Obliczenie grzejnika żebrowanego jako elementu wymiennika ciepła z konwekcją wymuszoną.

Projekt i obliczenia cieplne systemu grzewczego są obowiązkowym etapem aranżacji ogrzewania domu. Głównym zadaniem czynności obliczeniowych jest określenie optymalnych parametrów pracy kotła i układu grzejnikowego.

Zgadzam się, na pierwszy rzut oka może się wydawać, że tylko inżynier może wykonać obliczenia inżynierii cieplnej. Jednak nie wszystko jest takie skomplikowane. Znając algorytm działań, okaże się, że samodzielnie wykona niezbędne obliczenia.

W artykule szczegółowo opisano procedurę obliczeniową i podano wszystkie niezbędne wzory. Dla lepszego zrozumienia przygotowaliśmy przykład obliczeń termicznych dla prywatnego domu.

Normy reżimów temperaturowych pomieszczeń

Przed wykonaniem jakichkolwiek obliczeń parametrów systemu należy przynajmniej znać kolejność oczekiwanych wyników, a także mieć dostępne znormalizowane charakterystyki niektórych wartości tabelarycznych, które należy podstawić we wzorach lub kieruj się nimi.

Po wykonaniu obliczeń parametrów przy takich stałych można mieć pewność co do niezawodności poszukiwanego dynamicznego lub stałego parametru układu.

W przypadku pomieszczeń do różnych celów istnieją normy referencyjne dotyczące reżimów temperaturowych w pomieszczeniach mieszkalnych i niemieszkalnych. Normy te są zapisane w tak zwanych GOST.

W przypadku systemu grzewczego jednym z tych globalnych parametrów jest temperatura w pomieszczeniu, która musi być stała niezależnie od pory roku i warunków otoczenia.

Zgodnie z przepisami i normami sanitarnymi istnieją różnice temperatur w stosunku do pory letniej i zimowej. System klimatyzacji odpowiada za reżim temperatury w pomieszczeniu w sezonie letnim, zasada jego obliczania jest szczegółowo opisana w tym artykule.

Ale temperaturę w pomieszczeniu w zimie zapewnia system grzewczy. Dlatego interesują nas zakresy temperatur i ich tolerancje na odchylenia w sezonie zimowym.

Większość dokumentów regulacyjnych określa następujące zakresy temperatur, które pozwalają osobie czuć się komfortowo w pomieszczeniu.

W przypadku lokali niemieszkalnych typu biurowego o powierzchni do 100 m2:

• 22-24 ° C - optymalna temperatura powietrza;
• 1 ° C - dopuszczalne wahania.

W przypadku pomieszczeń biurowych o powierzchni powyżej 100 m2 temperatura wynosi 21-23 ° C. W przypadku lokali niemieszkalnych typu przemysłowego zakresy temperatur różnią się znacznie w zależności od przeznaczenia lokalu i ustalonych standardów ochrony pracy.

Każda osoba ma własną komfortową temperaturę w pomieszczeniu. Ktoś lubi, gdy w pomieszczeniu jest bardzo ciepło, komuś jest wygodnie, gdy w pomieszczeniu jest chłodno - to wszystko jest dość indywidualne

Jeśli chodzi o lokale mieszkalne: mieszkania, domy prywatne, osiedla itp. Istnieją pewne zakresy temperatur, które można regulować w zależności od życzeń mieszkańców.

A jednak dla konkretnego lokalu mieszkania i domu mamy:

• 20-22 ° C - pokój dzienny, w tym pokój dziecięcy, tolerancja ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - kuchnia, toaleta, tolerancja ± 2 ° С;
• 24-26 ° C - łazienka, prysznic, basen, tolerancja ± 1 ° С;
• 16-18 ° C - korytarze, korytarze, klatki schodowe, magazyny, tolerancja + 3 ° С

Należy zauważyć, że istnieje kilka innych podstawowych parametrów, które wpływają na temperaturę w pomieszczeniu i na których należy się skupić przy obliczaniu systemu grzewczego: wilgotność (40-60%), stężenie tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu (250: 1), prędkość ruchu masy powietrza (0,13-0,25 m / s) itp.

Mechanizmy wymiany ciepła w obliczeniach wymienników ciepła

Wymiana ciepła odbywa się za pomocą trzech głównych rodzajów wymiany ciepła. Są to konwekcja, przewodzenie ciepła i promieniowanie.

W procesach wymiany ciepła, które przebiegają zgodnie z zasadami mechanizmu przewodzenia ciepła, wymiana ciepła zachodzi jako przenoszenie energii drgań sprężystych cząsteczek i atomów. Ta energia jest przenoszona z jednego atomu na drugi w kierunku malejącym.

Przy obliczaniu parametrów wymiany ciepła zgodnie z zasadą przewodnictwa cieplnego stosuje się prawo Fouriera:

Aby obliczyć ilość ciepła, wykorzystuje się dane dotyczące czasu przepływu, pola powierzchni, gradientu temperatury, a także współczynnika przewodności cieplnej. Przez gradient temperatury rozumie się jego zmianę w kierunku przenikania ciepła na jednostkę długości.

Współczynnik przewodności cieplnej jest rozumiany jako szybkość wymiany ciepła, czyli ilość ciepła, która przechodzi przez jedną jednostkę powierzchni w jednostce czasu.

Wszelkie obliczenia termiczne uwzględniają fakt, że metale mają najwyższy współczynnik przewodzenia ciepła. Różne ciała stałe mają znacznie niższy stosunek. W przypadku cieczy liczba ta jest z reguły niższa niż w przypadku jakichkolwiek ciał stałych.

Przy obliczaniu wymienników ciepła, w których przenoszenie ciepła z jednego medium do drugiego przechodzi przez ścianę, do uzyskania danych o ilości przenoszonego ciepła wykorzystuje się również równanie Fouriera. Jest obliczana jako ilość ciepła, które przechodzi przez płaszczyznę o nieskończenie małej grubości:

Jeśli zintegrujemy wskaźniki zmian temperatury wzdłuż grubości ściany, otrzymamy

Na tej podstawie okazuje się, że temperatura wewnątrz ściany spada zgodnie z prawem linii prostej.

Mechanizm wymiany ciepła konwekcyjnego: obliczenia

Innym mechanizmem wymiany ciepła jest konwekcja. Jest to przenoszenie ciepła przez objętości ośrodka poprzez ich wzajemny ruch. W tym przypadku przenoszenie ciepła od medium do ściany i odwrotnie, od ściany do czynnika roboczego nazywa się przenoszeniem ciepła. Aby określić ilość przekazywanego ciepła, stosuje się prawo Newtona

W tym wzorze a jest współczynnikiem przenikania ciepła. Przy turbulentnym ruchu czynnika roboczego współczynnik ten zależy od wielu dodatkowych wielkości:

• parametry fizyczne płynu, w szczególności pojemność cieplna, przewodność cieplna, gęstość, lepkość;
• warunki przemywania powierzchni wymiany ciepła gazem lub cieczą, w szczególności prędkość płynu, jego kierunek;
• warunki przestrzenne ograniczające przepływ (długość, średnica, kształt powierzchni, jej chropowatość).

W konsekwencji współczynnik przenikania ciepła jest funkcją wielu wielkości, co przedstawiono we wzorze

Metoda analizy wymiarowej pozwala na wyprowadzenie funkcjonalnego związku między kryteriami podobieństwa, które charakteryzują wymianę ciepła z turbulentnym przepływem w gładkich, prostych i długich rurach.

Oblicza się to za pomocą wzoru.

Współczynnik przenikania ciepła w obliczeniach wymienników ciepła

W technologii chemicznej często dochodzi do wymiany energii cieplnej między dwoma płynami przez ścianę działową. Proces wymiany ciepła przebiega w trzech etapach. Strumień ciepła dla procesu w stanie ustalonym pozostaje niezmieniony.

Przeprowadzane jest obliczenie strumienia ciepła przechodzącego od pierwszego czynnika roboczego do ściany, następnie przez ścianę powierzchni wymiany ciepła, a następnie od ściany do drugiego czynnika roboczego.

W związku z tym do obliczeń stosuje się trzy formuły:

W wyniku wspólnego rozwiązania równań otrzymujemy

Ilość

i jest współczynnik przenikania ciepła.

Obliczenie średniej różnicy temperatur

Po określeniu wymaganej ilości ciepła za pomocą bilansu cieplnego należy obliczyć powierzchnię wymiany ciepła (F).

Przy obliczaniu wymaganej powierzchni wymiany ciepła stosuje się to samo równanie, co w poprzednich obliczeniach:

W większości przypadków temperatura czynnika roboczego będzie się zmieniać w trakcie procesów wymiany ciepła. Oznacza to, że różnica temperatur będzie się zmieniać wzdłuż powierzchni wymiany ciepła. Dlatego obliczana jest średnia różnica temperatur.A ponieważ zmiana temperatury nie jest liniowa, obliczana jest różnica logarytmiczna. W przeciwieństwie do przepływu prostego, przy przeciwprądzie czynnika roboczego, wymagana powierzchnia powierzchni wymiany ciepła powinna być mniejsza. Jeżeli w tym samym skoku wymiennika ciepła stosowane są przepływy bezpośrednie i przeciwprądowe, różnica temperatur jest określana na podstawie współczynnika.

Obliczanie strat ciepła w domu

Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki (fizyka szkolna) nie ma spontanicznego przenoszenia energii z mniej ogrzanych do bardziej ogrzanych mini- lub makroobiektów. Szczególnym przypadkiem tego prawa jest „dążenie” do stworzenia równowagi temperaturowej między dwoma układami termodynamicznymi.

Przykładowo pierwszy system to środowisko o temperaturze -20 ° C, drugi system to budynek o temperaturze wewnętrznej + 20 ° C. Zgodnie z powyższym prawem te dwa systemy będą dążyć do równowagi poprzez wymianę energii. Nastąpi to za pomocą strat ciepła z drugiego układu i chłodzenia w pierwszym.

Można jednoznacznie powiedzieć, że temperatura otoczenia zależy od szerokości geograficznej, na której znajduje się prywatny dom. A różnica temperatur wpływa na ilość ucieczki ciepła z budynku (+)

Utrata ciepła oznacza mimowolne uwolnienie ciepła (energii) z jakiegoś obiektu (domu, mieszkania). W przypadku zwykłego mieszkania proces ten nie jest tak „zauważalny” w porównaniu z domem prywatnym, ponieważ mieszkanie znajduje się wewnątrz budynku i „sąsiaduje” z innymi mieszkaniami.

W prywatnym domu ciepło „ucieka” w mniejszym lub większym stopniu przez ściany zewnętrzne, podłogę, dach, okna i drzwi.

Znając wielkość strat ciepła dla najbardziej niekorzystnych warunków atmosferycznych oraz charakterystykę tych warunków, można z dużą dokładnością obliczyć moc systemu grzewczego.

Tak więc objętość wycieku ciepła z budynku oblicza się za pomocą następującego wzoru:

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

Qi - wielkość strat ciepła spowodowanych jednolitym wyglądem przegrody zewnętrznej budynku.

Każdy składnik formuły jest obliczany według wzoru:

Q = S * ∆T / Rgdzie

• Q - przecieki termiczne, V;
• S - powierzchnia określonego typu konstrukcji, mkw. m;
• ∆T - różnica temperatur między powietrzem otaczającym i wewnętrznym, ° C;
• R - opór cieplny określonego typu konstrukcji, m2 * ° C / W.

Samą wartość oporu cieplnego dla faktycznie istniejących materiałów zaleca się pobrać z tabel pomocniczych.

Ponadto opór cieplny można uzyskać stosując następujący stosunek:

R = d / kgdzie

• R - opór cieplny, (m2 * K) / W;
• k - współczynnik przewodzenia ciepła materiału, W / (m2 * K);
• re Czy grubość tego materiału, m.

W starszych domach z zawilgoconą konstrukcją dachu ciepło ucieka przez górę budynku, a mianowicie przez dach i poddasze. Wykonanie czynności w celu ocieplenia sufitu lub izolacji termicznej dachu poddasza rozwiązuje ten problem.

Jeśli zaizolujesz przestrzeń na poddaszu i dach, wówczas całkowite straty ciepła z domu można znacznie zmniejszyć.

Istnieje kilka innych rodzajów strat ciepła w domu przez pęknięcia w konstrukcjach, system wentylacji, okap kuchenny, otwierane okna i drzwi. Ale nie ma sensu brać pod uwagę ich objętości, ponieważ stanowią one nie więcej niż 5% całkowitej liczby głównych wycieków ciepła.

Badanie termowizyjne sieci ciepłowniczej

Obliczenia strat ciepła w sieciach ciepłowniczych uzupełniono o badanie termowizyjne.

Kontrola termowizyjna sieci ciepłowniczej pomaga wykryć lokalne uszkodzenia rurociągów i izolacji termicznej w celu późniejszej naprawy lub wymiany.

Uszkodzona jest izolacja termiczna rurociągów z czynnikiem chłodzącym. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 59,3 ° C

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 54,5 ° C

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 56,2 ° C

Uszkodzona jest izolacja termiczna rurociągów z czynnikiem chłodzącym.Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 66,3 ° C

Otwarte odcinki rurociągów bez izolacji.

Otwarte odcinki rurociągów bez izolacji.

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa.

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 62,5 ° C

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 63,2 ° C

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 63,8 ° C

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 66,5 ° C

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 63,5 ° C

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 69,5 ° C

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 62,2 ° C

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 52,0 ° C

Otwarte odcinki rurociągów bez izolacji. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 62,4 ° C

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów czynnikiem chłodzącym pod wpływem środowiska.

Dowiedz się o badaniu systemów zaopatrzenia w wodę.

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów czynnikiem chłodzącym pod wpływem środowiska.

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 67,6 ° C

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów za pomocą chłodziwa. Maksymalna temperatura na otwartej przestrzeni wynosiła 58,8 ° C

Częściowe zniszczenie izolacji termicznej rurociągów czynnikiem chłodzącym pod wpływem środowiska.

Określenie mocy kotła

Aby utrzymać różnicę temperatur między otoczeniem a temperaturą wewnątrz domu, potrzebny jest autonomiczny system grzewczy, który utrzymuje żądaną temperaturę w każdym pomieszczeniu prywatnego domu.

Podstawą systemu grzewczego są różne typy kotłów: na paliwo płynne lub stałe, elektryczne lub gazowe.

Kocioł jest centralną jednostką systemu grzewczego wytwarzającą ciepło. Główną cechą kotła jest jego moc, czyli szybkość konwersji ilości ciepła na jednostkę czasu.

Po wykonaniu obliczeń obciążenia cieplnego do ogrzewania uzyskamy wymaganą moc znamionową kotła.

W przypadku zwykłego mieszkania wielopokojowego moc kotła jest obliczana na podstawie powierzchni i mocy właściwej:

Rboiler = (Sroom * Rudelnaya) / 10gdzie

• Pokoje S.- całkowita powierzchnia ogrzewanego pomieszczenia;
• Rudellnaya- gęstość mocy w zależności od warunków klimatycznych.

Ale ta formuła nie uwzględnia strat ciepła, które są wystarczające w prywatnym domu.

Jest jeszcze jedna zależność, która bierze pod uwagę ten parametr:

Рboiler = (Qloss * S) / 100gdzie

• Rkotla- moc kotła;
• Qloss- strata ciepła;
• S - obszar ogrzewany.

Należy zwiększyć moc znamionową kotła. Zapas jest niezbędny, jeśli planujesz używać bojlera do ogrzewania wody do łazienki i kuchni.

W większości systemów grzewczych do domów prywatnych zaleca się stosowanie zbiornika wyrównawczego, w którym będzie przechowywany zapas chłodziwa. Każdy prywatny dom potrzebuje ciepłej wody

Aby zapewnić rezerwę mocy kotła, do ostatniego wzoru należy dodać współczynnik bezpieczeństwa K:

Рboiler = (Qloss * S * K) / 100gdzie

DO - wyniesie 1,25, czyli szacowana moc kotła zostanie zwiększona o 25%.

Tym samym moc kotła pozwala na utrzymanie standardowej temperatury powietrza w pomieszczeniach budynku, a także na posiadanie początkowej i dodatkowej objętości ciepłej wody w domu.

Krótki opis sieci ciepłowniczej

Do pokrycia obciążeń cieplnych wykorzystywana jest kotłownia produkcyjno-grzewcza, której głównym paliwem jest gaz ziemny.

Kotłownia generuje

• para na potrzeby technologiczne - całoroczna
• ciepła woda na potrzeby grzewcze - w sezonie grzewczym oraz
• zaopatrzenie w ciepłą wodę - przez cały rok.
• Projekt zakłada pracę sieci ciepłowniczej według harmonogramu temperatur 98/60 stopni. Z.

Schemat podłączenia instalacji grzewczej jest zależny.

Sieci ciepłownicze, zapewniające przesył ciepła na potrzeby ogrzania całej wsi oraz zaopatrzenie w ciepłą wodę jej prawobrzeżnej części, są instalowane naziemnie i pod ziemią.

Sieć ciepłownicza jest rozgałęziona, ślepa uliczka.

Sieci ciepłownicze oddano do użytku w 1958 roku. Budowa trwała do 2007 roku.

Wykonana izolacja termiczna

• maty wykonane z wełny szklanej o grubości 50 mm, z warstwą wierzchnią z materiału rolkowego,
• ekstrudowana pianka polistyrenowa typu TERMOPLEKS o grubości 40 mm, z warstwą wierzchnią z blachy ocynkowanej i spienionego polietylenu o grubości 50 mm.

W trakcie eksploatacji naprawiono niektóre odcinki sieci ciepłowniczej, wymieniając rurociągi i izolację termiczną.

Cechy doboru grzejników

Grzejniki, panele, systemy ogrzewania podłogowego, konwektory, itp. To standardowe elementy zapewniające ciepło w pomieszczeniu. Najczęściej występującymi częściami systemu grzewczego są grzejniki.

Radiator jest specjalną pustą konstrukcją modułową wykonaną ze stopu o wysokim współczynniku rozpraszania ciepła. Wykonany jest ze stali, aluminium, żeliwa, ceramiki i innych stopów. Zasada działania grzejnika sprowadza się do wypromieniowania energii z chłodziwa do przestrzeni pomieszczenia poprzez „płatki”.

Aluminiowo-bimetalowy grzejnik zastąpił masywne żeliwne grzejniki. Łatwość produkcji, dobre odprowadzanie ciepła, dobra konstrukcja i wzornictwo sprawiły, że produkt ten stał się popularnym i szeroko rozpowszechnionym narzędziem do oddawania ciepła w pomieszczeniach.

Istnieje kilka metod obliczania grzejników w pomieszczeniu. Poniższa lista metod jest posortowana w kolejności rosnącej dokładności obliczeniowej.

Opcje obliczeniowe:

1. Według obszaru... N = (S * 100) / C, gdzie N to liczba sekcji, S to powierzchnia pomieszczenia (m2), C to przenikanie ciepła jednej sekcji grzejnika (W, wzięte z tych paszportów lub atest produktu), 100 W to ilość przepływu ciepła, jaka jest potrzebna do ogrzania 1 m2 (wartość empiryczna). Powstaje pytanie: jak wziąć pod uwagę wysokość sufitu pomieszczenia?
2. Objętościowo... N = (S * H ​​* 41) / C, gdzie N, S, C - podobnie. H to wysokość pomieszczenia, 41 W to ilość strumienia ciepła potrzebna do ogrzania 1 m3 (wartość empiryczna).
3. Oczywiście... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, gdzie N, S, C i 100 są podobne. k1 - z uwzględnieniem liczby komór w zespole szklanym okna pomieszczenia, k2 - izolacja termiczna ścian, k3 - stosunek powierzchni okien do powierzchni pomieszczenia, k4 - średnia temperatura ujemna w najzimniejszym tygodniu zimy, k5 - liczba ścian zewnętrznych pomieszczenia (wychodzących na ulicę) k6 - rodzaj pomieszczenia na górze, k7 - wysokość sufitu.

Jest to najdokładniejszy sposób obliczenia liczby sekcji. Oczywiście wyniki obliczeń ułamkowych są zawsze zaokrąglane do następnej liczby całkowitej.

Postanowienia ogólne

Każda prosta metoda obliczeniowa ma dość duży błąd. Jednak z praktycznego punktu widzenia ważne jest dla nas zapewnienie gwarantowanej wystarczającej mocy cieplnej. Jeśli okaże się to konieczne nawet w szczycie zimy, to co z tego?

W mieszkaniu, w którym ogrzewanie jest opłacane według obszaru, ciepło kości nie boli; a dławiki regulacyjne i termostatyczne regulatory temperatury nie są czymś bardzo rzadkim i niedostępnym.

W przypadku prywatnego domu i prywatnego kotła cena kilowata ciepła jest nam dobrze znana i wydawałoby się, że nadmiar ciepła uderzy w Twoją kieszeń. W praktyce jednak tak nie jest. Wszystkie nowoczesne kotły gazowe i elektryczne do ogrzewania prywatnego domu są wyposażone w termostaty, które regulują przenoszenie ciepła w zależności od temperatury w pomieszczeniu.

Termostat zapobiega marnowaniu nadmiaru ciepła przez kocioł.

Nawet jeśli nasze wyliczenie mocy grzejników daje duży błąd w dużym stopniu, ryzykujemy tylko kosztem kilku dodatkowych sekcji.

Przy okazji: oprócz średnich temperatur zimowych co kilka lat występują ekstremalne mrozy.

Istnieje podejrzenie, że ze względu na globalne zmiany klimatyczne będą się one zdarzały coraz częściej, dlatego przy obliczaniu grzejników nie bój się popełnić dużego błędu.

Obliczenia hydrauliczne zaopatrzenia w wodę

Oczywiście „obraz” obliczania ciepła do ogrzewania nie może być kompletny bez obliczenia takich charakterystyk, jak objętość i prędkość nośnika ciepła. W większości przypadków chłodziwo to zwykła woda w stanie skupienia w stanie ciekłym lub gazowym.

Zaleca się obliczenie rzeczywistej objętości nośnika ciepła poprzez zsumowanie wszystkich wnęk w systemie grzewczym. W przypadku korzystania z kotła jednoprzewodowego jest to najlepsza opcja. Przy stosowaniu kotłów dwuprzewodowych w systemie grzewczym należy wziąć pod uwagę zużycie ciepłej wody do celów higienicznych i innych celów domowych.

Obliczenie objętości wody ogrzewanej przez kocioł dwuprzewodowy w celu zapewnienia mieszkańcom ciepłej wody i podgrzania chłodziwa odbywa się poprzez zsumowanie objętości wewnętrznej obiegu grzewczego i rzeczywistych potrzeb użytkowników w podgrzewanej wodzie.

Objętość ciepłej wody w systemie grzewczym oblicza się według wzoru:

W = k * Pgdzie

• W - objętość nośnika ciepła;
• P. - moc kotła grzewczego;
• k - współczynnik mocy (liczba litrów na jednostkę mocy wynosi 13,5, zakres - 10-15 litrów).

W rezultacie ostateczna formuła wygląda następująco:

W = 13,5 * P

Natężenie przepływu czynnika grzewczego jest ostateczną oceną dynamiczną instalacji grzewczej, która charakteryzuje szybkość cyrkulacji cieczy w instalacji.

Ta wartość pomaga oszacować rodzaj i średnicę rurociągu:

V = (0,86 * P * μ) / ∆Tgdzie

• P. - moc kotła;
• μ - sprawność kotła;
• ∆T - różnica temperatur pomiędzy wodą zasilającą a wodą powrotną.

Wykorzystując powyższe metody obliczeń hydraulicznych możliwe będzie uzyskanie rzeczywistych parametrów, które są „fundamentem” przyszłego systemu ciepłowniczego.

O doborze i obliczeniach termicznych urządzeń grzewczych

Przy okrągłym stole omówiono szereg zagadnień, takich jak np. Stworzenie systemu weryfikacji systemów inżynieryjnych budynków i budowli, zgodność producentów, dostawców i sieci handlowych z wymogami ochrony praw konsumentów, obowiązkowe testowanie urządzenia grzewcze z obowiązkowym wskazaniem warunków testowania urządzeń, opracowaniem zasad projektowania i stosowania urządzeń grzewczych. Podczas dyskusji ponownie odnotowano niezadowalające działanie instrumentów.

W związku z tym chciałbym zauważyć, że niezadowalające działanie systemu grzewczego można ocenić nie tylko na podstawie urządzenia grzewcze... Przyczyna jest również możliwa w obniżonych danych ciepłowniczych (w porównaniu z danymi projektowymi) ścian zewnętrznych, okien, powłok oraz w doprowadzaniu wody do instalacji grzewczej o obniżonej temperaturze. Wszystko to powinno znaleźć odzwierciedlenie w materiałach do kompleksowej oceny stanu technicznego instalacji grzewczej.

Rzeczywisty przepływ ciepła przez urządzenia grzewcze może być mniejszy niż wymagany z różnych powodów. Po pierwsze, w rzeczywistości urządzenia grzewcze są oddzielone od różnego rodzaju pomieszczeń ozdobnymi płotami, zasłonami i meblami. Po drugie, nieprzestrzeganie wymagań Przepisów dotyczących technicznej eksploatacji systemów grzewczych [1].

Na rozpraszanie ciepła urządzeń ma wpływ np. Skład i kolor lakieru. Zmniejsza przenikanie ciepła i grzejniki umieszczone w niszach.

Podana w znanym podręczniku projektanta [2] metoda obliczeń cieplnych urządzeń grzewczych jest obecnie nieaktualna z kilku powodów.

Obecnie urządzenia grzewcze często dobierane są według wartości jego nominalnego strumienia ciepła, czyli bez uwzględnienia złożonego współczynnika doprowadzenia nominalnego strumienia ciepła do rzeczywistych warunków, w zależności od systemu grzewczego (jednorurowego lub dwururowego). ), temperatura chłodziwa i powietrza w pomieszczeniu, której wartość z reguły nie przekracza 1. W pracy przedstawiono zalecane obliczenia cieplne nowoczesnych urządzeń [3].

Dobór urządzeń polega na określeniu ilości sekcji grzejnika składanego lub rodzaju grzejnika lub konwektora nierozkładanego, którego zewnętrzna powierzchnia wymiany ciepła musi zapewniać przekazanie co najmniej wymaganego strumienia ciepła do pomieszczenia ( Ryc.1).

Obliczenia przeprowadza się w temperaturze chłodziwa przed i za grzejnikiem (w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej z reguły stosuje się wodę lub ciecz niezamarzającą), zużycie ciepła w pomieszczeniu Qnom, odpowiadające obliczonemu ciepłu deficyt w nim, w odniesieniu do jednego urządzenia grzewczego, przy szacowanej temperaturze powietrza zewnętrznego [cztery].

Szacunkową liczbę sekcji składanych grzejników z wystarczającą dokładnością można określić za pomocą następującego wzoru:

Rodzaj i długość nierozłącznych grzejników i konwektorów należy określić pod warunkiem, że ich nominalny strumień ciepła Qpom nie powinien być mniejszy niż obliczony współczynnik przenikania ciepła Qopr:

gdzie Qopr jest szacowaną mocą cieplną grzejnika, W; qsecr jest obliczoną gęstością strumienia ciepła jednej sekcji urządzenia, W; Qtr to całkowita wymiana ciepła rur pionowych, połączeń, ułożonych w sposób otwarty w pomieszczeniu, związanych z urządzeniem grzewczym, W; β to współczynnik uwzględniający sposób montażu, umiejscowienie grzejnika [2, 3] (podczas montażu np. urządzenie jest otwarte przy ścianie zewnętrznej β = 1, jeżeli przed urządzenia ze szczelinami w górnej części β = 1,4, a po umieszczeniu konwektora w konstrukcji podłogi wartość współczynnika sięga 2); β1 - współczynnik uwzględniający zmianę przejmowania ciepła z grzejnika w zależności od liczby sekcji lub długości urządzenia, β1 = 0,95-1,05; b - współczynnik uwzględniający ciśnienie atmosferyczne, b = 0,95-1,015; qв i qr - przenikanie ciepła z 1 m pionowych i poziomych rur układanych na otwarto [W / m], pobierane dla rur nieizolowanych i izolowanych zgodnie z tabelą. 1 [2, 3]; lw i lg - długość rur pionowych i poziomych w pomieszczeniu, m; qnom i Qnom - nominalna gęstość strumienia ciepła jednej sekcji składanego lub odpowiadającego jej typu nieskładanego urządzenia grzewczego, podana w [3], w Zaleceniach laboratorium urządzeń grzewczych "NIisantekhniki" (sp. z oo "Vitaterm") oraz w katalogach producentów urządzeń, z różnicą średniej temperatury chłodziwa i powietrza w pomieszczeniu Δtav równą 70 ° C i natężeniem przepływu wody w urządzeniu 360 kg / h; Δtav i Gpr - rzeczywista różnica temperatur 0,5 (tg + to) - tv i przepływ chłodziwa [kg / h] w urządzeniu; nip to eksperymentalne wskaźniki liczbowe, które uwzględniają zmianę współczynnika przenikania ciepła urządzenia przy rzeczywistych wartościach średniej różnicy temperatur i natężenia przepływu chłodziwa, a także rodzaj i schemat podłączenia urządzenie do rur systemu grzewczego, przyjęte zgodnie z [3] lub zgodnie z Zaleceniami laboratorium urządzeń grzewczych „NIIsantekhniki”; tg, to i tв - obliczone wartości temperatur chłodziwa przed i za urządzeniem oraz powietrza w pomieszczeniu, ° C; Kopotn jest złożonym współczynnikiem umożliwiającym doprowadzenie nominalnego strumienia ciepła do rzeczywistych warunków.

Wybierając rodzaj urządzenia grzewczego [4] należy mieć na uwadze, że jego długość w budynkach o wysokich wymaganiach sanitarnych powinna wynosić co najmniej 75%, w budynkach mieszkalnych i innych budynkach użyteczności publicznej - co najmniej 50% długości świetlika

Szacunkowe natężenie przepływu czynnika grzewczego przechodzącego przez grzejnik [kg / h] można określić za pomocą wzoru:

Wartość Qpom odpowiada tutaj obciążeniu cieplnemu przypisanemu do jednego urządzenia grzewczego (gdy w pomieszczeniu są dwa lub więcej).

Wybierając rodzaj urządzenia grzewczego [4] należy mieć na uwadze, że jego długość w budynkach o podwyższonych wymaganiach sanitarno-higienicznych (szpitale, przedszkola, szkoły, domy starców i niepełnosprawnych) powinna wynosić co najmniej 75%, w budynkach mieszkalnych i innych budynkach użyteczności publicznej - nie mniej niż 50% długości otworu świetlnego.

Przykłady doboru urządzeń grzewczych

Przykład 1. Określić wymaganą liczbę sekcji grzejnika MC-140-M2, zamontowanego bez ekranu pod parapetem okna o wymiarach 1,5 x 1,5 m, jeżeli jest znana: instalacja grzewcza dwururowa, pionowa, układanie rur otwarte, nominalne średnice rur pionowych (pionów) wewnątrz lokalu 20 mm, poziomych (przyłącza do grzejnika) 15 mm, obliczone zużycie ciepła Qpom pomieszczenia nr 1 wynosi 1000 W, obliczona temperatura wody zasilającej tg i wody powrotnej do równa się do 95 i 70 ° C, temperatura powietrza w pomieszczeniu wynosi tв = 20 ° C, urządzenie podłącza się metodą „top-down”, długość pionowych lw i poziomych lg wynosi odpowiednio 6 i 3 m . Nominalny strumień ciepła jednej sekcji qnom wynosi 160 W.

Decyzja.

1. Znajdujemy natężenie przepływu wody Gpr przechodzącej przez grzejnik:

Wskaźniki nip wynoszą odpowiednio 0,3 i 0,02; β = 1,02, β1 = 1 i b = 1.

2. Znajdź różnicę temperatur Δtav:

3. Przenikanie ciepła rur Qtr znajdujemy, korzystając z tabel wymiany ciepła z otwarto ułożonych rur pionowych i poziomych:

4. Określ liczbę sekcji Npr:

Do montażu należy przyjąć cztery sekcje. Jednak długość grzejnika wynosząca 0,38 m to mniej niż połowa rozmiaru okna. Dlatego bardziej poprawne jest zainstalowanie konwektora, na przykład „Santekhprom Auto”. Wskaźniki nip dla konwektora przyjmowane są odpowiednio jako równe 0,3 i 0,18.

Obliczony transfer ciepła konwektora Qopr można znaleźć według wzoru:

Akceptujemy konwektor „Santekhprom Auto” typ KSK20-0,918kA o nominalnym strumieniu ciepła Qnom = 918 W. Długość obudowy konwektora wynosi 0,818 m.

Przykład 2. Określić wymaganą liczbę sekcji grzejnika MC-140-M2 przy obliczonej temperaturze wody zasilającej tg i powrotu t równej 85 i 60 ° C. Pozostałe dane początkowe są takie same.

Decyzja.

W tym przypadku: Δtav = 52,5 ° C; wymiana ciepła rur będzie

Do montażu dopuszczonych jest sześć sekcji. Wzrost wymaganej liczby sekcji grzejników w drugim przykładzie spowodowany jest spadkiem obliczonych temperatur zasilania i powrotu w systemie grzewczym.

Zgodnie z obliczeniami (przykład 5) do montażu można przyjąć jeden konwektor ścienny „Santechprom Super Auto” o nominalnym strumieniu ciepła 3070 W. Przykładowo - konwektor KSK 20-3070k o średniej głębokości z korpusem stalowym kątowym KTK-U1 i sekcją zamykającą. Długość obudowy konwektora 1273 mm, wysokość całkowita 419 mm

Długość grzejnika wynosząca 0,57 m to mniej niż połowa rozmiaru okna. Dlatego należy zainstalować grzejnik o mniejszej wysokości, na przykład typu MC-140-300, którego nominalny strumień ciepła jednej sekcji qnom wynosi 0,12 kW (120 W).

Liczbę sekcji znajdujemy według następującego wzoru:

Do montażu przyjmujemy osiem sekcji. Grzejnik ma 0,83 m długości, czyli ponad połowę wielkości okna.

Przykład 3. Określić wymaganą liczbę sekcji grzejnika MC-140-M2, montowanego pod parapetami bez ekranu z dwoma oknami o wymiarach 1,5 x 1,5 m ze ścianą, jeśli jest znana: system ogrzewania jest dwururowy, pionowy, układany na otwartej przestrzeni , średnice nominalne rur pionowych w pomieszczeniu 20 mm, poziome (przyłącza przed i za grzejnikiem) 15 mm, obliczone zużycie ciepła pomieszczenia Qpom 3000 W, obliczone temperatury wody zasilającej i powrotnej 95 i 70 ° C, temperatura powietrza w pomieszczeniu tв = 20 ° C, podłączenie urządzenia

według schematu „z góry na dół” długość pionowych lw i poziomych lg wynosi odpowiednio 6 i 4 m. Nominalny strumień ciepła jednej sekcji qnom = 0,16 kW (160 W). Decyzja.

1. Określić natężenie przepływu wody Gpr przechodzącej przez dwa grzejniki:

Wskaźniki nip wynoszą odpowiednio 0,3 i 0,02; β = 1,02, β1 = 1 i b = 1.

2. Znajdź różnicę temperatur Δtav:

3. Przenikanie ciepła rur Qtr znajdujemy, korzystając z tabel wymiany ciepła z otwarto ułożonych rur pionowych i poziomych:

4. Określ całkowitą liczbę sekcji Npr:

Przyjmiemy do montażu dwa grzejniki po 9 i 10 sekcji.

Przykład 4. Określić wymaganą liczbę sekcji grzejnika MC-140-M2 przy obliczonej temperaturze wody zasilającej tg i odwrotnie do równej 85 i 60 ° C. Pozostałe dane początkowe są takie same.

Decyzja.

W tym przypadku: Δtav = 52,5 ° C; wymiana ciepła rur będzie:

Przyjmiemy do montażu dwa grzejniki po 12 sekcji.

Przykład 5. Określić typ konwektora przy obliczonych temperaturach wody zasilającej tp i powrocie równym 85 i 60 ° C oraz obliczonym zużyciu ciepła przez pomieszczenie Qpom równe 2000 W. Pozostałe dane początkowe przedstawiono w przykładzie 3: n = 0,3, p = 0,18.

W tym przypadku: Δtav = 52,5 ° C; wymiana ciepła rur będzie:

Następnie

Do montażu można przyjąć jeden konwektor ścienny „Santekhprom Super Auto” o nominalnym strumieniu ciepła 3070 W. Przykładowo konwektor KSK 20-3070k o średniej głębokości z korpusem kątowym stalowym KTK-U1 i sekcją zamykającą. Długość obudowy konwektora 1273 mm, całkowita wysokość 419 mm.

Istnieje również możliwość zamontowania konwektora KS20-3030 firmy NBBK LLC o nominalnym strumieniu ciepła 3030 W i długości obudowy 1327 mm.

Przykład projektu termicznego

Przykładem obliczenia ciepła jest zwykły dom parterowy z czterema salonami, kuchnią, łazienką, „ogrodem zimowym” i pomieszczeniami gospodarczymi.

Fundament wykonany jest z monolitycznej płyty żelbetowej (20 cm), ściany zewnętrzne są betonowe (25 cm) z tynkiem, dach z belek drewnianych, dach metalowy i wełna mineralna (10 cm)

Wyznaczmy początkowe parametry domu niezbędne do obliczeń.

Wymiary budynku:

• wysokość podłogi - 3 m;
• małe okno z przodu iz tyłu budynku 1470 * 1420 mm;
• duże okno fasadowe 2080 * 1420 mm;
• drzwi wejściowe 2000 * 900 mm;
• tylne drzwi (wyjście na taras) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Całkowita szerokość budynku to 9,5m2, długość 16m2. Ogrzewane będą tylko pokoje dzienne (4 szt.), Łazienka i kuchnia.

Aby dokładnie obliczyć straty ciepła na ścianach z obszaru ścian zewnętrznych, należy odjąć powierzchnię wszystkich okien i drzwi - jest to zupełnie inny rodzaj materiału o własnym oporze termicznym

Rozpoczynamy od obliczenia powierzchni materiałów jednorodnych:

• powierzchnia użytkowa - 152 m2;
• powierzchnia dachu - 180 m2, przy uwzględnieniu wysokości poddasza 1,3 mi szerokości biegu - 4 m;
• powierzchnia okna - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
• powierzchnia bramy - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m2.

Powierzchnia ścian zewnętrznych wyniesie 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m2.

Przejdźmy do obliczania strat ciepła dla każdego materiału:

• 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;

A także Qwall jest równoważne 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Suma wszystkich strat ciepła wyniesie 19628,4 W.

W rezultacie obliczamy moc kotła: Рboiler = Qstrata * Komora_pokojowa * 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.

Obliczymy liczbę sekcji grzejników dla jednego z pomieszczeń. Dla wszystkich innych obliczenia są takie same. Na przykład pokój narożny (lewy dolny róg diagramu) ma 10,4 m2.

Stąd 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.

To pomieszczenie wymaga 9 sekcji grzejnika o mocy cieplnej 180 W.

Zwracamy się do obliczenia ilości chłodziwa w systemie - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litra. Oznacza to, że prędkość chłodziwa będzie wynosić: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) /20 = 812,7 litra.

W rezultacie całkowity obrót całej objętości chłodziwa w systemie będzie odpowiadał 2,87 razy na godzinę.

Wybór artykułów dotyczących obliczeń termicznych pomoże określić dokładne parametry elementów systemu grzewczego:

1. Obliczanie systemu ogrzewania prywatnego domu: zasady i przykłady obliczeń
2. Obliczenia cieplne budynku: specyfika i formuły wykonywania obliczeń + przykłady praktyczne

Obliczenie grzejnika żebrowanego jako elementu wymiennika ciepła z konwekcją wymuszoną.

Przedstawiono technikę na przykładzie procesora Intel Pentium4 Willamette 1,9 GHz i chłodnicy B66-1A firmy ADDA Corporation, w której opisano procedurę obliczania grzejników żebrowanych przeznaczonych do chłodzenia elementów wytwarzających ciepło urządzeń elektronicznych z konwekcją wymuszoną i płaską. termiczne powierzchnie stykowe o mocy do 100 W. Technika ta pozwala na praktyczne obliczenie nowoczesnych wysokowydajnych małogabarytowych urządzeń do odprowadzania ciepła i zastosowanie ich do całego spektrum urządzeń elektroniki radiowej wymagających chłodzenia.

Parametry ustawione w danych początkowych:

P.

= 67 W, moc rozpraszana przez chłodzony element;

qz

= 296 ° K, temperatura medium (powietrza) w stopniach Kelvina;

qprzed

= 348 ° K, graniczna temperatura kryształu;

qR

= nn ° K, średnia temperatura podstawy radiatora (obliczona podczas obliczeń);

H.

= 3 10-2 m, wysokość żebra chłodnicy w metrach;

re

= 0,8 10-3 m, grubość żebra w metrach;

b

= 1,5 10-3 m, odległość między żebrami;

lm

= 380 W / (m ° K), współczynnik przewodzenia ciepła materiału promiennika;

L

= 8,3 10-2 m, wielkość grzejnika wzdłuż krawędzi w metrach;

b

= 6,9 10-2 m, wielkość grzejnika w poprzek żeber;

ALE

= 8 10-3 m, grubość podstawy grzejnika;

V

³ 2 m / s, prędkość powietrza w kanałach chłodnicy;

Z

= 27, liczba żeberek chłodnicy;

uR

= nn K, temperatura przegrzania podstawy radiatora, jest obliczana podczas obliczeń;

miR

= 0,7, stopień zaczernienia grzejnika.

Zakłada się, że źródło ciepła znajduje się w środku grzejnika.

Wszystkie wymiary liniowe są mierzone w metrach, temperatura w kelwinach, moc w watach i czas w sekundach.

Konstrukcję grzejnika i parametry wymagane do obliczeń przedstawiono na rys.1.

Obrazek 1.

Procedura obliczeniowa.

1. Określić całkowite pole przekroju poprzecznego kanałów między żebrami według wzoru:

Sк = (Z - 1) · b · H [1]

Dla przyjętych danych początkowych - Sk = (Z - 1) b H = (27-1) 1,5 10-3 3 10-2 = 1,1 10-3 m2

W przypadku centralnego montażu wentylatora, strumień powietrza wydostaje się przez dwie końcowe powierzchnie, a pole przekroju poprzecznego kanałów podwaja się do 2,2 · 10-3 m2.

2. Ustawiamy dwie wartości temperatury podstawy grzejnika i wykonujemy obliczenia dla każdej z nich:

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

Stąd określa się temperaturę przegrzania podstawy grzejnika. uR

dotyczące środowiska.

uр = qр - qс [2]

Dla pierwszego punktu uр = 57 ° K, dla drugiego uр = 17 ° K.

3. Określić temperaturę q

wymagane do obliczenia kryteriów Nusselta (Nu) i Reynoldsa (Re):

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

Gdzie: qz
–
temperatura otoczenia, otoczenie,

V

- prędkość powietrza w kanałach między żebrami, wm / s;

Sdo

- całkowite pole przekroju poprzecznego kanałów między żebrami, wm2;

r

- gęstość powietrza w temperaturze
q
Śr., W kg / m3,

q

cf = 0,5 (
qp +qz)
;

doR

- pojemność cieplna powietrza w temperaturze
q
Śr. W J / (kg x ° K);

P.

- moc rozpraszana przez chłodnicę.

Dla przyjętych danych początkowych - 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)

* Wartość dla danego grzejnika żebrowego z centralną instalacją wentylatora, V

z obliczeń 1,5 - 2,5 m / s (patrz załącznik 2), z publikacji [L.3] około 2 m / s. W przypadku krótkich, rozszerzających się kanałów, takich jak chłodnica Golden Orb, prędkość chłodzącego powietrza może osiągnąć 5 m / s.

4. Określić wartości kryteriów Reynoldsa i Nusselta wymagane do obliczenia współczynnika przenikania ciepła żeberek chłodnicy:

Re = V · L / n [4]

Gdzie: n

- współczynnik lepkości kinematycznej powietrza przy
qz,m2/z
z załącznika 1, tabela 1.

Dla przyjętych danych początkowych - Re = VL / n = 2 8,3 10-2 / 15,8 10-6 = 1,05 104

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

Dla przyjętych danych początkowych - Nu = 0,032 Re 0,8 = 0,032 (2,62 104) 0,8 = 52,8

5. Określić współczynnik konwekcyjnego przenoszenia ciepła żeberek chłodnicy:

zado
=Nu·lw/
L W / (m
2
K) [6]

Gdzie, l

- współczynnik przewodzenia ciepła powietrza (W / (m deg)), at
qz
z załącznika 1, tabela 1.

Dla przyjętych danych początkowych - ak = Nu · lv / L = 52,8 · 2,72 10-2 / 8,3 10-2 = 17,3

6. Wyznacz współczynniki pomocnicze:

m = (2 · ak / lm · d) 1/2 [7]

określamy wartość mh i tangens hiperbolicznej th (mh).

Dla przyjętych danych początkowych - m = (2 ak / lm d) 1/2 = (2 17,3 / (380 0,8 10-3)) 1/2 = 10,6

Dla przyjętych danych początkowych - m · H = 10,6 · 3 10-2 = 0,32; th (m H) = 0,31

7. Określić ilość ciepła oddawanego przez konwekcję z żeberek chłodnicy:

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

Gdzie: Z

- liczba żeber;

lm

= współczynnik przewodności cieplnej metalu promiennika, W / (m
·
° K);

m

- patrz wzór 7;

SR

- pole przekroju poprzecznego żebra chłodnicy, m2,

Sр = L · d [9]

uR

- temperatura przegrzania podstawy grzejnika.

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. Określić średnią temperaturę żebra chłodnicy:

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

Gdzie: rozdz
(mH)
- cosinus jest hiperboliczny.

Dla przyjętych danych początkowych - qср = (qр / 2) [1 + 1 / ch (m · H)] = (353/2) [1 + 1 / 1,05] = 344 ° K (71 ° С)

* Wielkość stycznej i cosinus hiperbolicznej jest obliczana na kalkulatorze inżynieryjnym poprzez sekwencyjne wykonywanie operacji „hyp” i „tg” lub „cos”.

9. Określić współczynnik przenikania ciepła promieniowania:

al = eр · f (qср, qс) · j [11]

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

Dla przyjętych danych początkowych - f (qcr, qc) = 0,23 [5 10-3 (qcr + qc)] 3 = 0,23 [5 10-3 (335 + 296)] 3 = 7,54

Współczynnik irradiancji:

j = b / (b + 2h)

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

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

10. Określić pole powierzchni promieniującego strumienia ciepła:

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

Dla przyjętych danych początkowych - Sl = 2 L [(Z -1) · (b + d) + d] +2 H · L · Z = 0,1445 m2

11. Określ ilość ciepła oddawanego przez promieniowanie:

Pl = al · Sl (qav - qc) [13]

Dla przyjętych danych początkowych - Pl = alSl (qav - qc) = 0,25 0,1445 (344 - 296) = 1,73 W

12. Całkowita ilość ciepła oddana przez grzejnik przy danej temperaturze grzejnika qр = 353K:

P = Prk + Pl [14]

Dla przyjętych danych początkowych - P = Prk + Pl = 127 + 1,73 = 128,7 W.

13. Powtórzymy obliczenia dla temperatury radiatora q

p = 313K i wykreślamy charakterystykę cieplną obliczonego grzejnika w dwóch punktach. W tym momencie P = 38W. Tutaj, wzdłuż osi pionowej, osadza się ilość ciepła oddawanego przez grzejnik
P.R
, a pozioma temperatura grzejnika wynosi
qR
.

Rysunek 2

Z otrzymanego wykresu określamy dla danej mocy 67W, qR

= 328 ° K lub 55 ° C

14. Zgodnie z charakterystyką cieplną grzejnika określamy ją dla danej mocy PR

= 67W, temperatura radiatora
qR
= 328,5 ° C Temperatura przegrzania chłodnicy
uR
można określić wzorem 2.

Równa się uр = qр - qс = 328 - 296 = 32 ° K.

15. Określić temperaturę kryształu i porównać ją z wartością graniczną ustawioną przez producenta

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

Gdzie:

qR
–
temperatura podstawy grzejnika dla danego punktu projektowego,

R

- wynik obliczenia według wzoru 14,

r

pc - opór cieplny obudowy procesora - kryształ, dla tego źródła ciepła wynosi 0,003 K / W

r

pr - opór cieplny obudowy-grzejnika, dla danego źródła ciepła równy 0,1K / W (z pastą przewodzącą ciepło).

Uzyskany wynik jest niższy od maksymalnej temperatury określonej przez producenta i zbliżony do danych [L.2] (ok. 57 ° C). W tym przypadku temperatura przegrzania kryształu w stosunku do otaczającego powietrza w powyższych obliczeniach wynosi 32 ° C, a w [L.2] 34 ° C.

Ogólnie rzecz biorąc, opór cieplny między dwiema płaskimi powierzchniami przy użyciu lutów, past i klejów:

r =

re
do
lk-1
·
Scont
-1
[16]

Gdzie: re

k jest grubością szczeliny między chłodnicą a obudową chłodzonej jednostki wypełnionej materiałem przewodzącym ciepło, wm,

ldo

- współczynnik przewodności cieplnej materiału przewodzącego ciepło w szczelinie W / (m · K),

Scd

Czy powierzchnia styku jest wm2.

Przybliżona wartość rcr przy wystarczającym dokręceniu oraz bez uszczelek i smarów wynosi

rcr = 2,2 / Scont

Przy stosowaniu past opór cieplny spada około 2-krotnie.

16. Porównaj qdo

z
qprzed
otrzymaliśmy dostarczenie grzejnika
qdo
= 325 ° K, mniej
qprzed=
348 ° K, - podany grzejnik zapewnia tryb termiczny urządzenia z marginesem.

17. Określić opór cieplny obliczonego radiatora:

r =

u
R
/ P (° K / W) [17]

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

Wyniki:

Obliczony wymiennik ciepła zapewnia pobór mocy cieplnej 67W w temperaturze otoczenia do 23 ° C, natomiast temperatura kryształu 325 ° K (62 ° C) nie przekracza dopuszczalnej dla tego procesora 348 ° K (75 ° C).

Zastosowanie specjalnej obróbki powierzchni w celu zwiększenia mocy cieplnej poprzez promieniowanie w temperaturach do 50 ° C okazało się nieskuteczne i nie może być zalecane, ponieważ nie spłaca kosztów.

Chciałbym, aby ten materiał pomógł Ci nie tylko obliczyć i wykonać nowoczesny, niewielkich rozmiarów wysokowydajny wymiennik ciepła, podobny do tych, które są szeroko stosowane w technologii komputerowej, ale także kompetentnie podjąć decyzję o zastosowaniu takich urządzeń w odniesieniu do Twoich zadań .

Stałe do obliczania wymiennika ciepła.

Tabela 1

Wartości stałych dla temperatur pośrednich, w pierwszym przybliżeniu, można uzyskać, wykreślając wykresy funkcji dla temperatur wskazanych w pierwszej kolumnie.

Załącznik 2.

Obliczanie prędkości ruchu powietrza chłodzącego chłodnicę.

Prędkość ruchu chłodziwa podczas wymuszonej konwekcji w gazach:

V = Gv / Sк

Gdzie: Gv to objętościowe natężenie przepływu chłodziwa (dla wentylatora 70x70, Sp = 30 cm2, 7 łopatek, Rem = 2,3 W, w = 3500 obr / min, Gv = 0,6-0,8 m3 / min. A właściwie 0, 2 -0,3 lub V = 2m / s),

Sк - powierzchnia przekroju kanału wolna dla przejścia.

Biorąc pod uwagę, że powierzchnia przepływu wentylatora wynosi 30 cm2, a powierzchnia kanałów chłodnicy 22 cm2, prędkość nadmuchu powietrza określa się jako mniejszą i będzie równa:

V = Gv / S = 0,3 m3

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

Do obliczeń bierzemy 2 m / s.

Literatura:

1. Podręcznik projektanta REA, pod redakcją RG Varlamov, M, radzieckie radio, 1972;
2. Podręcznik projektanta REA, red. RG Varlamov, M, Soviet Radio, 1980;
3. https://www.ixbt.com/cpu/, Chłodnice do gniazda 478, wiosna-lato 2002, Witalij Krinitsin

   , Opublikowano - 29 lipca 2002;

4. https://www.ixbt.com/cpu/, Pomiar prędkości powietrza za wentylatorami chłodzącymi i chłodnicami, Alexander Tsikulin, Alexey Rameykin, opublikowano - 30 sierpnia 2002 r.

przygotowany w 2003 roku na podstawie materiałów L.1 i 2

Sorokin A.D.

Technikę tę można pobrać w formacie PDF tutaj.

Precyzyjne obliczenie mocy cieplnej

W tym celu stosuje się współczynniki korygujące:

• K1 zależy od rodzaju okien. Dwukomorowe okna z podwójnymi szybami odpowiadają 1, zwykłe przeszklenie - 1,27, okno trzykomorowe - 0,85;
• K2 pokazuje stopień izolacji termicznej ścian. Jest w zakresie od 1 (pianobeton) do 1,5 dla bloczków betonowych i 1,5 cegły;
• K3 odzwierciedla stosunek powierzchni okien do podłogi. Im więcej ram okiennych, tym większe straty ciepła. Przy oszkleniu 20% współczynnik wynosi 1, a przy 50% wzrasta do 1,5;
• K4 zależy od minimalnej temperatury na zewnątrz budynku w sezonie grzewczym. Jako jednostkę przyjmuje się temperaturę -20 ° C, a następnie dodaje się lub odejmuje 0,1 na każde 5 stopni;
• K5 uwzględnia liczbę ścian zewnętrznych. Współczynnik dla jednej ściany wynosi 1, jeśli są dwie lub trzy, to wynosi 1,2, gdy cztery - 1,33;
• K6 odzwierciedla typ pomieszczenia, który znajduje się nad określonym pokojem. Jeśli na górze znajduje się podłoga mieszkalna, wartość korekty wynosi 0,82, ciepły strych - 0,91, zimny strych - 1,0;
• K7 - zależy od wysokości stropów. Dla wysokości 2,5 metra jest to 1,0, a dla 3 metrów - 1,05.

Gdy znane są wszystkie współczynniki korygujące, moc systemu grzewczego jest obliczana dla każdego pomieszczenia za pomocą wzoru:

Obliczenia termiczne pomieszczenia i budynku jako całości, wzór na straty ciepła

Obliczenia termiczne

Tak więc przed obliczeniem systemu ogrzewania dla własnego domu należy znaleźć pewne dane dotyczące samego budynku.

Z projektu domu poznasz wymiary ogrzewanego pomieszczenia - wysokość ścian, powierzchnię, ilość otworów okiennych i drzwiowych, a także ich wymiary. Jak dom jest położony w stosunku do punktów kardynalnych. Zwróć uwagę na średnie temperatury zimowe w Twojej okolicy. Z jakiego materiału jest zbudowany sam budynek?

Szczególna uwaga na ściany zewnętrzne. Pamiętaj, aby określić elementy od podłogi do ziemi, w tym fundament budynku. To samo dotyczy elementów górnych, czyli stropu, dachu i płyt.

To właśnie te parametry konstrukcji pozwolą ci przejść do obliczeń hydraulicznych. Spójrzmy prawdzie w oczy, wszystkie powyższe informacje są dostępne, więc nie powinno być problemów z ich zebraniem.

Kompleksowe obliczenia obciążenia cieplnego

Oprócz teoretycznego rozwiązania zagadnień związanych z obciążeniami termicznymi, podczas projektowania przeprowadza się szereg praktycznych środków. Kompleksowe pomiary ciepłownicze obejmują termografię wszystkich konstrukcji budowlanych, w tym stropów, ścian, drzwi, okien. Dzięki tej pracy możliwe jest określenie i rejestracja różnych czynników wpływających na utratę ciepła domu lub budynku przemysłowego.

Badania termiczne dostarczają najbardziej wiarygodnych danych dotyczących obciążeń cieplnych i strat ciepła dla konkretnego budynku w określonym przedziale czasu. Praktyczne środki pozwalają jasno pokazać, czego nie mogą pokazać obliczenia teoretyczne - problematyczne obszary przyszłej struktury.

Z powyższego można wywnioskować, że obliczenia obciążeń cieplnych dla zaopatrzenia w ciepłą wodę, ogrzewania i wentylacji, podobnie jak obliczenia hydrauliczne instalacji grzewczej, są bardzo ważne iz pewnością należy je wykonać przed rozpoczęciem aranżacji. systemu zaopatrzenia w ciepło we własnym domu lub w obiekcie o innym przeznaczeniu. Prawidłowe podejście do pracy zapewni bezproblemowe funkcjonowanie konstrukcji grzewczej bez dodatkowych kosztów.

Przykład wideo obliczenia obciążenia cieplnego systemu grzewczego budynku: