Berekening van een lamellenradiator als element van een warmtewisselaar met geforceerde convectie.

Het ontwerp en de thermische berekening van een verwarmingssysteem is een verplichte fase bij de inrichting van het verwarmen van een huis. De belangrijkste taak van computeractiviteiten is het bepalen van de optimale parameters van de ketel en het radiatorsysteem.

Mee eens, op het eerste gezicht lijkt het misschien dat alleen een ingenieur een warmtetechnische berekening kan maken. Niet alles is echter zo ingewikkeld. Als je het algoritme van acties kent, zal het blijken om zelfstandig de nodige berekeningen uit te voeren.

Het artikel beschrijft in detail de berekeningsprocedure en biedt alle benodigde formules. Voor een beter begrip hebben we een voorbeeld van thermische berekening voor een privéwoning opgesteld.

Normen van temperatuurregimes van gebouwen

Alvorens enige berekeningen van de parameters van het systeem uit te voeren, is het minimaal nodig om de volgorde van de verwachte resultaten te kennen, evenals om beschikbare gestandaardiseerde kenmerken te hebben van enkele tabelwaarden die in de formules moeten worden vervangen of laat u door hen leiden.

Na het uitvoeren van berekeningen van parameters met dergelijke constanten, kan men zeker zijn van de betrouwbaarheid van de gezochte dynamische of constante parameter van het systeem.

Voor panden voor verschillende doeleinden zijn er referentienormen voor de temperatuurregimes van woningen en niet-residentiële panden. Deze normen zijn vastgelegd in de zogenaamde GOST's.

Voor een verwarmingssysteem is een van deze globale parameters de kamertemperatuur, die constant moet zijn, ongeacht het seizoen en de omgevingsomstandigheden.

Volgens de regulering van sanitaire normen en regels zijn er temperatuurverschillen ten opzichte van het zomer- en winterseizoen. Het airconditioningsysteem is verantwoordelijk voor het temperatuurregime van de kamer in het zomerseizoen, het principe van de berekening wordt in dit artikel in detail beschreven.

Maar de kamertemperatuur in de winter wordt geleverd door het verwarmingssysteem. Daarom zijn we geïnteresseerd in de temperatuurbereiken en hun toleranties voor de afwijkingen voor het winterseizoen.

De meeste regelgevende documenten bepalen de volgende temperatuurbereiken waarmee een persoon zich op zijn gemak kan voelen in een kamer.

Voor niet-residentiële panden van een kantoortype met een oppervlakte tot 100 m2:

• 22-24 ° C - optimale luchttemperatuur;
• 1 ° C - toelaatbare fluctuatie.

Voor kantoorachtige panden met een oppervlakte van meer dan 100 m2 is de temperatuur 21-23 ° C. Voor niet-residentiële panden van een industrieel type verschillen de temperatuurbereiken sterk, afhankelijk van het doel van het pand en de vastgestelde arbeidsbeschermingsnormen.

Elke persoon heeft zijn eigen comfortabele kamertemperatuur. Iemand houdt ervan dat het erg warm is in de kamer, iemand voelt zich op zijn gemak als de kamer koel is - dit is allemaal heel individueel

Wat betreft woongebouwen: appartementen, privéwoningen, landgoederen, enz., Er zijn bepaalde temperatuurbereiken die kunnen worden aangepast aan de wensen van de bewoners.

En toch hebben we voor specifieke gebouwen van een appartement en een huis:

• 20-22 ° C - woonkamer, inclusief kinderkamer, tolerantie ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - keuken, toilet, tolerantie ± 2 ° С;
• 24-26 ° C - badkamer, douche, zwembad, tolerantie ± 1 ° С;
• 16-18 ° C - gangen, gangen, trappenhuizen, bergingen, tolerantie + 3 ° С

Het is belangrijk op te merken dat er nog verschillende basisparameters zijn die de temperatuur in de kamer beïnvloeden en waarop u zich moet concentreren bij het berekenen van het verwarmingssysteem: vochtigheid (40-60%), de concentratie van zuurstof en kooldioxide in de lucht (250: 1), de bewegingssnelheid van de luchtmassa (0,13-0,25 m / s), enz.

Warmteoverdrachtmechanismen bij de berekening van warmtewisselaars

Warmteoverdracht wordt uitgevoerd via drie hoofdtypen warmteoverdracht. Dit zijn convectie, warmtegeleiding en straling.

In warmtewisselingsprocessen die verlopen volgens de principes van het mechanisme van warmtegeleiding, vindt warmteoverdracht plaats als een overdracht van de energie van elastische trillingen van moleculen en atomen. Deze energie wordt van het ene atoom naar het andere overgebracht in de richting van afname.

Bij het berekenen van de parameters van warmteoverdracht volgens het principe van thermische geleidbaarheid, wordt de Fourier-wet gebruikt:

Om de hoeveelheid warmte te berekenen, worden gegevens over het tijdstip van doorgang van de stroom, het oppervlak, de temperatuurgradiënt en ook de warmtegeleidingscoëfficiënt gebruikt. Onder de temperatuurgradiënt wordt verstaan ​​de verandering in de richting van warmteoverdracht per lengte-eenheid.

De warmtegeleidingscoëfficiënt wordt opgevat als de snelheid van warmteoverdracht, dat wil zeggen de hoeveelheid warmte die per tijdseenheid door één oppervlakte-eenheid gaat.

Bij alle thermische berekeningen wordt er rekening mee gehouden dat metalen de hoogste warmtegeleidingscoëfficiënt hebben. Diverse vaste stoffen hebben een veel lagere verhouding. En voor vloeistoffen is deze indicator in de regel lager dan voor alle vaste stoffen.

Bij het berekenen van warmtewisselaars, waarbij warmteoverdracht van het ene medium naar het andere door de muur gaat, wordt de Fourier-vergelijking ook gebruikt om gegevens te verkrijgen over de hoeveelheid overgedragen warmte. Het wordt berekend als de hoeveelheid warmte die door een vlak gaat met een oneindig kleine dikte :.

Als we de indicatoren van temperatuurveranderingen langs de wanddikte integreren, krijgen we

Op basis hiervan blijkt dat de temperatuur in de muur daalt volgens de wet van een rechte lijn.

Convectie-warmteoverdrachtsmechanisme: berekeningen

Een ander warmteoverdrachtsmechanisme is convectie. Dit is de overdracht van warmte door volumes van het medium door hun onderlinge beweging. In dit geval wordt de overdracht van warmte van het medium naar de muur en vice versa, van de muur naar het werkmedium, warmteoverdracht genoemd. Om de hoeveelheid warmte die wordt overgedragen te bepalen, wordt de wet van Newton gebruikt

In deze formule is a de warmteoverdrachtscoëfficiënt. Bij turbulente beweging van het werkmedium hangt deze coëfficiënt af van veel extra hoeveelheden:

• fysische parameters van de vloeistof, in het bijzonder warmtecapaciteit, thermische geleidbaarheid, dichtheid, viscositeit;
• de voorwaarden voor het wassen van het warmteoverdrachtsoppervlak met een gas of vloeistof, in het bijzonder de snelheid van het fluïdum, de richting ervan;
• ruimtelijke omstandigheden die de stroming beperken (lengte, diameter, oppervlaktevorm, ruwheid).

Bijgevolg is de warmteoverdrachtscoëfficiënt een functie van vele grootheden, wat in de formule wordt weergegeven

De dimensionale analysemethode maakt het mogelijk een functionele relatie af te leiden tussen gelijkeniscriteria die warmteoverdracht karakteriseren met een turbulente stroming in gladde, rechte en lange buizen.

Dit wordt berekend met behulp van de formule.

Warmteoverdrachtscoëfficiënt bij de berekening van warmtewisselaars

In de chemische technologie zijn er vaak gevallen van uitwisseling van thermische energie tussen twee vloeistoffen via een scheidingswand. Het warmtewisselingsproces doorloopt drie fasen. De warmteflux voor een stationair proces blijft ongewijzigd.

De berekening van de warmteflux die van het eerste werkmedium naar de muur gaat, vervolgens door de wand van het warmteoverdrachtoppervlak en vervolgens van de muur naar het tweede werkmedium, wordt uitgevoerd.

Dienovereenkomstig worden drie formules gebruikt voor berekeningen:

Als resultaat van de gezamenlijke oplossing van de vergelijkingen, verkrijgen we

De hoeveelheid

en er is de warmteoverdrachtscoëfficiënt.

Berekening van het gemiddelde temperatuurverschil

Als de benodigde hoeveelheid warmte is bepaald met behulp van de warmtebalans, moet het warmtewisselingsoppervlak (F) worden berekend.

Bij het berekenen van het vereiste warmtewisselingsoppervlak wordt dezelfde vergelijking gebruikt als in eerdere berekeningen:

In de meeste gevallen zal de temperatuur van de werkmedia veranderen tijdens warmtewisselingsprocessen. Dit betekent dat het temperatuurverschil langs het warmtewisselingsoppervlak verandert. Daarom wordt het gemiddelde temperatuurverschil berekend.En vanwege het feit dat de temperatuurverandering niet lineair is, wordt het logaritmische verschil berekend. In tegenstelling tot een directe stroming, met een tegenstroom van werkmedia, zou het vereiste oppervlak van het warmtewisselingsoppervlak minder moeten zijn. Als zowel directe stroming als tegenstroom worden gebruikt in dezelfde warmtewisselaarslag, wordt het temperatuurverschil bepaald op basis van de verhouding.

Berekening warmteverlies in huis

Volgens de tweede wet van de thermodynamica (schoolfysica) is er geen spontane overdracht van energie van minder verwarmde naar meer verwarmde mini- of macro-objecten. Een speciaal geval van deze wet is het "streven" om een ​​temperatuurevenwicht te creëren tussen twee thermodynamische systemen.

Het eerste systeem is bijvoorbeeld een omgeving met een temperatuur van -20 ° C, het tweede systeem is een gebouw met een binnentemperatuur van + 20 ° C. Volgens de bovenstaande wet zullen deze twee systemen streven naar evenwicht door de uitwisseling van energie. Dit gebeurt met behulp van warmteverliezen uit het tweede systeem en koeling in het eerste.

We kunnen ondubbelzinnig zeggen dat de omgevingstemperatuur afhangt van de breedtegraad waarop het woonhuis zich bevindt. En het temperatuurverschil heeft invloed op de hoeveelheid warmtelekkage uit het gebouw (+)

Warmteverlies betekent het onvrijwillig vrijkomen van warmte (energie) van een object (huis, appartement). Voor een gewoon appartement is dit proces niet zo "merkbaar" in vergelijking met een privéwoning, aangezien het appartement zich in het gebouw bevindt en "grenst" aan andere appartementen.

In een privéwoning 'ontsnapt' warmte tot op zekere hoogte via de buitenmuren, vloer, dak, ramen en deuren.

Door de hoeveelheid warmteverlies voor de meest ongunstige weersomstandigheden en de kenmerken van deze omstandigheden te kennen, is het mogelijk om met hoge nauwkeurigheid het vermogen van het verwarmingssysteem te berekenen.

Het volume van warmtelekkage uit het gebouw wordt dus berekend met behulp van de volgende formule:

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

Qi - het warmteverliesvolume door het uniforme uitzicht van de gebouwschil.

Elk onderdeel van de formule wordt berekend met de formule:

Q = S * ∆T / Rwaar

• Q - thermische lekken, V;
• S - oppervlakte van een specifiek type structuur, sq. m;
• ∆T - temperatuurverschil tussen omgevings- en binnenlucht, ° C;
• R. - thermische weerstand van een bepaald type constructie, m2 * ° C / W.

De waarde van thermische weerstand voor werkelijk bestaande materialen wordt aanbevolen om te worden ontleend aan hulptabellen.

Bovendien kan thermische weerstand worden verkregen met behulp van de volgende verhouding:

R = d / kwaar

• R. - thermische weerstand, (m2 * K) / W;
• k - warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal, W / (m2 * K);
• d Is de dikte van dit materiaal, m.

Bij oudere woningen met een vochtige dakopbouw vindt warmtelekkage plaats via de bovenzijde van het gebouw, namelijk via het dak en de zolder. Het uitvoeren van maatregelen voor het verwarmen van het plafond of thermische isolatie van het zolderdak lost dit probleem op.

Als je de zolderruimte en het dak isoleert, kan het totale warmteverlies van de woning aanzienlijk worden verminderd.

Er zijn verschillende andere soorten warmteverlies in de woning door scheuren in constructies, een ventilatiesysteem, een afzuigkap, openslaande ramen en deuren. Maar het heeft geen zin om rekening te houden met hun volume, aangezien ze niet meer dan 5% van het totale aantal hoofdwarmtelekken uitmaken.

Warmtebeeldcontrole van het verwarmingsnetwerk

De berekening van warmteverliezen in warmtenetten werd aangevuld met een warmtebeeldonderzoek.

Een warmtebeeldonderzoek van een verwarmingsnetwerk helpt om lokale defecten in pijpleidingen en thermische isolatie op te sporen voor latere reparatie of vervanging.

Thermische isolatie van pijpleidingen met warmtedrager is beschadigd. De maximale temperatuur in open ruimtes was 59,3 ° C

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel. De maximale temperatuur in open ruimtes was 54,5 ° C

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel. De maximale temperatuur in open ruimtes was 56,2 ° C

Thermische isolatie van pijpleidingen met warmtedrager is beschadigd.De maximale temperatuur in open ruimtes was 66,3 ° C

Open secties van pijpleidingen zonder isolatie.

Open secties van pijpleidingen zonder isolatie.

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel.

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel. De maximale temperatuur in open ruimtes was 62,5 ° C

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel. De maximale temperatuur in open ruimtes was 63,2 ° C

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel. De maximale temperatuur in open ruimtes was 63,8 ° C

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel. De maximale temperatuur in open ruimtes was 66,5 ° C

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel. De maximale temperatuur in open ruimtes was 63,5 ° C

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel. De maximale temperatuur in open ruimtes was 69,5 ° C

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel. De maximale temperatuur in open ruimtes was 62,2 ° C

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel. De maximale temperatuur in open ruimtes was 52,0 ° C

Open secties van pijpleidingen zonder isolatie. De maximale temperatuur in open ruimtes was 62,4 ° C

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel onder invloed van de omgeving.

Lees meer over het overzicht van watervoorzieningssystemen.

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel onder invloed van de omgeving.

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel. De maximale temperatuur in open ruimtes was 67,6 ° C

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel. De maximale temperatuur in open ruimtes was 58,8 ° C

Gedeeltelijke vernietiging van thermische isolatie van pijpleidingen met een koelmiddel onder invloed van de omgeving.

Bepaling van het ketelvermogen

Om het temperatuurverschil tussen de omgeving en de temperatuur binnenshuis te behouden, is een autonoom verwarmingssysteem nodig dat de gewenste temperatuur in elke kamer van een privéwoning handhaaft.

De basis van het verwarmingssysteem zijn verschillende soorten ketels: vloeibare of vaste brandstof, elektrisch of gas.

De ketel is de centrale eenheid van het verwarmingssysteem die warmte genereert. Het belangrijkste kenmerk van de ketel is zijn vermogen, namelijk de omzettingssnelheid van de hoeveelheid warmte per tijdseenheid.

Nadat we de warmtebelasting voor verwarming hebben berekend, zullen we het vereiste nominale vermogen van de ketel verkrijgen.

Voor een gewoon meerkamerappartement wordt het ketelvermogen berekend via het gebied en het specifieke vermogen:

Rboiler = (Sroom * Rudelnaya) / 10waar

• S kamers- de totale oppervlakte van de verwarmde ruimte;
• Rudellnaya- vermogensdichtheid in relatie tot klimatologische omstandigheden.

Maar deze formule houdt geen rekening met warmteverliezen, die voldoende zijn in een privéwoning.

Er is een andere relatie die rekening houdt met deze parameter:

Рboiler = (Qloss * S) / 100waar

• Rkotla- ketelvermogen;
• Qloss- warmteverlies;
• S - verwarmde ruimte.

Het nominale vermogen van de ketel moet worden verhoogd. De voorraad is nodig als u van plan bent de boiler te gebruiken voor het verwarmen van water voor de badkamer en keuken.

In de meeste verwarmingssystemen voor privéwoningen wordt aanbevolen om een ​​expansievat te gebruiken waarin een voorraad koelvloeistof wordt opgeslagen. Elke privéwoning heeft warmwatervoorziening nodig

Om te voorzien in de vermogensreserve van de ketel, moet de veiligheidsfactor K bij de laatste formule worden opgeteld:

Рboiler = (Qloss * S * K) / 100waar

NAAR - zal gelijk zijn aan 1,25, dat wil zeggen dat het geschatte ketelvermogen met 25% wordt verhoogd.

Het vermogen van de ketel maakt het dus mogelijk om de standaardluchttemperatuur in de kamers van het gebouw te handhaven en om een ​​eerste en extra hoeveelheid warm water in huis te hebben.

Korte beschrijving van het warmtenet

Om de warmtebelasting te dekken, wordt een ketelhuis voor productie en verwarming gebruikt, waarvan de belangrijkste brandstof aardgas is.

Boiler room genereert

• stoom voor technologische behoeften - het hele jaar door
• warm water voor verwarmingsbehoeften - tijdens het stookseizoen en
• warmwatervoorziening - het hele jaar door.
• Het project voorziet in de werking van het warmtenet volgens een temperatuurschema van 98/60 graden. MET.

Het aansluitschema van de verwarmingsinstallatie is afhankelijk.

Verwarmingsnetten, die zorgen voor warmtetransmissie voor de verwarming van het hele dorp en warmwatervoorziening voor het rechteroevergedeelte, worden bovengronds en ondergronds aangelegd.

Het warmtenet is vertakt, doodlopend.

De warmtenetten werden in 1958 in gebruik genomen. De bouw ging door tot 2007.

Thermische isolatie gedaan

• matten van glaswol 50 mm dik, met deklaag van rolmateriaal,
• geëxtrudeerd polystyreenschuim type TERMOPLEKS 40 mm dik, met een deklaag van gegalvaniseerde plaat en geëxpandeerd polyethyleen 50 mm dik.

Tijdens de operatie zijn sommige delen van het verwarmingsnetwerk gerepareerd door de vervanging van pijpleidingen en thermische isolatie.

Kenmerken van de selectie van radiatoren

Radiatoren, panelen, vloerverwarmingssystemen, convectoren, etc. zijn standaard componenten voor het leveren van warmte in een ruimte De meest voorkomende onderdelen van een verwarmingssysteem zijn radiatoren.

Het koellichaam is een speciale holle modulaire structuur gemaakt van een legering met een hoge warmteafvoer. Het is gemaakt van staal, aluminium, gietijzer, keramiek en andere legeringen. Het werkingsprincipe van een verwarmingsradiator wordt gereduceerd tot de straling van energie van het koelmiddel naar de ruimte van de kamer via de "bloembladen".

Een verwarmingsradiator van aluminium en bimetaal heeft de massieve gietijzeren radiatoren vervangen. Door de eenvoudige productie, de hoge warmteafvoer, de goede constructie en het ontwerp is dit product een populair en wijdverbreid hulpmiddel geworden voor het uitstralen van warmte binnenshuis.

Er zijn verschillende methoden om verwarmingsradiatoren in een kamer te berekenen. De onderstaande lijst met methoden is gesorteerd in volgorde van toenemende rekennauwkeurigheid.

Berekeningsopties:

1. Per gebied​N = (S * 100) / C, waarbij N het aantal secties is, S de oppervlakte van de kamer (m2), C de warmteoverdracht van een sectie van de radiator (W, overgenomen uit dat paspoort of productcertificaat), 100 W is de hoeveelheid warmtestroom die nodig is voor het verwarmen van 1 m2 (empirische waarde). De vraag rijst: hoe moet rekening worden gehouden met de hoogte van het plafond van de kamer?
2. Op volume​N = (S * H ​​* 41) / C, waarbij N, S, C - op dezelfde manier. H is de hoogte van de kamer, 41 W is de hoeveelheid warmteflux die nodig is om 1 m3 te verwarmen (empirische waarde).
3. Door kansen​N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, waarbij N, S, C en 100 vergelijkbaar zijn. k1 - rekening houdend met het aantal kamers in de glazen eenheid van het raam van de kamer, k2 - thermische isolatie van de muren, k3 - de verhouding tussen het oppervlak van de ramen en het oppervlak van de kamer, k4 - de gemiddelde temperatuur onder het vriespunt in de koudste week van de winter, k5 - het aantal buitenmuren van de kamer (die naar de straat gaan), k6 - type kamer bovenop, k7 - plafondhoogte.

Dit is de meest nauwkeurige manier om het aantal secties te berekenen. De resultaten van fractionele berekeningen worden natuurlijk altijd afgerond op het volgende gehele getal.

Algemene bepalingen

Elke eenvoudige berekeningsmethode heeft een vrij grote fout. Vanuit praktisch oogpunt is het voor ons echter belangrijk om te zorgen voor een gegarandeerd voldoende warmteafgifte. Als het zelfs op het hoogtepunt van de winterkou meer nodig blijkt te zijn, wat dan?

In een appartement waar verwarming per oppervlakte wordt betaald, doet de warmte van de botten geen pijn; en regulerende gashendels en thermostatische temperatuurregelaars zijn niet iets heel zeldzaams en ontoegankelijks.

In het geval van een privéwoning en een privéboiler is de prijs van een kilowatt warmte ons goed bekend, en het lijkt erop dat overtollige verwarming je portemonnee zal raken. In de praktijk is dit echter niet het geval. Alle moderne gas- en elektrische boilers voor het verwarmen van een woonhuis zijn voorzien van thermostaten die de warmteoverdracht regelen afhankelijk van de temperatuur in de kamer.

De thermostaat voorkomt dat de ketel overtollige warmte verspilt.

Zelfs als onze berekening van het vermogen van verwarmingsradiatoren een grote fout geeft, riskeren we alleen de kosten van een paar extra secties.

Overigens: naast de gemiddelde wintertemperaturen komen er om de paar jaar extreme vorst voor.

Het vermoeden bestaat dat ze als gevolg van wereldwijde klimaatveranderingen steeds vaker zullen voorkomen, dus wees niet bang om een ​​grote fout te maken bij het berekenen van verwarmingsradiatoren.

Hydraulische berekening van de watervoorziening

Natuurlijk kan het "plaatje" van het berekenen van warmte voor verwarming niet compleet zijn zonder eigenschappen zoals het volume en de snelheid van de warmtedrager te berekenen. In de meeste gevallen is het koelmiddel gewoon water in vloeibare of gasvormige aggregatietoestand.

Het wordt aanbevolen om het werkelijke volume van de warmtedrager te berekenen door alle holtes in het verwarmingssysteem bij elkaar op te tellen. Bij gebruik van een ketel met één circuit is dit de beste optie. Bij gebruik van dubbelcircuitketels in het verwarmingssysteem moet rekening worden gehouden met het verbruik van warm water voor hygiënische en andere huishoudelijke doeleinden.

De berekening van het watervolume dat wordt verwarmd door een dubbelcircuitboiler om bewoners van warm water te voorzien en het koelmiddel te verwarmen, wordt gemaakt door het interne volume van het verwarmingscircuit en de werkelijke behoeften van gebruikers in verwarmd water op te tellen.

Het volume warm water in het verwarmingssysteem wordt berekend met behulp van de formule:

W = k * Pwaar

• W. - het volume van de warmtedrager;
• P. - vermogen verwarmingsketel;
• k - arbeidsfactor (het aantal liters per eenheid vermogen is 13,5, bereik - 10-15 liter).

Als resultaat ziet de uiteindelijke formule er als volgt uit:

W = 13,5 * P

Het debiet van het verwarmingsmedium is de laatste dynamische beoordeling van het verwarmingssysteem, die de circulatiesnelheid van de vloeistof in het systeem kenmerkt.

Deze waarde helpt bij het schatten van het type en de diameter van de pijpleiding:

V = (0,86 * P * μ) / ∆Twaar

• P. - ketelvermogen;
• μ - ketelrendement;
• ∆T - het temperatuurverschil tussen het aanvoerwater en het retourwater.

Door de bovenstaande hydraulische berekeningsmethoden te gebruiken, is het mogelijk om echte parameters te verkrijgen, die de "basis" vormen van het toekomstige verwarmingssysteem.

Over de selectie en thermische berekening van verwarmingsapparaten

Tijdens de rondetafel kwamen een aantal zaken aan de orde, zoals bijvoorbeeld het opzetten van een verificatiesysteem voor technische systemen van gebouwen en constructies, naleving door fabrikanten, leveranciers en winkelketens van de eisen ter bescherming van consumentenrechten, verplichte toetsing van verwarmingsapparatuur met verplichte vermelding van de voorwaarden voor testapparatuur, ontwikkeling van ontwerpregels en het gebruik van verwarmingstoestellen. Tijdens de discussie werd opnieuw de onbevredigende werking van de instrumenten opgemerkt.

In dit verband zou ik willen opmerken dat de onbevredigende werking van het verwarmingssysteem niet alleen kan worden beoordeeld op basis van verwarmingsapparaten​De reden is ook mogelijk in de verlaagde warmtetechnische gegevens (in vergelijking met de ontwerpgegevens) van de buitenmuren, ramen, coatings en in de toevoer van water naar het verwarmingssysteem met een verlaagde temperatuur. Dit alles moet worden weerspiegeld in de materialen voor een uitgebreide beoordeling van de technische staat van het verwarmingssysteem.

De feitelijke warmteoverdracht van verwarmingsapparaten kan om verschillende redenen minder zijn dan vereist. Ten eerste worden verwarmingsapparaten in werkelijkheid gescheiden van verschillende soorten gebouwen door decoratieve hekken, gordijnen en meubels. Ten tweede, niet-naleving van de eisen van de regels voor de technische werking van verwarmingssystemen [1].

De warmteafvoer van apparaten wordt bijvoorbeeld beïnvloed door de samenstelling en kleur van de verf. Vermindert warmteoverdracht en radiatoren in nissen.

De methode van thermische berekening van verwarmingsapparaten, gegeven in het bekende handboek voor ontwerpers [2], is momenteel ongeldig om een ​​aantal redenen.

Momenteel worden verwarmingsapparaten vaak geselecteerd op basis van de waarde van de nominale warmteflux, dat wil zeggen zonder rekening te houden met de complexe coëfficiënt om de nominale warmteflux in reële omstandigheden te brengen, afhankelijk van het verwarmingssysteem (eenpijps of tweepijps ), de temperatuur van het koelmiddel en de lucht in de kamer, waarvan de waarde in de regel minder dan 1 is. Het werk presenteert de aanbevolen thermische berekening van moderne apparaten [3].

De selectie van apparaten bestaat uit het bepalen van het aantal secties van een opvouwbare radiator of het type niet-opvouwbare radiator of convector, waarvan het externe warmteoverdrachtsoppervlak moet zorgen voor de overdracht van ten minste de vereiste warmtestroom naar de kamer ( Figuur 1).

De berekening wordt uitgevoerd bij de temperatuur van het koelmiddel voor en na de verwarming (in residentiële en openbare gebouwen wordt in de regel water of niet-vriesvloeistof gebruikt), het warmteverbruik van de kamer Qnom, overeenkomend met de berekende warmte tekort erin, bedoeld een verwarmingsapparaat, bij de geschatte buitenluchttemperatuur [vier].

Het geschatte aantal secties van opvouwbare radiatoren met voldoende nauwkeurigheid kan worden bepaald aan de hand van de volgende formule:

Het type en de lengte van niet-scheidbare radiatoren en convectoren moeten worden bepaald op basis van de voorwaarde dat hun nominale warmteflux Qpom niet minder mag zijn dan de berekende warmteoverdracht Qopr:

waarbij Qopr het geschatte thermische vermogen van de verwarmer is, W; qsecr is de berekende warmtefluxdichtheid van een sectie van het apparaat, W; Qtr is de totale warmteoverdracht van de stijgleidingen, verbindingen, openlijk binnen het pand gelegd, gerelateerd aan het verwarmingsapparaat, W; β is een coëfficiënt die rekening houdt met de installatiemethode, de locatie van de verwarmer [2, 3] (bij installatie van het apparaat is het bijvoorbeeld open nabij de buitenmuur β = 1, als er een afscherming voor de apparaten met sleuven in het bovenste gedeelte β = 1,4, en wanneer de convector zich in de vloerstructuur bevindt, bereikt de waarde van de coëfficiënt 2); β1 - coëfficiënt waarbij rekening wordt gehouden met de verandering in warmteoverdracht van de radiator, afhankelijk van het aantal secties of de lengte van het apparaat, β1 = 0,95-1,05; b - coëfficiënt rekening houdend met atmosferische druk, b = 0,95-1,015; qв en qr - warmteoverdracht van 1 m verticale en horizontale open gelegde buizen [W / m], genomen voor niet-geïsoleerde en geïsoleerde buizen volgens de tabel. 1 [2, 3]; lw en lg - lengte van verticale en horizontale leidingen binnen het pand, m; qnom en Qnom - de nominale warmtefluxdichtheid van een sectie van een opvouwbaar of overeenkomstig type niet-opvouwbaar verwarmingsapparaat, gegeven in [3], in de aanbevelingen van het laboratorium voor verwarmingsapparaten "NIIsantekhniki" (LLC "Vitaterm") en in de catalogi van apparaatfabrikanten, met een verschil in de gemiddelde temperatuur van het koelmiddel en de kamerlucht Δtav gelijk aan 70 ° C, en met een waterdebiet van 360 kg / u in het apparaat; Δtav en Gpr - feitelijk temperatuurverschil 0,5 (tg + to) - tv en koelvloeistofstroom [kg / h] in het apparaat; n en p zijn experimentele numerieke indicatoren die rekening houden met de verandering in de warmteoverdrachtscoëfficiënt van het apparaat bij de werkelijke waarden van het gemiddelde temperatuurverschil en het debiet van het koelmiddel, evenals met het type en schema van het aansluiten van de apparaat op de leidingen van het verwarmingssysteem, goedgekeurd volgens [3] of volgens de aanbevelingen van het laboratorium van verwarmingsapparaten "NIIsantekhniki"; tg, to en tв - de berekende waarden van de temperaturen van het koelmiddel voor en na het apparaat en de lucht in de gegeven ruimte, ° C; Kopotn is een complexe coëfficiënt om de nominale warmteflux in reële omstandigheden te brengen.

Bij het kiezen van het type verwarmingstoestel [4] moet er rekening mee worden gehouden dat de lengte in gebouwen met hoge sanitaire eisen ten minste 75% moet zijn, in woonhuizen en andere openbare gebouwen - ten minste 50% van de lengte van het dakraam.

Het geschatte debiet van het verwarmingsmedium dat door de verwarmer stroomt [kg / u] kan worden bepaald aan de hand van de formule:

De waarde van Qpom komt hier overeen met de warmtebelasting die is toegewezen aan één verwarmingsapparaat (als er twee of meer in de kamer zijn).

Bij het kiezen van het type verwarmingstoestel [4] moet er rekening mee worden gehouden dat de lengte in gebouwen met verhoogde sanitaire en hygiënische eisen (ziekenhuizen, kleuterscholen, scholen, bejaardenhuizen en gehandicapten) ten minste 75% moet zijn, in woningen en andere openbare gebouwen - niet minder dan 50% van de lengte van de lichtopening.

Voorbeelden van de selectie van verwarmingsapparaten

Voorbeeld 1. Bepaal het vereiste aantal secties van de MC-140-M2 radiator, geïnstalleerd zonder scherm onder de vensterbank van een raam van 1,5 x 1,5 m, indien bekend: het verwarmingssysteem is tweepijps, verticaal, pijpen zijn open, nominaal diameters van verticale leidingen (stijgleidingen) binnen het pand 20 mm, horizontaal (aansluitingen op de radiator) 15 mm, het berekende warmteverbruik Qpom van kamer nr. 1 is 1000 W, de berekende aanvoerwatertemperatuur tg en retourwater zijn gelijk tot 95 en 70 ° C, de luchttemperatuur in de kamer is t = 20 ° C, het apparaat is verbonden door het "top-down" -schema, de lengte van de verticale lw- en horizontale lg-buizen is respectievelijk 6 en 3 m . De nominale warmteflux van één sectie qnom is 160 W.

Besluit.

1. We vinden het debiet van water Gpr dat door de radiator gaat:

De indices n en p zijn respectievelijk 0,3 en 0,02; β = 1,02, β1 = 1 en b = 1.

2. Zoek het temperatuurverschil Δtav:

3. We vinden de warmteoverdracht van buizen Qtr, met behulp van de tabellen voor warmteoverdracht van openlijk geplaatste verticale en horizontale buizen:

4. Bepaal het aantal secties Npr:

Vier secties moeten worden geaccepteerd voor installatie. De radiatorlengte van 0,38 m is echter minder dan de helft van de raamafmetingen. Daarom is het juister om een ​​convector te installeren, bijvoorbeeld "Santekhprom Auto". De indices n en p voor de convector worden gelijk gesteld aan respectievelijk 0,3 en 0,18.

De berekende warmteoverdracht van de convector Qopr wordt gevonden door de formule:

Wij aanvaarden een convector "Santekhprom Auto" type KSK20-0.918kA met een nominale warmteflux Qnom = 918 W. De lengte van de convectorbehuizing is 0,818 m.

Voorbeeld 2. Bepaal het benodigde aantal MC-140-M2 radiatorsecties bij de berekende aanvoerwatertemperatuur tg en retourneer naar 85 en 60 ° C. De rest van de initiële gegevens is hetzelfde.

Besluit.

In dit geval: Δtav = 52,5 ° C; warmteoverdracht van pijpen zal zijn

Zes secties worden geaccepteerd voor installatie. De toename van het benodigde aantal radiatorsecties in het tweede voorbeeld wordt veroorzaakt door een afname van de berekende aanvoer- en retourtemperaturen in het verwarmingssysteem.

Volgens berekeningen (voorbeeld 5) kan één wandconvector "Santechprom Super Auto" met een nominale warmteflux van 3070 W worden geaccepteerd voor installatie. Als voorbeeld - een convector KSK 20-3070k van gemiddelde diepte met een hoekig stalen klephuis KTK-U1 en met een sluitsectie. Lengte convectorbehuizing 1273 mm, totale hoogte 419 mm

De radiatorlengte van 0,57 m is minder dan de helft van de raamafmeting. Daarom moet u een radiator met een lagere hoogte installeren, bijvoorbeeld van het type MC-140-300, waarvan de nominale warmteflux van een sectie 0,12 kW (120 W) is.

We vinden het aantal secties door de volgende formule:

We accepteren acht secties voor installatie. De radiator is 0,83 m lang, dat is meer dan de helft van de raammaat.

Voorbeeld 3. Bepaal het vereiste aantal secties van de MC-140-M2 radiator, geïnstalleerd onder vensterbanken zonder een scherm van twee ramen van 1,5 x 1,5 m met een muur, indien bekend: het verwarmingssysteem is tweepijps, verticaal, open pijplegging , nominale diameters van verticale leidingen in de kamer 20 mm, horizontaal (aansluitingen voor en na de radiator) 15 mm, het berekende warmteverbruik van de kamer Qpom is 3000 W, de berekende temperaturen van het aanvoer- en retourwater zijn 95 en 70 ° C, de luchttemperatuur in de kamer is tв = 20 ° C, de aansluiting van het apparaat

volgens het "top-down" -schema is de lengte van de verticale lw- en horizontale lg-buizen respectievelijk 6 en 4 m. Nominale warmteflux van een sectie qnom = 0,16 kW (160 W). Besluit.

1. Bepaal het debiet van water Gpr dat door twee radiatoren stroomt:

De indices n en p zijn respectievelijk 0,3 en 0,02; β = 1,02, β1 = 1 en b = 1.

2. Zoek het temperatuurverschil Δtav:

3. We vinden de warmteoverdracht van buizen Qtr, met behulp van de tabellen voor warmteoverdracht van openlijk geplaatste verticale en horizontale buizen:

4. Bepaal het totale aantal secties Npr:

We aanvaarden voor installatie twee radiatoren van 9 en 10 secties.

Voorbeeld 4. Bepaal het benodigde aantal MC-140-M2 radiatorsecties bij de berekende aanvoerwatertemperatuur tg, en omgekeerd naar, gelijk aan 85 en 60 ° C. De rest van de initiële gegevens is hetzelfde.

Besluit.

In dit geval: Δtav = 52,5 ° C; warmteoverdracht van leidingen zal zijn:

We accepteren voor installatie twee radiatoren van 12 secties.

Voorbeeld 5. Bepaal het type convector bij de berekende aanvoerwatertemperaturen tp en retour gelijk aan 85 en 60 ° C, en het berekende warmteverbruik van de kamer Qpom, gelijk aan 2000 W. De rest van de initiële gegevens worden getoond in voorbeeld 3: n = 0,3, p = 0,18.

In dit geval: Δtav = 52,5 ° C; warmteoverdracht van leidingen zal zijn:

Dan

Het is mogelijk om voor installatie één wandconvector "Santekhprom Super Auto" te accepteren met een nominale warmteflux van 3070 W. Convector KSK 20-3070k van gemiddelde diepte, bijvoorbeeld met een hoekig stalen afsluiterhuis KTK-U1 en met een sluitsectie. De lengte van de convectorbehuizing is 1273 mm, de totale hoogte is 419 mm.

Het is ook mogelijk om een ​​KS20-3030 convector vervaardigd door NBBK LLC te installeren met een nominale warmteflux van 3030 W en een kastlengte van 1327 mm.

Voorbeeld van thermisch ontwerp

Als voorbeeld van warmteberekening is er een gewone woning van 1 verdieping met vier woonkamers, een keuken, een badkamer, een "wintertuin" en bijkeuken.

De fundering is gemaakt van een monolithische plaat van gewapend beton (20 cm), de buitenmuren zijn van beton (25 cm) met gips, het dak is gemaakt van houten balken, het dak is van metaal en minerale wol (10 cm)

Laten we de beginparameters van het huis aanwijzen, die nodig zijn voor de berekeningen.

Afmetingen gebouw:

• vloerhoogte - 3 m;
• klein raam aan de voor- en achterkant van het gebouw 1470 * 1420 mm;
• groot gevelraam 2080 * 1420 mm;
• toegangsdeuren 2000 * 900 mm;
• achterdeuren (uitgang naar het terras) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

De totale breedte van het gebouw is 9,5 m2, de lengte is 16 m2. Alleen woonkamers (4 stuks), een badkamer en een keuken worden verwarmd.

Om het warmteverlies op de muren nauwkeurig te berekenen vanuit het gebied van de buitenmuren, moet u het oppervlak van alle ramen en deuren aftrekken - dit is een heel ander type materiaal met zijn eigen thermische weerstand

We beginnen met het berekenen van de oppervlakten van homogene materialen:

• vloeroppervlak - 152 m2;
• dakoppervlak - 180 m2, rekening houdend met de zolderhoogte van 1,3 m en de gordingbreedte - 4 m;
• raamoppervlak - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
• deuroppervlak - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m2.

De oppervlakte van de buitenmuren wordt 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m2.

Laten we verder gaan met het berekenen van warmteverlies voor elk materiaal:

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

En ook Qwall is gelijk aan 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. De som van alle warmteverliezen is 19628,4 W.

Als resultaat berekenen we het ketelvermogen: 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.

Voor één van de kamers berekenen we het aantal radiatorsecties. Voor alle anderen zijn de berekeningen hetzelfde. Een hoekkamer (links, benedenhoek van het diagram) is bijvoorbeeld 10,4 m2.

Vandaar dat 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.

Deze kamer heeft 9 secties van een verwarmingsradiator nodig met een warmtevermogen van 180 W.

We gaan verder met het berekenen van de hoeveelheid koelvloeistof in het systeem - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 liter. Dit betekent dat de snelheid van de koelvloeistof zal zijn: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) /20 = 812,7 liter.

Als gevolg hiervan is een volledige omzetting van het volledige volume van de koelvloeistof in het systeem gelijk aan 2,87 keer per uur.

Een selectie van artikelen over thermische berekening zal helpen bij het bepalen van de exacte parameters van de elementen van het verwarmingssysteem:

1. Berekening van het verwarmingssysteem van een privéwoning: regels en rekenvoorbeelden
2. Thermische berekening van een gebouw: bijzonderheden en formules voor het uitvoeren van berekeningen + praktijkvoorbeelden

Berekening van een lamellenradiator als element van een warmtewisselaar met geforceerde convectie.

Er wordt een techniek gepresenteerd, gebruikmakend van het voorbeeld van een Intel Pentium4 Willamette 1,9 GHz-processor en een B66-1A-koeler vervaardigd door ADDA Corporation, die de procedure beschrijft voor het berekenen van lamellenradiatoren die zijn ontworpen om warmtegenererende elementen van elektronische apparatuur te koelen met geforceerde convectie en vlakke thermische contactoppervlakken met een vermogen tot 100 W. De techniek maakt de praktische berekening mogelijk van moderne hoogwaardige kleine apparaten voor warmteafvoer en past deze toe op het hele spectrum van radio-elektronische apparaten die moeten worden gekoeld.

Parameters ingesteld in de oorspronkelijke gegevens:

P.

= 67 W, het vermogen dat wordt gedissipeerd door het gekoelde element;

qmet

= 296 ° K, de temperatuur van het medium (lucht) in graden Kelvin;

qvoordat

= 348 ° K, de limiettemperatuur van het kristal;

qR.

= nn ° K, gemiddelde temperatuur van het koellichaam (berekend tijdens de berekening);

H.

= 3 10-2 m, hoogte van de radiatorvin in meters;

d

= 0,8 10-3 m, ribben dikte in meters;

b

= 1,5 10-3 m, de afstand tussen de ribben;

lm

= 380 W / (m ° K), warmtegeleidingscoëfficiënt van het radiatormateriaal;

L.

= 8,3 10-2 m, de afmeting van de radiator langs de rand in meters;

B.

= 6,9 10-2 m, de grootte van de radiator over de vinnen;

MAAR

= 8 10-3 m, de dikte van de radiatorbasis;

V.

³ 2 m / s, luchtsnelheid in de radiatorkanalen;

Z

= 27, het aantal radiatorribben;

uR.

= nn K, de oververhittingstemperatuur van het koellichaam, wordt berekend tijdens de berekening;

eR.

= 0,7, de mate van zwartheid van de radiator.

Aangenomen wordt dat de warmtebron zich in het midden van de radiator bevindt.

Alle lineaire afmetingen worden gemeten in meters, temperatuur in Kelvin, vermogen in watt en tijd in seconden.

Het ontwerp van de radiator en de parameters die nodig zijn voor berekeningen worden getoond in Fig.1.

Foto 1.

Berekeningsprocedure.

1. Bepaal het totale oppervlak van de dwarsdoorsnede van de kanalen tussen de ribben met de formule:

Sк = (Z - 1) · b · H [1]

Voor de aanvaarde initiële gegevens - Sk = (Z - 1) b H = (27-1) 1,5 10-3 3 10-2 = 1,1 10-3 m2

Bij een centrale installatie van de ventilator gaat de luchtstroom naar buiten via de twee eindvlakken en verdubbelt de dwarsdoorsnede van de kanalen tot 2,2 10-3 m2.

2. We stellen twee waarden in voor de temperatuur van de onderkant van de radiator en voeren de berekening voor elke waarde uit:

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

Van hieruit wordt de oververhittingstemperatuur van de radiatorbodem bepaald. uR.

met betrekking tot het milieu.

uр = qр - qс [2]

Voor het eerste punt, uр = 57 ° K, voor het tweede, uр = 17 ° K.

3. Bepaal de temperatuur q

nodig om de Nusselt (Nu) en Reynolds (Re) criteria te berekenen:

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

Waar: qmet
–
omgevingsluchttemperatuur, omgeving,

V.

- luchtsnelheid in de kanalen tussen de ribben, in m / s;

Snaar

- de totale oppervlakte van de dwarsdoorsnede van de kanalen tussen de ribben, in m2;

r

- luchtdichtheid bij temperatuur
q
Wo, in kg / m3,

q

cf = 0,5 (
qp +qmet)
;

CR.

- warmtecapaciteit van lucht op temperatuur
q
Woe, in J / (kg x ° K);

P.

- het door de radiator gedissipeerde vermogen.

Voor de aanvaarde initiële gegevens - 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)

* De waarde voor een gegeven radiator met lamellen met een centrale ventilatorinstallatie, V.

uit berekeningen 1,5 - 2,5 m / sec (zie bijlage 2), uit publicaties [L.3] circa 2 m / sec. Voor korte, expanderende kanalen, zoals de Golden Orb-koeler, kan de koelluchtsnelheid oplopen tot 5 m / s.

4. Bepaal de waarden van de Reynolds- en Nusselt-criteria die nodig zijn om de warmteoverdrachtscoëfficiënt van de radiatorlamellen te berekenen:

Re = V · L / n [4]

Waar: n

- coëfficiënt van kinematische viscositeit van lucht bij
qmet,m2/met
uit bijlage 1, tabel 1.

Voor de aanvaarde initiële gegevens - Re = VL / n = 2 8,3 10-2 / 15,8 10-6 = 1,05 104

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

Voor de aanvaarde initiële gegevens - Nu = 0,032 Re 0,8 = 0,032 (2,62 104) 0,8 = 52,8

5. Bepaal de coëfficiënt van convectieve warmteoverdracht van de radiatorlamellen:

eennaar
=Nu·lBij/
L W / (m
2
K) [6]

Waar, l

- warmtegeleidingscoëfficiënt van lucht (W / (m deg)), at
qmet
uit bijlage 1, tabel 1.

Voor de aanvaarde initiële gegevens - ak = Nu · lv / L = 52,8 · 2,72 10-2 / 8,3 10-2 = 17,3

6. Bepaal de hulpcoëfficiënten:

m = (2 · ak / lm · d) 1/2 [7]

we bepalen de waarde van mh en de tangens van de hyperbolische th (mh).

Voor de aanvaarde initiële gegevens - m = (2 ak / lm d) 1/2 = (2 17,3 / (380 0,8 10-3)) 1/2 = 10,6

Voor de aanvaarde initiële gegevens - m · H = 10,6 · 3 10-2 = 0,32; th (m H) = 0,31

7. Bepaal de hoeveelheid warmte die wordt afgegeven door convectie van de radiatorlamellen:

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

Waar: Z

- aantal ribben;

lm

= warmtegeleidingscoëfficiënt van het radiatormetaal, W / (m
·
° K);

m

- zie formule 7;

SR.

- dwarsdoorsnede van de radiatorvin, m2,

Sр = L · d [9]

uR.

- oververhittingstemperatuur van de radiatorbasis.

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. Bepaal de gemiddelde temperatuur van de radiatorvin:

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

Waar: ch
(mH)
- de cosinus is hyperbolisch.

Voor de aanvaarde initiële gegevens - qср = (qр / 2) [1 + 1 / ch (m · H)] = (353/2) [1 + 1 / 1,05] = 344 ° K (71 ° С)

* De grootte van de tangens en cosinus van hyperbolische wordt berekend op een technische rekenmachine door achtereenvolgens de bewerkingen "hyp" en "tg" of "cos" uit te voeren.

9. Bepaal de overdrachtscoëfficiënt van stralingswarmte:

al = eр · f (qср, qс) · j [11]

f (qср, qс) = 0,23 [510-3 (qср + qс)] 3

Voor de aanvaarde initiële gegevens - f (qcr, qc) = 0,23 [5 10-3 (qcr + qc)] 3 = 0,23 [5 10-3 (335 + 296)] 3 = 7,54

Instralingscoëfficiënt:

j = b / (b + 2 uur)

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. Bepaal het oppervlak van de stralingswarmteflux:

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

Voor de aanvaarde initiële gegevens - Sl = 2 L [(Z -1) · (b + d) + d] +2 H · L · Z = 0,1445 m2

11. Bepaal de hoeveelheid warmte die door straling wordt afgegeven:

Pl = al · Sl (qav - qc) [13]

Voor de aanvaarde initiële gegevens - Pl = alSl (qav - qc) = 0,25 0,1445 (344 - 296) = 1,73 W

12. De totale hoeveelheid warmte die door de radiator wordt afgegeven bij een gegeven radiatortemperatuur qр = 353K:

P = Prk + Pl [14]

Voor de aanvaarde initiële gegevens - P = Prk + Pl = 127 + 1,73 = 128,7 W.

13. We herhalen de berekeningen voor de temperatuur van het koellichaam q

p = 313K, en we plotten de thermische karakteristiek van de berekende radiator op twee punten. Voor dit punt is P = 38W. Hier geeft de verticale as de hoeveelheid warmte weer die door de radiator wordt afgegeven.
P.R.
, en de horizontale temperatuur van de radiator is
qR.
.

Afbeelding 2

Uit de resulterende grafiek bepalen we voor een bepaald vermogen van 67W, qR.

= 328 ° K of 55 ° C.

14. Aan de hand van de warmtekarakteristiek van de radiator bepalen we dat bij een gegeven vermogen PR.

= 67W, temperatuur koellichaam
qR.
= 328,5 ° C. Oververhittingstemperatuur radiator
uR.
kan worden bepaald door formule 2.

Het is gelijk aan uр = qр - qс = 328 - 296 = 32 ° K.

15. Bepaal de temperatuur van het kristal en vergelijk deze met de door de fabrikant vastgestelde grenswaarde

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

Waar:

qR.
–
temperatuur van de onderkant van de radiator voor een bepaald ontwerppunt,

R.

- het resultaat van de berekening volgens formule 14,

r

pc - thermische weerstand van de processorbehuizing - kristal, voor deze warmtebron is 0,003 K / W

r

pr is de thermische weerstand van de case-radiator, voor een gegeven warmtebron is deze 0,1 K / W (met warmtegeleidende pasta).

Het verkregen resultaat ligt onder de maximale temperatuur bepaald door de fabrikant, en benadert de gegevens [L.2] (ongeveer 57 ° C). In dit geval is de temperatuur van oververhitting van het kristal ten opzichte van de omgevingslucht in de bovenstaande berekeningen 32 ° C, en in [L.2] 34 ° C.

In het algemeen is de thermische weerstand tussen twee vlakke oppervlakken bij gebruik van soldeer, pasta's en kleefstoffen:

r =

d
naar
lk-1
·
Scont
-1
[16]

Waar: d

k is de dikte van de opening tussen de radiator en de behuizing van de gekoelde eenheid gevuld met warmtegeleidend materiaal in m,

lnaar

- warmtegeleidingscoëfficiënt van een warmtegeleidend materiaal in de spleet W / (m K),

Svervolg

Is de oppervlakte van het contactoppervlak in m2.

De geschatte waarde van rcr met voldoende aanscherping en zonder pakkingen en smeermiddelen is

rcr = 2.2 / Scont

Bij het gebruik van pasta's daalt de thermische weerstand met ongeveer 2 keer.

16. Vergelijk qnaar

met
qvoordat
, we hebben een radiator ontvangen
qnaar
= 325 ° K, minder
qvoordat=
348 ° K, - de gegeven radiator geeft de thermische modus van de unit een marge.

17. Bepaal de thermische weerstand van het berekende koellichaam:

r =

u
R.
/ P (° K / W) [17]

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

Bevindingen:

De berekende warmtewisselaar zorgt voor een warmteafvoer van 67W bij een omgevingstemperatuur tot 23 ° C, terwijl de kristaltemperatuur van 325 ° K (62 ° C) niet hoger is dan 348 ° K (75 ° C) die is toegestaan ​​voor deze processor.

Het gebruik van een speciale oppervlaktebehandeling om de output van thermisch vermogen door straling bij temperaturen tot 50 ° C te verhogen, bleek niet effectief en kan niet worden aanbevolen, omdat betaalt de kosten niet terug.

Ik zou graag willen dat dit materiaal u niet alleen helpt bij het berekenen en vervaardigen van een moderne, zeer efficiënte warmtewisselaar van klein formaat, vergelijkbaar met degene die veel worden gebruikt in computertechnologie, maar ook om op competente wijze beslissingen te nemen over het gebruik van dergelijke apparaten in relatie tot uw taken .

Constanten voor het berekenen van de warmtewisselaar.

tafel 1

De waarden van de constanten voor tussenliggende temperaturen kunnen, in een eerste benadering, worden verkregen door de grafieken van de functies voor de temperaturen aangegeven in de eerste kolom uit te zetten.

Bijlage 2.

Berekening van de snelheid van luchtkoeling van de radiator.

De bewegingssnelheid van het koelmiddel tijdens geforceerde convectie in gassen:

V = Gv / Sк

Waarbij: Gv is het volumetrische debiet van de koelvloeistof, (voor een 70x70 ventilator, Sp = 30 cm2, 7 bladen, Rem = 2,3 W, w = 3500 tpm, Gv = 0,6-0,8 m3 / min. Of eigenlijk 0, 2 -0,3 of V = 2 m / sec),

Sк - kanaaldoorsnede vrij voor doorgang.

Aangezien het doorstroomoppervlak van de ventilator 30 cm2 is en het oppervlak van de radiatorkanalen 22 cm2, wordt bepaald dat de luchtblaassnelheid lager is en gelijk is aan:

V = Gv / S = 0,3 m3

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

Voor berekeningen nemen we 2 m / s.

Literatuur:

1. Handboek van de CEA-ontwerper, uitg. Door RG Varlamov, M, Sovjetradio, 1972;
2. REA designer handbook, onder redactie van RG Varlamov, M, Soviet radio, 1980;
3. https://www.ixbt.com/cpu/, Coolers for Socket 478, lente-zomer 2002, Vitaly Krinitsin

   , Gepubliceerd - 29 juli 2002;

4. https://www.ixbt.com/cpu/, Het meten van luchtsnelheden achter koelventilatoren en koelers, Alexander Tsikulin, Alexey Rameykin, gepubliceerd - 30 augustus 2002.

opgesteld in 2003 op basis van materiaal L.1 en 2

Sorokin A.D.

Deze techniek kan hier in pdf-formaat worden gedownload.

Nauwkeurige berekening van warmteafgifte

Hiervoor worden correctiefactoren gebruikt:

• K1 is afhankelijk van het type ramen. Tweekamerramen met dubbele beglazing komen overeen met 1, gewone beglazing - 1,27, driekamerraam - 0,85;
• K2 toont de mate van thermische isolatie van de wanden. Het ligt in het bereik van 1 (schuimbeton) tot 1,5 voor betonblokken en metselwerk in 1,5 bakstenen;
• K3 geeft de verhouding weer tussen het oppervlak van de ramen en de vloer. Hoe meer kozijnen er zijn, hoe groter het warmteverlies. Bij 20% beglazing is de coëfficiënt 1 en bij 50% neemt deze toe tot 1,5;
• K4 is afhankelijk van de minimumtemperatuur buiten het gebouw tijdens het stookseizoen. Een temperatuur van -20 ° C wordt als eenheid genomen, en vervolgens wordt 0,1 opgeteld of afgetrokken voor elke 5 graden;
• K5 houdt rekening met het aantal buitenmuren. De coëfficiënt voor één muur is 1, als er twee of drie zijn, dan is het 1,2, wanneer vier - 1,33;
• K6 weerspiegelt het type kamer dat zich boven een bepaalde kamer bevindt. Als er een woonverdieping bovenop is, is de correctiewaarde 0,82, een warme zolder - 0,91, een koude zolder - 1,0;
• K7 - hangt af van de hoogte van de plafonds. Voor een hoogte van 2,5 meter is dit 1,0 en voor 3 meter - 1,05.

Als alle correctiefactoren bekend zijn, wordt het vermogen van het verwarmingssysteem voor elke kamer berekend met behulp van de formule:

Thermische berekening van een kamer en een gebouw als geheel, formule voor warmteverlies

Thermische berekening

Voordat u het verwarmingssysteem voor uw eigen huis berekent, moet u dus enkele gegevens achterhalen die betrekking hebben op het gebouw zelf.

Uit het project van het huis leert u de afmetingen van het verwarmde pand - de hoogte van de muren, het oppervlak, het aantal raam- en deuropeningen en hun afmetingen. Hoe het huis zich bevindt in relatie tot de windstreken. Houd rekening met de gemiddelde wintertemperaturen in uw omgeving. Van welk materiaal is het gebouw zelf gemaakt?

Bijzondere aandacht voor buitenmuren. Zorg ervoor dat u de componenten van de vloer tot de grond bepaalt, inclusief de fundering van het gebouw. Hetzelfde geldt voor de bovenste elementen, namelijk het plafond, het dak en de platen.

Het zijn deze parameters van de constructie waarmee u door kunt gaan met de hydraulische berekening. Laten we eerlijk zijn, alle bovenstaande informatie is beschikbaar, dus er zouden geen problemen moeten zijn bij het verzamelen ervan.

Uitgebreide berekening van de warmtebelasting

Naast de theoretische oplossing van vraagstukken die verband houden met thermische belastingen, worden tijdens het ontwerp een aantal praktische maatregelen genomen. Uitgebreide warmtetechnische onderzoeken omvatten thermografie van alle bouwconstructies, inclusief plafonds, muren, deuren en ramen. Dankzij dit werk is het mogelijk om verschillende factoren die van invloed zijn op het warmteverlies van een woning of bedrijfsgebouw te bepalen en vast te leggen.

Thermische onderzoeken leveren de meest betrouwbare gegevens op over warmtebelasting en warmteverliezen voor een bepaald gebouw gedurende een bepaalde periode. Praktische maatregelen maken het mogelijk om duidelijk aan te tonen wat theoretische berekeningen niet kunnen aantonen - probleemgebieden van de toekomstige structuur.

Uit al het bovenstaande kunnen we concluderen dat de berekeningen van warmtebelastingen voor warmwatervoorziening, verwarming en ventilatie, vergelijkbaar met de hydraulische berekening van het verwarmingssysteem, erg belangrijk zijn en dat ze zeker moeten worden uitgevoerd vóór de start van de opstelling van het warmtevoorzieningssysteem in uw eigen huis of bij een installatie voor een ander doel. Wanneer de aanpak van het werk correct is uitgevoerd, is de probleemloze werking van de verwarmingsconstructie verzekerd, en zonder extra kosten.

Videovoorbeeld van het berekenen van de warmtebelasting op het verwarmingssysteem van een gebouw: