, forma de la superficie, su rugosidad).

En consecuencia, el coeficiente de transferencia de calor es una función de muchas cantidades, que se muestra en la fórmula

El método de análisis dimensional permite derivar una relación funcional entre los criterios de similitud que caracterizan la transferencia de calor con un flujo turbulento en tuberías lisas, rectas y largas.

Esto se calcula mediante la fórmula.

Coeficiente de transferencia de calor en el cálculo de intercambiadores de calor.

En tecnología química, a menudo hay casos de intercambio de energía térmica entre dos fluidos a través de una pared divisoria. El proceso de intercambio de calor pasa por tres etapas. El flujo de calor para un proceso de estado estable permanece sin cambios.

Se lleva a cabo el cálculo del flujo de calor que pasa del primer medio de trabajo a la pared, luego a través de la pared de la superficie de transferencia de calor y luego de la pared al segundo medio de trabajo.

En consecuencia, se utilizan tres fórmulas para los cálculos:

Como resultado de la solución conjunta de las ecuaciones, obtenemos

La cantidad

y está el coeficiente de transferencia de calor.

Cálculo de la diferencia de temperatura media

Cuando se ha determinado la cantidad de calor requerida utilizando el balance de calor, es necesario calcular la superficie de intercambio de calor (F).

Al calcular la superficie de intercambio de calor requerida, se utiliza la misma ecuación que en los cálculos anteriores:

En la mayoría de los casos, la temperatura del medio de trabajo cambiará durante el curso de los procesos de intercambio de calor. Esto significa que la diferencia de temperatura cambiará a lo largo de la superficie de intercambio de calor. Por tanto, se calcula la diferencia de temperatura media.Y debido al hecho de que el cambio de temperatura no es lineal, se calcula la diferencia logarítmica. En contraste con un flujo directo, con un contraflujo de medios de trabajo, el área requerida de la superficie de intercambio de calor debería ser menor. Si se utilizan tanto el flujo directo como el flujo a contracorriente en la misma carrera del intercambiador de calor, la diferencia de temperatura se determina en función de la relación.

Cálculo de la pérdida de calor en la casa.

De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica (física escolar), no hay transferencia espontánea de energía desde los miniobjetos menos calientes a los más calientes. Un caso especial de esta ley es el "esfuerzo" por crear un equilibrio de temperatura entre dos sistemas termodinámicos.

Por ejemplo, el primer sistema es un ambiente con una temperatura de -20 ° C, el segundo sistema es un edificio con una temperatura interna de + 20 ° C. De acuerdo con la ley anterior, estos dos sistemas se esforzarán por equilibrarse mediante el intercambio de energía. Esto sucederá con la ayuda de las pérdidas de calor del segundo sistema y la refrigeración del primero.

Se puede decir sin ambigüedades que la temperatura ambiente depende de la latitud en la que se encuentra la casa particular. Y la diferencia de temperatura afecta la cantidad de fugas de calor del edificio (+)

La pérdida de calor significa la liberación involuntaria de calor (energía) de algún objeto (casa, apartamento). Para un apartamento ordinario, este proceso no es tan "notable" en comparación con una casa privada, ya que el apartamento está ubicado dentro del edificio y es "adyacente" a otros apartamentos.

En una casa particular, el calor “escapa” en un grado u otro a través de las paredes exteriores, piso, techo, ventanas y puertas.

Conociendo la cantidad de pérdida de calor para las condiciones climáticas más desfavorables y las características de estas condiciones, es posible calcular con alta precisión la potencia del sistema de calefacción.

Entonces, el volumen de las fugas de calor del edificio se calcula utilizando la siguiente fórmula:

Q = Qfloor + Qwall + Qwindow + Qroof + Qdoor +… + Qidónde

Qi - el volumen de pérdida de calor por la apariencia uniforme de la envolvente del edificio.

Cada componente de la fórmula se calcula mediante la fórmula:

Q = S * ∆T / Rdónde

• Q - fugas térmicas, V;
• S - área de un tipo específico de estructura, sq. metro;
• ∆T - diferencia de temperatura entre el aire ambiente y el interior, ° C;
• R - resistencia térmica de un determinado tipo de estructura, m2 * ° C / W.

Se recomienda tomar de las tablas auxiliares el valor mismo de la resistencia térmica para los materiales realmente existentes.

Además, la resistencia térmica se puede obtener utilizando la siguiente relación:

R = d / kdónde

• R - resistencia térmica, (m2 * K) / W;
• k - coeficiente de conductividad térmica del material, W / (m2 * K);
• D Es el espesor de este material, m.

En las casas más antiguas con una estructura de techo húmeda, las fugas de calor se producen a través de la parte superior del edificio, es decir, a través del techo y el ático. La realización de medidas para calentar el techo o el aislamiento térmico del techo del ático resuelve este problema.

Si aísla el espacio del ático y el techo, la pérdida total de calor de la casa se puede reducir significativamente.

Hay varios otros tipos de pérdidas de calor en la casa a través de grietas en estructuras, un sistema de ventilación, una campana de cocina, ventanas y puertas que se abren. Pero no tiene sentido tener en cuenta su volumen, ya que no representan más del 5% del número total de fugas de calor principales.

Inspección de imágenes térmicas de la red de calefacción.

El cálculo de las pérdidas de calor en las redes de calefacción se complementó con un estudio de imágenes térmicas.

Un estudio de imágenes térmicas de una red de calefacción ayuda a detectar defectos locales en tuberías y aislamiento térmico para su posterior reparación o reemplazo.

El aislamiento térmico de las tuberías con el refrigerante está dañado. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 59,3 ° C

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 54.5 ° C

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 56.2 ° C

El aislamiento térmico de las tuberías con el refrigerante está dañado.La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 66,3 ° C

Tramos abiertos de tuberías sin aislamiento.

Tramos abiertos de tuberías sin aislamiento.

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante.

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 62.5 ° C

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 63.2 ° C

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 63,8 ° C

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 66.5 ° C

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 63.5 ° C

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 69.5 ° C

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 62.2 ° C

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 52.0 ° C

Tramos abiertos de tuberías sin aislamiento. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 62,4 ° C

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con un refrigerante bajo la influencia del medio ambiente.

Conozca la encuesta de los sistemas de suministro de agua.

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con un refrigerante bajo la influencia del medio ambiente.

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 67,6 ° C

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con refrigerante. La temperatura máxima en áreas abiertas fue de 58.8 ° C

Destrucción parcial del aislamiento térmico de tuberías con un refrigerante bajo la influencia del medio ambiente.

Determinación de la potencia de la caldera.

Para mantener la diferencia de temperatura entre el ambiente y la temperatura dentro de la casa, se necesita un sistema de calefacción autónomo, que mantenga la temperatura deseada en cada habitación de una casa particular.

La base del sistema de calefacción son los diferentes tipos de calderas: de combustible líquido o sólido, eléctricas o de gas.

La caldera es la unidad central del sistema de calefacción que genera calor. La principal característica de la caldera es su potencia, es decir, la tasa de conversión de la cantidad de calor por unidad de tiempo.

Habiendo realizado los cálculos de la carga de calor para calefacción, obtendremos la potencia nominal requerida de la caldera.

Para un apartamento ordinario de varias habitaciones, la potencia de la caldera se calcula a través del área y la potencia específica:

Rkotla = (Sroom * Rudelnaya) / 10dónde

• Habitaciones S- el área total de la habitación climatizada;
• Rudellnaya- densidad de potencia relativa a las condiciones climáticas.

Pero esta fórmula no tiene en cuenta las pérdidas de calor, que son suficientes en una casa privada.

Existe otra relación que tiene en cuenta este parámetro:

Рcaldera = (Qloss * S) / 100dónde

• Rkotla- potencia de la caldera;
• Qloss- pérdida de calor;
• S - zona climatizada.

Debe aumentarse la potencia nominal de la caldera. El stock es necesario si planea usar la caldera para calentar agua para el baño y la cocina.

En la mayoría de los sistemas de calefacción para casas particulares, se recomienda utilizar un tanque de expansión en el que se almacenará un suministro de refrigerante. Cada casa privada necesita suministro de agua caliente.

Para proporcionar la reserva de energía de la caldera, el factor de seguridad K debe agregarse a la última fórmula:

Рcaldera = (Qloss * S * K) / 100dónde

PARA - será igual a 1,25, es decir, la potencia estimada de la caldera se incrementará en un 25%.

Así, la potencia de la caldera permite mantener la temperatura estándar del aire en las estancias del edificio, así como disponer de un volumen inicial y adicional de agua caliente en la vivienda.

Breve descripción de la red de calefacción.

Para cubrir las cargas de calor, se utiliza una sala de calderas de producción y calefacción, cuyo combustible principal es el gas natural.

Sala de calderas genera

• vapor para las necesidades tecnológicas - todo el año
• agua caliente para las necesidades de calefacción - durante la temporada de calefacción y
• Suministro de agua caliente todo el año.
• El proyecto prevé el funcionamiento de la red de calefacción de acuerdo con un programa de temperatura de 98/60 grados. CON.

El diagrama de conexión del sistema de calefacción depende.

Las redes de calefacción, que proporcionan la transferencia de energía térmica para las necesidades de calefacción de todo el pueblo y el suministro de agua caliente de su parte de la margen derecha, se instalan en las versiones aérea y subterránea.

La red de calefacción está ramificada, sin salida.

Las redes de calefacción se pusieron en servicio en 1958. La construcción continuó hasta 2007.

Aislamiento térmico hecho

• esteras de lana de vidrio de 50 mm de espesor, con una capa de cobertura de material en rollo,
• Espuma de poliestireno extruido tipo TERMOPLEX de 40 mm de espesor, con una capa de recubrimiento de chapa galvanizada y polietileno expandido de 50 mm de espesor.

Durante la operación, se repararon algunos tramos de la red de calefacción con la sustitución de tuberías y aislamiento térmico.

Características de la selección de radiadores.

Radiadores, paneles, sistemas de calefacción por suelo radiante, convectores, etc. son componentes estándar para proporcionar calor en una habitación Las partes más comunes de un sistema de calefacción son los radiadores.

El disipador de calor es una estructura de tipo modular hueca especial hecha de aleación de alta disipación de calor. Está hecho de acero, aluminio, hierro fundido, cerámica y otras aleaciones. El principio de funcionamiento de un radiador de calefacción se reduce a la radiación de energía del refrigerante en el espacio de la habitación a través de los "pétalos".

Un radiador de calefacción de aluminio y bimetálico ha reemplazado a los radiadores masivos de hierro fundido. La facilidad de producción, la alta disipación de calor, la buena construcción y el diseño han hecho de este producto una herramienta popular y extendida para irradiar calor en una habitación.

Existen varios métodos para calcular los radiadores de calefacción en una habitación. La siguiente lista de métodos está ordenada para aumentar la precisión del cálculo.

Opciones de cálculo:

1. Por zona... N = (S * 100) / C, donde N es el número de secciones, S es el área de la habitación (m2), C es la transferencia de calor de una sección del radiador (W, tomado del pasaporte o certificado de producto), 100 W es la cantidad de flujo de calor necesario para calentar 1 m2 (valor empírico). Surge la pregunta: ¿cómo tener en cuenta la altura del techo de la habitación?
2. Por volumen... N = (S * H ​​* 41) / C, donde N, S, C - de manera similar. H es la altura de la habitación, 41 W es la cantidad de flujo de calor necesario para calentar 1 m3 (valor empírico).
3. Por probabilidades... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, donde N, S, C y 100 son similares. k1 - teniendo en cuenta el número de cámaras en la unidad de vidrio de la ventana de la habitación, k2 - aislamiento térmico de las paredes, k3 - la relación entre el área de las ventanas y el área de la habitación, k4 - la temperatura promedio bajo cero en la semana más fría del invierno, k5 - el número de paredes exteriores de la habitación (que “salen”) k6 - tipo de habitación en la parte superior, k7 - altura del techo.

Esta es la forma más precisa de calcular el número de secciones. Naturalmente, los resultados de los cálculos fraccionarios siempre se redondean al siguiente entero.

Provisiones generales

Cualquier método de cálculo simple tiene un error bastante grande. Sin embargo, desde un punto de vista práctico, es importante para nosotros asegurar una producción de calor suficiente garantizada. Si resulta ser más necesario incluso en el pico del frío invernal, ¿y qué?

En un apartamento donde la calefacción se paga por área, el calor de los huesos no duele; y regular los aceleradores y los controladores de temperatura termostáticos no es algo muy raro e inaccesible.

En el caso de una casa particular y una caldera privada, conocemos bien el precio de un kilovatio de calor, y parecería que el exceso de calefacción golpeará su bolsillo. En la práctica, sin embargo, este no es el caso. Todas las calderas modernas de gas y eléctricas para calentar una casa privada están equipadas con termostatos que regulan la transferencia de calor según la temperatura de la habitación.

El termostato evitará que la caldera desperdicie el exceso de calor.

Incluso si nuestro cálculo de la potencia de los radiadores de calefacción arroja un error significativo en gran medida, nos arriesgamos solo al costo de algunas secciones adicionales.

Por cierto: además de las temperaturas medias invernales, cada pocos años se producen heladas extremas.

Existe la sospecha de que debido a los cambios climáticos globales, sucederán cada vez con más frecuencia, por lo que al calcular los radiadores de calefacción, no tenga miedo de cometer un gran error.

Cálculo hidráulico del suministro de agua.

Por supuesto, la "imagen" del cálculo de calor para calefacción no puede estar completa sin calcular características tales como el volumen y la velocidad del portador de calor. En la mayoría de los casos, el refrigerante es agua corriente en estado de agregación líquido o gaseoso.

Se recomienda calcular el volumen real del portador de calor mediante la suma de todas las cavidades del sistema de calefacción. Cuando se usa una caldera de circuito único, esta es la mejor opción. Al usar calderas de doble circuito en el sistema de calefacción, es necesario tener en cuenta el consumo de agua caliente para fines higiénicos y otros fines domésticos.

El cálculo del volumen de agua calentada por una caldera de doble circuito para proporcionar a los residentes agua caliente y calentar el refrigerante se realiza sumando el volumen interno del circuito de calefacción y las necesidades reales de los usuarios en agua caliente.

El volumen de agua caliente en el sistema de calefacción se calcula mediante la fórmula:

W = k * Pdónde

• W - el volumen del portador de calor;
• PAG - potencia de la caldera de calefacción;
• k - factor de potencia (el número de litros por unidad de potencia es 13,5, rango - 10-15 litros).

Como resultado, la fórmula final se ve así:

W = 13,5 * P

La tasa de flujo del medio de calentamiento es la evaluación dinámica final del sistema de calentamiento, que caracteriza la tasa de circulación del líquido en el sistema.

Este valor ayuda a estimar el tipo y diámetro de la tubería:

V = (0,86 * P * μ) / ∆Tdónde

• PAG - potencia de la caldera;
• μ - eficiencia de la caldera;
• ∆T - la diferencia de temperatura entre el agua de suministro y el agua de retorno.

Usando los métodos anteriores de cálculo hidráulico, será posible obtener parámetros reales, que son la "base" del futuro sistema de calefacción.

Sobre la elección y el cálculo térmico de los dispositivos de calefacción.

En la mesa redonda se discutieron una serie de temas como, por ejemplo, la creación de un sistema de verificación para sistemas de ingeniería de edificios y estructuras, el cumplimiento por parte de fabricantes, proveedores y cadenas minoristas de los requisitos para la protección de los derechos del consumidor, pruebas obligatorias de dispositivos de calefacción con indicación obligatoria de las condiciones para los dispositivos de prueba, desarrollo de reglas de diseño y el uso de dispositivos de calefacción. Durante la discusión, nuevamente, se notó el funcionamiento insatisfactorio de los instrumentos.

En este sentido, me gustaría señalar que el funcionamiento insatisfactorio del sistema de calefacción puede juzgarse no solo por dispositivos de calentamiento... La razón también es posible en los datos de ingeniería térmica reducidos (en comparación con los datos de diseño) de las paredes exteriores, ventanas, revestimientos y en el suministro de agua al sistema de calefacción con una temperatura reducida. Todo esto debe reflejarse en los materiales de una evaluación integral del estado técnico del sistema de calefacción.

La transferencia de calor real de los dispositivos de calefacción puede ser menor que la requerida por varias razones. En primer lugar, en realidad, los dispositivos de calefacción están separados de varios tipos de locales por vallas decorativas, cortinas y muebles. En segundo lugar, el incumplimiento de los requisitos de las Reglas para el funcionamiento técnico de los sistemas de calefacción [1].

La disipación de calor de los dispositivos está influenciada, por ejemplo, por la composición y el color de la pintura. Transferencia de calor reducida y radiadores ubicados en nichos.

El método de cálculo térmico de los dispositivos de calefacción, que figura en el conocido manual del diseñador [2], no es válido actualmente por varias razones.

Actualmente, los dispositivos de calefacción a menudo se seleccionan de acuerdo con el valor de su flujo de calor nominal, es decir, sin tener en cuenta el complejo coeficiente de llevar el flujo de calor nominal a condiciones reales, según el sistema de calefacción (una o dos tuberías ), la temperatura del refrigerante y el aire en la habitación, cuyo valor, por regla general, es inferior a 1. El trabajo presenta el cálculo térmico recomendado de los dispositivos modernos [3].

La selección de dispositivos consiste en determinar el número de secciones de un radiador plegable o el tipo de radiador o convector no plegable, cuya superficie externa de transferencia de calor debe asegurar la transferencia de al menos el flujo de calor requerido a la habitación ( Figura 1).

El cálculo se realiza a la temperatura del refrigerante antes y después del calentador (en edificios residenciales y públicos, por regla general, se utiliza agua o líquido no congelante), el consumo de calor de la habitación Qnom, correspondiente al calor calculado déficit en él, referido a un dispositivo de calefacción, a la temperatura del aire exterior estimada [cuatro].

El número estimado de secciones de radiadores plegables con suficiente precisión se puede determinar mediante la siguiente fórmula:

El tipo y la longitud de los radiadores y convectores no separables deben determinarse a partir de la condición de que su flujo de calor nominal Qpom no sea inferior a la transferencia de calor calculada Qopr:

donde Qopr es la potencia térmica estimada del calentador, W; qsecr es la densidad de flujo de calor calculada de una sección del dispositivo, W; Qtr es la transferencia de calor total de las tuberías y conexiones ascendentes, colocadas abiertamente dentro de las instalaciones, relacionadas con el dispositivo de calefacción, W; β es un coeficiente que tiene en cuenta el método de instalación, la ubicación del calentador [2, 3] (al instalar el dispositivo, por ejemplo, está abierto cerca de la pared exterior β = 1, si hay un escudo frente a los dispositivos con ranuras en la parte superior β = 1.4, y cuando se ubica el convector en la estructura del piso, el valor del coeficiente alcanza 2); β1 - coeficiente que tiene en cuenta el cambio en la transferencia de calor del radiador según el número de secciones o la longitud del dispositivo, β1 = 0,95-1,05; b - coeficiente teniendo en cuenta la presión atmosférica, b = 0,95-1,015; q ¢ y qr - transferencia de calor de 1 m de tuberías verticales y horizontales tendidas abiertamente [W / m], tomadas para tuberías aisladas y no aisladas según la tabla. 1 [2, 3]; lw y lg - longitud de las tuberías verticales y horizontales dentro de las instalaciones, m; qnom y Qnom - la densidad de flujo de calor nominal de una sección de un dispositivo de calentamiento plegable o el tipo correspondiente de dispositivo de calentamiento no plegable, que figura en [3], en las Recomendaciones del laboratorio de dispositivos de calentamiento "NIIsantekhniki" (LLC "Vitaterm") y en los catálogos de los fabricantes de dispositivos, con una diferencia en la temperatura promedio del refrigerante y el aire en la habitación Δtav igual a 70 ° C, y con un caudal de agua portadora de calor en el dispositivo de 360 ​​kg / h; Δtav y Gpr - diferencia de temperatura real 0.5 (tg + to) - tv y flujo de refrigerante [kg / h] en el dispositivo; nyp son indicadores numéricos experimentales que tienen en cuenta el cambio en el coeficiente de transferencia de calor del dispositivo en los valores reales de la diferencia de temperatura promedio y el caudal del refrigerante, así como el tipo y esquema de conexión del dispositivo a las tuberías del sistema de calefacción, adoptado de acuerdo con [3] o de acuerdo con las Recomendaciones del laboratorio de dispositivos de calefacción "NIIsantekhniki"; tg, to y tв - los valores calculados de las temperaturas del refrigerante antes y después del dispositivo y el aire en la habitación dada, ° C; Kopotn es un coeficiente complejo para llevar el flujo de calor nominal a condiciones reales.

Al elegir el tipo de dispositivo de calefacción [4], debe tenerse en cuenta que su longitud en edificios con altos requisitos sanitarios debe ser de al menos el 75%, en edificios residenciales y otros edificios públicos, al menos el 50% de la longitud del tragaluz.

El caudal estimado del refrigerante que pasa a través del calentador [kg / h] se puede determinar mediante la fórmula:

El valor de Qpom aquí corresponde a la carga de calor asignada a un dispositivo de calefacción (cuando hay dos o más de ellos en la habitación).

Al elegir el tipo de dispositivo de calefacción [4], debe tenerse en cuenta que su longitud en edificios con mayores requisitos sanitarios e higiénicos (hospitales, instituciones preescolares, escuelas, hogares para ancianos y discapacitados) debe ser de al menos 75%, en edificios residenciales y otros edificios públicos, no menos del 50% de la longitud de la abertura de la luz.

Ejemplos de la selección de dispositivos de calefacción.

Ejemplo 1. Determine el número requerido de secciones del radiador MC-140-M2 instaladas sin una pantalla debajo del alféizar de una ventana de 1,5 x 1,5 m, si se conoce: el sistema de calefacción es de dos tubos, vertical, el tendido de tubos está abierto, diámetros nominales de tuberías verticales (elevadores) dentro de las instalaciones 20 mm, horizontales (conexiones al radiador) 15 mm, el consumo de calor calculado Qpom de la habitación n. ° 1 es 1000 W, la temperatura del agua de suministro calculada tg y el agua de retorno a son iguales a 95 y 70 ° C, la temperatura del aire ambiente t = 20 ° C, el dispositivo está conectado por el esquema "de arriba hacia abajo", la longitud de las tuberías verticales lw y horizontales lg es de 6 y 3 m, respectivamente. El flujo de calor nominal de una sección qnom es de 160 W.

Decisión.

1. Encontramos el caudal de agua Gpr que pasa por el radiador:

Los índices nyp son 0.3 y 0.02, respectivamente; β = 1.02, β1 = 1 yb = 1.

2. Encuentre la diferencia de temperatura Δtav:

3. Encontramos la transferencia de calor de tuberías Qtr, utilizando las tablas de transferencia de calor de tuberías verticales y horizontales colocadas abiertamente:

4. Determine el número de secciones Npr:

Se deben aceptar cuatro secciones para la instalación. Sin embargo, la longitud del radiador de 0,38 m es menos de la mitad del tamaño de la ventana. Por lo tanto, es más correcto instalar un convector, por ejemplo, "Santekhprom Auto". Los índices nyp para el convector se toman iguales a 0,3 y 0,18, respectivamente.

La transferencia de calor calculada del convector Qopr se encuentra mediante la fórmula:

Aceptamos un convector "Santekhprom Auto" tipo KSK20-0.918kA con un flujo de calor nominal Qnom = 918 W. La longitud de la carcasa del convector es de 0,818 m.

Ejemplo 2. Determine el número requerido de secciones del radiador MC-140-M2 a la temperatura calculada del agua de suministro tg y vuelva a ser igual a 85 y 60 ° C. El resto de los datos iniciales es el mismo.

Decisión.

En este caso: Δtav = 52,5 ° C; la transferencia de calor de las tuberías será

Se aceptan seis secciones para la instalación. El aumento en el número requerido de secciones del radiador en el segundo ejemplo se debe a una disminución en las temperaturas de flujo y retorno calculadas en el sistema de calefacción.

Según los cálculos (ejemplo 5), se puede aceptar para la instalación un convector de pared "Santekhprom Super Auto" con un flujo de calor nominal de 3070 W. Como ejemplo, un convector KSK 20-3070k de profundidad media con un cuerpo de válvula de acero angular KTK-U1 y con una sección de cierre. La longitud de la carcasa del convector es de 1273 mm, la altura total es de 419 mm

La longitud del radiador de 0,57 m es menos de la mitad del tamaño de la ventana. Por lo tanto, debe instalar un radiador de menor altura, por ejemplo, del tipo MC-140-300, el flujo de calor nominal de una sección de la cual qnom es 0.12 kW (120 W).

Encontramos el número de secciones mediante la siguiente fórmula:

Aceptamos ocho secciones para la instalación. El radiador tiene 0,83 m de largo, más de la mitad del tamaño de la ventana.

Ejemplo 3. Determine el número requerido de secciones del radiador MC-140-M2, instalado debajo de los alféizares de las ventanas sin una pantalla de dos ventanas que miden 1.5 X 1.5 m con una pared, si se conoce: el sistema de calefacción es de dos tuberías, vertical, el tendido de tuberías es abierto, diámetros nominales de tuberías verticales dentro de la habitación 20 mm, horizontal (conexiones antes y después del radiador) 15 mm, el consumo de calor calculado de la habitación Qpom es 3000 W, las temperaturas calculadas del suministro tg y el agua de retorno son 95 y 70 ° C, la temperatura del aire en la habitación es tâ = 20 ° C, la conexión del dispositivo

según el esquema "de arriba hacia abajo", la longitud de los tubos verticales lw y horizontales lg es de 6 y 4 m, respectivamente. Flujo de calor nominal de una sección qnom = 0,16 kW (160 W). Decisión.

1. Determine el caudal de agua Gpr que pasa por dos radiadores:

Los índices nyp son 0.3 y 0.02, respectivamente; β = 1.02, β1 = 1 yb = 1.

2. Encuentre la diferencia de temperatura Δtav:

3. Encontramos la transferencia de calor de tuberías Qtr, utilizando las tablas de transferencia de calor de tuberías verticales y horizontales colocadas abiertamente:

4. Determine el número total de secciones Npr:

Aceptaremos para la instalación dos radiadores de 9 y 10 secciones.

Ejemplo 4. Determine el número requerido de secciones del radiador MC-140-M2 a las temperaturas calculadas del agua de suministro tg, e invierta a, igual a 85 y 60 ° C. El resto de los datos iniciales es el mismo.

Decisión.

En este caso: Δtav = 52,5 ° C; La transferencia de calor de las tuberías será:

Aceptaremos para la instalación dos radiadores de 12 secciones.

Ejemplo 5. Determine el tipo de convector a las temperaturas de diseño del agua de suministro tp y vuelva a ser igual a 85 y 60 ° C, y el consumo de calor calculado de la habitación Qpom, igual a 2000 W. El resto de los datos iniciales se muestran en el ejemplo 3: n = 0,3, p = 0,18.

En este caso: Δtav = 52,5 ° C; La transferencia de calor de las tuberías será:

Luego

Es posible aceptar para la instalación un convector de pared "Santekhprom Super Auto" con un flujo de calor nominal de 3070 W. Convector KSK 20-3070k de profundidad media, a modo de ejemplo, con cuerpo de válvula angular de acero KTK-U1 y con tramo de cierre. La longitud de la carcasa del convector es de 1273 mm, la altura total es de 419 mm.

También es posible instalar un convector KS20-3030 fabricado por NBBK LLC con un flujo de calor nominal de 3030 W y una longitud de carcasa de 1327 mm.

Ejemplo de diseño térmico

Como ejemplo de cálculo de calor, hay una casa normal de 1 piso con cuatro salas de estar, una cocina, un baño, un "jardín de invierno" y cuartos de servicio.

La cimentación está hecha de una losa monolítica de hormigón armado (20 cm), las paredes exteriores son de hormigón (25 cm) con yeso, el techo está hecho de vigas de madera, el techo es de metal y lana mineral (10 cm).

Designemos los parámetros iniciales de la casa, necesarios para los cálculos.

Dimensiones del edificio:

• altura del piso - 3 m;
• pequeña ventana de la parte delantera y trasera del edificio 1470 * 1420 mm;
• ventana de fachada grande 2080 * 1420 mm;
• puertas de entrada 2000 * 900 mm;
• puertas traseras (salida a terraza) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

El ancho total del edificio es de 9,5 m2, la longitud es de 16 m2. Solo se calentarán las salas de estar (4 uds.), Un baño y una cocina.

Para calcular con precisión la pérdida de calor en las paredes del área de las paredes externas, debe restar el área de todas las ventanas y puertas; este es un tipo de material completamente diferente con su propia resistencia térmica

Empezamos calculando las áreas de materiales homogéneos:

• área del piso - 152 m2;
• área del techo - 180 m2, teniendo en cuenta la altura del ático de 1,3 my el ancho de la carrera - 4 m;
• área de la ventana - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
• área de la puerta - 2 * 0.9 + 2 * 2 * 1.4 = 7.4 m2.

El área de las paredes exteriores será 51 * 3-9.22-7.4 = 136.38 m2.

Pasemos al cálculo de la pérdida de calor para cada material:

• Qpol = S * ∆T * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
• Qtecho = 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
• Qventana = 9.22 * 40 * 0.36 / 0.5 = 265.54 W;
• Puerta Q = 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;

Y también Qwall equivale a 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. La suma de todas las pérdidas de calor será 19628,4 W.

Como resultado, calculamos la potencia de la caldera: Рboiler = 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.

Calcularemos el número de secciones del radiador para una de las habitaciones. Para todos los demás, los cálculos son los mismos. Por ejemplo, una habitación en la esquina (izquierda, esquina inferior del diagrama) tiene 10,4 m2.

Por lo tanto, 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.

Esta habitación requiere 9 secciones de un radiador de calefacción con una potencia calorífica de 180 W.

Pasamos a calcular la cantidad de refrigerante en el sistema: W = 13.5 * P = 13.5 * 21 = 283.5 litros. Esto significa que la velocidad del refrigerante será: V = (0.86 * P * μ) / ∆T = (0.86 * 21000 * 0.9) /20=812.7 litros.

Como resultado, una renovación completa de todo el volumen de refrigerante en el sistema será equivalente a 2,87 veces por hora.

Una selección de artículos sobre cálculo térmico ayudará a determinar los parámetros exactos de los elementos del sistema de calefacción:

1. Cálculo del sistema de calefacción de una casa privada: reglas y ejemplos de cálculo.
2. Cálculo térmico de un edificio: especificaciones y fórmulas para realizar cálculos + ejemplos prácticos

Cálculo de un radiador de aletas como elemento de un intercambiador de calor con convección forzada.

Se presenta una técnica, utilizando un ejemplo de un procesador Intel Pentium4 Willamette 1.9 GHz y un enfriador B66-1A fabricado por ADDA Corporation, que describe el procedimiento para calcular radiadores con aletas diseñados para enfriar elementos generadores de calor de equipos electrónicos con convección forzada y plana. Superficies de contacto térmico con una potencia de hasta 100 W. La técnica permite el cálculo práctico de dispositivos modernos de pequeño tamaño de alto rendimiento para la eliminación de calor y aplicarlos a todo el espectro de dispositivos radioelectrónicos que necesitan refrigeración.

Parámetros especificados en los datos iniciales:

PAG

= 67 W, la potencia disipada por el elemento refrigerado;

qcon

= 296 ° K, la temperatura del medio (aire) en grados Kelvin;

qantes de

= 348 ° K, la temperatura límite del cristal;

qR

= nn ° K, temperatura media de la base del disipador de calor (calculada durante el cálculo);

H

= 3 10-2 m, altura de la aleta del radiador en metros;

D

= 0,8 10-3 m, espesor de nervadura en metros;

B

= 1,5 10-3 m, la distancia entre las nervaduras;

lmetro

= 380 W / (m ° K), coeficiente de conductividad térmica del material del radiador;

L

= 8,3 10-2 m, el tamaño del radiador a lo largo del borde en metros;

B

= 6,9 10-2 m, el tamaño del radiador a través de las aletas;

PERO

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

V

³ 2 m / s, velocidad del aire en los canales del radiador;

Z

= 27, el número de aletas del radiador;

tuR

= nn K, la temperatura de sobrecalentamiento de la base del disipador de calor, se calcula durante el cálculo;

miR

= 0,7, el grado de oscuridad del radiador.

Se supone que la fuente de calor está ubicada en el centro del radiador.

Todas las dimensiones lineales se miden en metros, la temperatura en Kelvin, la potencia en vatios y el tiempo en segundos.

El diseño del radiador y los parámetros necesarios para los cálculos se muestran en la Fig.1.

Foto 1.

Procedimiento de cálculo.

1. Determine el área de la sección transversal total de los canales entre las nervaduras mediante la fórmula:

Sк = (Z - 1) · b · H [1]

Para los datos iniciales aceptados - Sk = (Z - 1) b H = (27-1) 1.5 10-3 3 10-2 = 1.1 10-3 m2

Para una instalación central del ventilador, el flujo de aire sale por las dos superficies de los extremos y el área de la sección transversal de los conductos se duplica a 2,2 10-3 m2

2. Establecemos dos valores para la temperatura de la base del radiador y realizamos el cálculo para cada valor:

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

A partir de aquí, se determina la temperatura de sobrecalentamiento de la base del radiador. tuR

con respecto al medio ambiente.

uр = qр - qс [2]

Para el primer punto, uр = 57 ° K, para el segundo, uр = 17 ° K.

3. Determine la temperatura q

necesario para calcular los criterios de Nusselt (Nu) y Reynolds (Re):

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

Dónde: qcon
–
temperatura del aire ambiente, medio ambiente,

V

- velocidad del aire en los canales entre las nervaduras, en m / s;

Spara

- el área total de la sección transversal de los canales entre las nervaduras, en m2;

r

- densidad del aire a temperatura
q
Mié, en kg / m3,

q

cf = 0.5 (
qp +qcon)
;

CR

- capacidad calorífica del aire a temperatura
q
Mié, en J / (kg x ° K);

PAG

- la potencia disipada por el radiador.

Para los datos iniciales aceptados - 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 para un radiador de aletas dado con una instalación de ventilador central, V

a partir de cálculos 1,5 - 2,5 m / seg (Ver Apéndice 2), de publicaciones [L.3] aproximadamente 2 m / seg. Para canales cortos y en expansión, como el enfriador Golden Orb, la velocidad del aire de enfriamiento puede alcanzar los 5 m / s.

4. Determine los valores de los criterios de Reynolds y Nusselt necesarios para calcular el coeficiente de transferencia de calor de las aletas del radiador:

Re = V · L / n [4]

Dónde: norte

- coeficiente de viscosidad cinemática del aire a
qcon,metro2/con
del Apéndice 1, tabla 1.

Para los datos iniciales aceptados - Re = VL / n = 2 8,3 10-2 / 15,8 10-6 = 1,05 104

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

Para los datos iniciales aceptados - Nu = 0.032 Re 0.8 = 0.032 (2.62 104) 0.8 = 52.8

5. Determine el coeficiente de transferencia de calor por convección de las aletas del radiador:

apara
=Nu·la/
L W / (m
2
K) [6]

Dónde, l

- coeficiente de conductividad térmica del aire (W / (m deg)), a
qcon
del Apéndice 1, cuadro1.

Para los datos iniciales aceptados - ak = Nu · lv / L = 52.8 · 2.72 10-2 / 8.3 10-2 = 17.3

6. Determine los coeficientes auxiliares:

m = (2 · ak / lm · d) 1/2 [7]

determinamos el valor de mh y la tangente de la th hiperbólica (mh).

Para los datos iniciales aceptados - m = (2 ak / lm d) 1/2 = (2 17.3 / (380 0.8 10-3)) 1/2 = 10.6

Para los datos iniciales aceptados - m · H = 10,6 · 3 10-2 = 0,32; th (m H) = 0,31

7. Determine la cantidad de calor que se desprende por convección de las aletas del radiador:

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

Dónde: Z

- número de costillas;

lmetro

= coeficiente de conductividad térmica del metal del radiador, W / (m
·
° K);

metro

- ver fórmula 7;

SR

- área de la sección transversal de la aleta del radiador, m2,

Sр = L · d [9]

tuR

- temperatura de sobrecalentamiento 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 · Sp · arriba · th (m · H) = 27 · 380 · 10.6 · 6.6 10-5 · 57 · 0.31 = 127 W.

8. Determine la temperatura promedio de la aleta del radiador:

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

Dónde: ch
(mH)
- el coseno es hiperbólico.

Para los datos iniciales aceptados - qср = (qр / 2) [1 + 1 / ch (m · H)] = (353/2) [1 + 1 / 1.05] = 344 ° K (71 ° С)

* La magnitud de la tangente y el coseno de hiperbólico se calcula en una calculadora de ingeniería realizando secuencialmente las operaciones "hyp" y "tg" o "cos".

9. Determine el coeficiente de transferencia de calor radiante:

al = eр · f (qср, qс) · j [11]

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

Para los datos iniciales aceptados - f (qav, qc) = 0.23 [5 10-3 (qav + qc)] 3 = 0.23 [5 10-3 (335 + 296)] 3 = 7.54

Coeficiente de irradiancia:

j = segundo / (segundo + 2h)

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

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

10. Determine el área de la superficie del flujo de calor radiante:

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

Para los datos iniciales aceptados - Sl = 2 L [(Z -1) · (b + d) + d] +2 H · L · Z = 0.1445 m2

11. Determine la cantidad de calor que se desprende a través de la radiación:

Pl = al · Sl (qav - qc) [13]

Para los datos iniciales aceptados - Pl = alSl (qav - qs) = 0.25 0.1445 (344 - 296) = 1.73 W

12. La cantidad total de calor emitida por el radiador a una temperatura determinada del radiador qr = 353K:

P = Prk + Pl [14]

Para los datos iniciales aceptados - P = Prk + Pl = 127 + 1.73 = 128.7 W.

13. Repetimos los cálculos para la temperatura del disipador q

p = 313K, y trazamos la característica térmica del radiador calculado en dos puntos. Para este punto, P = 38W. Aquí, la cantidad de calor emitida por el radiador se traza a lo largo del eje vertical.
PAGR
, y la temperatura horizontal del radiador es
qR
.

Imagen 2

A partir del gráfico resultante, determinamos para una potencia dada de 67 W, qR

= 328 ° K o 55 ° C.

14. De acuerdo con la característica de calor del radiador, determinamos que a una potencia P dadaR

= 67W, temperatura del disipador de calor
qR
= 328,5 ° C. Temperatura de sobrecalentamiento del radiador
tuR
se puede determinar mediante la fórmula 2.

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

15. Determine la temperatura del cristal y compárela con el valor límite establecido por el fabricante.

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

Dónde:

qR
–
temperatura de la base del radiador para un punto de diseño dado,

R

- el resultado del cálculo según la fórmula 14,

r

pc - resistencia térmica de la carcasa del procesador - cristal, para esta fuente de calor es de 0,003 K / W

r

pr es la resistencia térmica de la carcasa-radiador, para una determinada fuente de calor es igual a 0,1 K / W (con pasta conductora de calor).

El resultado obtenido está por debajo de la temperatura máxima determinada por el fabricante, y se acerca a los datos [L.2] (alrededor de 57 ° C). En este caso, la temperatura de sobrecalentamiento del cristal en relación con el aire ambiente en los cálculos anteriores es 32 ° C, y en [L.2] 34 ° C.

En términos generales, la resistencia térmica entre dos superficies planas cuando se utilizan soldaduras, pastas y adhesivos:

r =

D
para
lk-1
·
Candelabro
-1
[16]

Dónde: D

k es el espesor del espacio entre el radiador y la carcasa de la unidad refrigerada llena de material conductor de calor en m,

lpara

- coeficiente de conductividad térmica de un material conductor de calor en el espacio W / (m K),

Scont

Es el área de la superficie de contacto en m2.

El valor aproximado de rcr con suficiente apriete y sin juntas ni lubricantes es

rcr = 2.2 / Scont

Cuando se utilizan pastas, la resistencia térmica se reduce aproximadamente 2 veces.

16. Comparar qpara

con
qantes de
, recibimos un radiador que proporciona
qpara
= 325 ° K, menos
qantes de=
348 ° K, - el radiador especificado proporciona el modo térmico de la unidad con un margen.

17. Determine la resistencia térmica del radiador calculado:

r =

tu
R
/ P (° K / W) [17]

r = uð / P (° / W) = 32/67 = 0.47 ° / W

Recomendaciones:

El intercambiador de calor calculado proporciona una eliminación de energía térmica de 67 W a una temperatura ambiente de hasta 23 ° C, mientras que la temperatura del cristal de 325 ° K (62 ° C) no supera los 348 ° K (75 ° C) permitidos para este procesador.

El uso de un tratamiento superficial especial para aumentar la producción de energía térmica a través de la radiación a temperaturas de hasta 50 ° C resultó ineficaz y no puede recomendarse, porque no paga los costos.

Me gustaría que este material lo ayude no solo a calcular y fabricar un intercambiador de calor moderno de tamaño pequeño y altamente eficiente, similar a los que se usan ampliamente en tecnología informática, sino también a tomar decisiones de manera competente sobre el uso de dichos dispositivos en relación con sus tareas. .

Constantes para el cálculo del intercambiador de calor.

tabla 1

Los valores de las constantes para temperaturas intermedias, en una primera aproximación, se pueden obtener trazando las gráficas de las funciones para las temperaturas indicadas en la primera columna.

Apéndice 2.

Cálculo de la velocidad de movimiento del aire que enfría el radiador.

La velocidad de movimiento del refrigerante durante la convección forzada en gases:

V = Gv / Sк

Donde: Gv es el caudal volumétrico del refrigerante (para un ventilador de 70x70, Sp = 30 cm2, 7 aspas, Rem = 2,3 W, w = 3500 rpm, Gv = 0,6-0,8 m3 / min. O en realidad 0, 2 -0,3 o V = 2 m / seg),

Sк - área de la sección transversal del canal libre para el paso.

Teniendo en cuenta que el área de flujo del ventilador es de 30 cm2 y el área de los canales del radiador es de 22 cm2, se determina que la velocidad de soplado del aire es menor y será igual a:

V = Gv / S = 0,3 m3

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

Para los cálculos, tomamos 2 m / s.

Literatura:

1. REA Designer Handbook, bajo la dirección de RG Varlamov, M, Soviet Radio, 1972;
2. Manual del diseñador CEA, editado por RG Varlamov, M, radio soviética, 1980;
3. https://www.ixbt.com/cpu/, Enfriadores para Socket 478, Primavera-Verano 2002, Vitaly Krinitsin

   , Publicado - 29 de julio de 2002;

4. https://www.ixbt.com/cpu/, Midiendo las velocidades del aire detrás de ventiladores y enfriadores, Alexander Tsikulin, Alexey Rameykin, publicado - 30 de agosto de 2002.

elaborado en 2003 con base en los materiales L.1 y 2

Sorokin A.D.

Esta técnica se puede descargar en formato PDF aquí.

Cálculo preciso de la producción de calor.

Para ello, se utilizan factores de corrección:

• K1 depende del tipo de ventanas. Las ventanas de doble acristalamiento de dos cámaras corresponden a 1, acristalamiento ordinario - 1,27, ventanas de tres cámaras - 0,85;
• K2 muestra el grado de aislamiento térmico de las paredes. Está en el rango de 1 (hormigón celular) a 1,5 para bloques de hormigón y mampostería en 1,5 ladrillos;
• K3 refleja la relación entre el área de las ventanas y el piso. Cuantos más marcos de ventanas haya, mayor será la pérdida de calor. Al 20% de acristalamiento, el coeficiente es 1 y al 50% aumenta a 1,5;
• K4 depende de la temperatura mínima exterior del edificio durante la temporada de calefacción. Se toma una temperatura de -20 ° C como unidad y luego se suma o resta 0,1 por cada 5 grados;
• K5 tiene en cuenta el número de paredes externas. El coeficiente para una pared es 1, si hay dos o tres, entonces es 1.2, cuando cuatro - 1.33;
• K6 refleja el tipo de habitación que se encuentra encima de una habitación determinada. Si hay un piso residencial en la parte superior, el valor de corrección es 0.82, un ático cálido - 0.91, un ático frío - 1.0;
• K7: depende de la altura de los techos. Para una altura de 2,5 metros, esto es 1,0, y para 3 metros, 1,05.

Cuando se conocen todos los factores de corrección, la potencia del sistema de calefacción se calcula para cada habitación utilizando la fórmula:

Cálculo térmico de una habitación y un edificio en su conjunto, fórmula de pérdida de calor

Cálculo térmico

Entonces, antes de calcular el sistema de calefacción para su propia casa, debe buscar algunos datos que se relacionen con el edificio en sí.

Del proyecto de la casa, aprenderá las dimensiones de las instalaciones con calefacción: la altura de las paredes, el área, el número de aberturas de ventanas y puertas, así como sus dimensiones. Cómo se ubica la casa en relación a los puntos cardinales. Tenga en cuenta las temperaturas medias invernales de su zona. ¿De qué material está construido el edificio en sí?

Especial atención a las paredes exteriores. Asegúrese de determinar los componentes desde el piso hasta el suelo, lo que incluye la base del edificio. Lo mismo se aplica a los elementos superiores, es decir, al techo, cubierta y losas.

Son estos parámetros de la estructura los que le permitirán proceder al cálculo hidráulico. Seamos realistas, toda la información anterior está disponible, por lo que no debería haber ningún problema para recopilarla.

Cálculo integral de la carga de calor

Además de la solución teórica de los problemas relacionados con las cargas térmicas, se llevan a cabo una serie de medidas prácticas durante el diseño. Los estudios completos de ingeniería térmica incluyen termografía de todas las estructuras de los edificios, incluidos techos, paredes, puertas y ventanas. Gracias a este trabajo, es posible determinar y registrar diversos factores que inciden en la pérdida de calor de una vivienda o edificio industrial.

Los estudios térmicos proporcionan los datos más fiables sobre las cargas de calor y las pérdidas de calor para un edificio en particular durante un cierto período de tiempo. Las medidas prácticas permiten demostrar claramente lo que los cálculos teóricos no pueden mostrar: áreas problemáticas de la estructura futura.

De todo lo anterior, se puede concluir que los cálculos de cargas de calor para el suministro de agua caliente, calefacción y ventilación, similares al cálculo hidráulico del sistema de calefacción, son muy importantes y ciertamente deben realizarse antes del inicio de la disposición. del sistema de suministro de calor en su propia casa o en una instalación para otro propósito. Cuando el enfoque del trabajo se realiza correctamente, se garantizará el funcionamiento sin problemas de la estructura de calefacción y sin costo adicional.

Ejemplo de video del cálculo de la carga de calor en el sistema de calefacción de un edificio: