Calculul unui radiator cu aripioare ca element al unui schimbător de căldură cu convecție forțată.

Proiectarea și calculul termic al unui sistem de încălzire este o etapă obligatorie în amenajarea încălzirii unei case. Sarcina principală a activităților de calcul este de a determina parametrii optimi ai cazanului și ai sistemului de radiatoare.

Trebuie să recunoașteți că la prima vedere poate părea că numai un inginer poate efectua un calcul de inginerie termică. Cu toate acestea, nu totul este atât de complicat. Cunoscând algoritmul acțiunilor, se va dovedi să efectueze independent calculele necesare.

Articolul descrie în detaliu procedura de calcul și oferă toate formulele necesare. Pentru o mai bună înțelegere, am pregătit un exemplu de calcul termic pentru o casă privată.

Norme ale regimurilor de temperatură ale spațiilor

Înainte de a efectua orice calcul al parametrilor sistemului, este necesar, cel puțin, să cunoașteți ordinea rezultatelor așteptate, precum și să aveți la dispoziție caracteristici standardizate ale unor valori tabulare care trebuie înlocuite în formule. sau să fie ghidați de ei.

După efectuarea calculelor parametrilor cu astfel de constante, se poate fi sigur de fiabilitatea parametrului dinamic sau constant căutat al sistemului.

Pentru spații în diverse scopuri, există standarde de referință pentru regimurile de temperatură ale spațiilor rezidențiale și nerezidențiale. Aceste norme sunt consacrate în așa-numitele GOST.

Pentru un sistem de încălzire, unul dintre acești parametri globali este temperatura camerei, care trebuie să fie constantă indiferent de anotimp și condițiile ambientale.

Conform reglementărilor standardelor și regulilor sanitare, există diferențe de temperatură în raport cu anotimpurile de vară și de iarnă. Sistemul de aer condiționat este responsabil pentru regimul de temperatură al camerei în sezonul estival, principiul calculului său este detaliat în acest articol.

Dar temperatura camerei în timpul iernii este asigurată de sistemul de încălzire. Prin urmare, suntem interesați de intervalele de temperatură și de toleranțele lor de deviere pentru sezonul de iarnă.

Majoritatea documentelor de reglementare stipulează următoarele intervale de temperatură care permit unei persoane să se simtă confortabil într-o cameră.

Pentru spații nerezidențiale de tip birou cu o suprafață de până la 100 m2:

• 22-24 ° C - temperatura optimă a aerului;
• 1 ° C - fluctuația admisibilă.

Pentru spații de tip birou cu o suprafață mai mare de 100 m2, temperatura este de 21-23 ° C. Pentru spațiile nerezidențiale de tip industrial, intervalele de temperatură diferă foarte mult în funcție de scopul spațiilor și de standardele de protecție a muncii stabilite.

Fiecare persoană are propria temperatură confortabilă a camerei. Cineva îi place să fie foarte cald în cameră, cineva se simte confortabil când camera este rece - totul este destul de individual

În ceea ce privește spațiile rezidențiale: apartamente, case private, proprietăți etc., există anumite intervale de temperatură care pot fi ajustate în funcție de dorințele rezidenților.

Și totuși, pentru spațiile specifice unui apartament și o casă, avem:

• 20-22 ° C - camera de zi, inclusiv camera copiilor, toleranță ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - bucătărie, toaletă, toleranță ± 2 ° С;
• 24-26 ° C - baie, duș, piscină, toleranță ± 1 ° С;
• 16-18 ° C - coridoare, holuri, scări, magazii, toleranță + 3 ° С

Este important să rețineți că există mai mulți parametri de bază care afectează temperatura din cameră și pe care trebuie să vă concentrați atunci când calculați sistemul de încălzire: umiditatea (40-60%), concentrația de oxigen și dioxid de carbon din aer (250: 1), viteza de deplasare a masei de aer (0,13-0,25 m / s) etc.

Mecanisme de transfer de căldură în calculul schimbătorilor de căldură

Transferul de căldură se realizează prin intermediul a trei tipuri principale de transfer de căldură. Acestea sunt convecția, conducerea căldurii și radiațiile.

În procesele de schimb de căldură care se desfășoară conform principiilor mecanismului de conducere a căldurii, transferul de căldură are loc ca un transfer al energiei vibrațiilor elastice ale moleculelor și atomilor. Această energie este transferată de la un atom la altul în direcția de scădere.

La calcularea parametrilor transferului de căldură în conformitate cu principiul conductivității termice, se folosește legea Fourier:

Pentru a calcula cantitatea de căldură, se utilizează date despre timpul de trecere al debitului, suprafața, gradientul de temperatură, precum și despre coeficientul de conductivitate termică. Gradientul de temperatură este înțeles ca modificarea sa în direcția transferului de căldură pe unitate de lungime.

Coeficientul de conductivitate termică este înțeles ca rata de transfer de căldură, adică cantitatea de căldură care trece printr-o unitate de suprafață per unitate de timp.

Orice calcul termic ia în considerare faptul că metalele au cel mai mare coeficient de conductivitate termică. Diverse solide au un raport mult mai mic. Și pentru lichide, acest indicator, de regulă, este mai mic decât pentru oricare dintre solide.

Când se calculează schimbătoarele de căldură, unde transferul de căldură dintr-un mediu în altul trece prin perete, ecuația Fourier este, de asemenea, utilizată pentru a obține date despre cantitatea de căldură transferată. Se calculează ca cantitatea de căldură care trece printr-un plan cu o grosime infinitesimală :.

Dacă integrăm indicatorii schimbărilor de temperatură de-a lungul grosimii peretelui, obținem

Pe baza acestui fapt, se dovedește că temperatura din interiorul peretelui scade în conformitate cu legea unei linii drepte.

Mecanismul de transfer de căldură prin convecție: calcule

Un alt mecanism de transfer de căldură este convecția. Acesta este transferul de căldură prin volume de mediu prin mișcarea lor reciprocă. În acest caz, transferul de căldură de la mediu la perete și invers, de la perete la mediu de lucru se numește transfer de căldură. Pentru a determina cantitatea de căldură care este transferată, se folosește legea lui Newton

În această formulă, a este coeficientul de transfer de căldură. Cu mișcarea turbulentă a mediului de lucru, acest coeficient depinde de multe valori suplimentare:

• parametrii fizici ai fluidului, în special capacitatea termică, conductivitatea termică, densitatea, vâscozitatea;
• condițiile pentru spălarea suprafeței de transfer de căldură cu un gaz sau lichid, în special viteza fluidului, direcția acestuia;
• condiții spațiale care limitează debitul (lungimea, diametrul, forma suprafeței, rugozitatea acestuia).

În consecință, coeficientul de transfer de căldură este o funcție a multor cantități, care este prezentat în formulă

Metoda de analiză dimensională permite obținerea unei relații funcționale între criteriile de similitudine care caracterizează transferul de căldură cu un flux turbulent în țevi netede, drepte și lungi.

Aceasta se calculează folosind formula.

Coeficientul de transfer de căldură în calculul schimbătorilor de căldură

În tehnologia chimică, există adesea cazuri de schimb de energie termică între două fluide printr-un perete despărțitor. Procesul de schimb de căldură trece prin trei etape. Fluxul de căldură pentru un proces de stare constantă rămâne neschimbat.

Se efectuează calculul fluxului de căldură care trece de la primul mediu de lucru la perete, apoi prin peretele suprafeței de transfer de căldură și apoi de la perete la cel de-al doilea mediu de lucru.

În consecință, trei formule sunt utilizate pentru calcule:

Ca rezultat al soluției comune a ecuațiilor, obținem

Cantitatea

și există coeficientul de transfer de căldură.

Calculul diferenței medii de temperatură

Când cantitatea necesară de căldură a fost determinată utilizând balanța de căldură, este necesar să se calculeze suprafața de schimb de căldură (F).

La calcularea suprafeței necesare de schimb de căldură, se folosește aceeași ecuație ca și în calculele anterioare:

În majoritatea cazurilor, temperatura mediului de lucru se va schimba pe parcursul proceselor de schimb de căldură. Aceasta înseamnă că diferența de temperatură se va schimba de-a lungul suprafeței de schimb de căldură. Prin urmare, se calculează diferența medie de temperatură.Și datorită faptului că schimbarea temperaturii nu este liniară, se calculează diferența logaritmică. Spre deosebire de un flux direct, cu un contracurent de medii de lucru, aria necesară a suprafeței de schimb de căldură ar trebui să fie mai mică. Dacă atât fluxul direct, cât și fluxurile de contracurent sunt utilizate în aceeași cursă a schimbătorului de căldură, diferența de temperatură se determină pe baza raportului.

Calculul pierderii de căldură în casă

Conform celei de-a doua legi a termodinamicii (fizica școlii), nu există un transfer spontan de energie de la mini-obiecte sau macro-obiecte mai puțin încălzite. Un caz special al acestei legi este „încercarea” de a crea un echilibru de temperatură între două sisteme termodinamice.

De exemplu, primul sistem este un mediu cu o temperatură de -20 ° C, al doilea sistem este o clădire cu o temperatură internă de + 20 ° C. Conform legii de mai sus, aceste două sisteme se vor strădui să echilibreze prin schimbul de energie. Acest lucru se va întâmpla cu ajutorul pierderilor de căldură din al doilea sistem și al răcirii în primul sistem.

Se poate spune fără ambiguitate că temperatura ambiantă depinde de latitudinea la care se află casa privată. Și diferența de temperatură afectează cantitatea de scurgeri de căldură din clădire (+)

Pierderea de căldură înseamnă eliberarea involuntară de căldură (energie) de la un obiect (casă, apartament). Pentru un apartament obișnuit, acest proces nu este atât de „vizibil” în comparație cu o casă privată, deoarece apartamentul este situat în interiorul clădirii și este „adiacent” altor apartamente.

Într-o casă privată, căldura „scapă” într-un grad mai mare sau mai mic prin pereții exteriori, podea, acoperiș, ferestre și uși.

Cunoscând cantitatea de pierderi de căldură pentru cele mai nefavorabile condiții meteorologice și caracteristicile acestor condiții, este posibil să se calculeze puterea sistemului de încălzire cu o precizie ridicată.

Deci, volumul scurgerilor de căldură din clădire este calculat folosind următoarea formulă:

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

Qi - volumul pierderilor de căldură din aspectul uniform al anvelopei clădirii.

Fiecare componentă a formulei este calculată prin formula:

Q = S * ∆T / RUnde

• Î - scurgeri termice, V;
• S - aria unui anumit tip de structură, mp m;
• ∆T - diferența de temperatură între aerul ambiant și interior, ° C;
• R - rezistența termică a unui anumit tip de structură, m2 * ° C / W.

Se recomandă preluarea valorii rezistenței termice pentru materialele existente, din tabelele auxiliare.

În plus, rezistența termică poate fi obținută utilizând următorul raport:

R = d / kUnde

• R - rezistenta termica, (m2 * K) / W;
• k - coeficientul de conductivitate termică a materialului, W / (m2 * K);
• d Este grosimea acestui material, m.

În casele mai vechi cu o structură de acoperiș umedă, scurgerea de căldură are loc prin partea superioară a clădirii, și anume prin acoperiș și mansardă. Efectuarea de măsuri pentru încălzirea tavanului sau izolarea termică a acoperișului mansardei rezolvă această problemă.

Dacă izolezi spațiul mansardei și acoperișul, atunci pierderea totală de căldură din casă poate fi redusă semnificativ.

Există mai multe alte tipuri de pierderi de căldură în casă prin fisuri în structuri, un sistem de ventilație, o hota de bucătărie, deschiderea ferestrelor și ușilor. Dar nu are sens să ținem cont de volumul lor, deoarece acestea reprezintă nu mai mult de 5% din numărul total de scurgeri principale de căldură.

Inspecție termică a rețelei de încălzire

Calculul pierderilor de căldură în rețelele de încălzire a fost completat cu un sondaj de imagistică termică.

Inspecția prin imagistică termică a rețelei de încălzire ajută la detectarea defectelor locale ale conductelor și a izolației termice pentru repararea sau înlocuirea ulterioară.

Izolația termică a conductelor cu lichidul de răcire este deteriorată. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 59,3 ° C

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 54,5 ° C

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 56,2 ° C

Izolația termică a conductelor cu lichidul de răcire este deteriorată.Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 66,3 ° C

Deschideți secțiuni de conducte fără izolație.

Deschideți secțiuni de conducte fără izolație.

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire.

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 62,5 ° C

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 63,2 ° C

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 63,8 ° C

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 66,5 ° C

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 63,5 ° C

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 69,5 ° C

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 62,2 ° C

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 52,0 ° C

Deschideți secțiuni de conducte fără izolație. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 62,4 ° C

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire sub influența mediului.

Aflați despre studiul sistemelor de alimentare cu apă.

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire sub influența mediului.

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 67,6 ° C

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire. Temperatura maximă în zonele deschise a fost de 58,8 ° C

Distrugerea parțială a izolației termice a conductelor cu un agent de răcire sub influența mediului.

Determinarea puterii cazanului

Pentru a menține diferența de temperatură dintre mediul înconjurător și temperatura din interiorul casei, este necesar un sistem de încălzire autonom, care să mențină temperatura dorită în fiecare cameră a unei case private.

Baza sistemului de încălzire constă în diferite tipuri de cazane: combustibil lichid sau solid, electric sau gazos.

Cazanul este partea centrală a sistemului de încălzire care generează căldură. Principala caracteristică a cazanului este puterea sa, și anume rata de conversie a cantității de căldură pe unitate de timp.

După ce am făcut calcule ale sarcinii de căldură pentru încălzire, vom obține puterea nominală necesară a cazanului.

Pentru un apartament obișnuit cu mai multe camere, puterea cazanului este calculată prin suprafață și putere specifică:

Rkotla = (Sroom * Rudelnaya) / 10Unde

• S camere- suprafața totală a camerei încălzite;
• Rudellnaya- densitatea puterii în raport cu condițiile climatice.

Dar această formulă nu ține cont de pierderile de căldură, care sunt suficiente într-o casă privată.

Există o altă relație care ia în considerare acest parametru:

Рboiler = (Qloss * S) / 100Unde

• Rkotla- puterea cazanului;
• Qloss- pierdere de căldură;
• S - zona incalzita.

Puterea nominală a cazanului trebuie mărită. Stocul este necesar dacă intenționați să utilizați cazanul pentru încălzirea apei pentru baie și bucătărie.

În majoritatea sistemelor de încălzire pentru case particulare, se recomandă utilizarea unui rezervor de expansiune, care va stoca alimentarea cu lichid de răcire. Fiecare casă privată are nevoie de apă caldă

Pentru a asigura rezerva de putere a cazanului, factorul de siguranță K trebuie adăugat la ultima formulă:

Рboiler = (Qloss * S * K) / 100Unde

LA - va fi egal cu 1,25, adică puterea estimată a cazanului va fi mărită cu 25%.

Astfel, puterea cazanului face posibilă menținerea temperaturii standard a aerului în încăperile clădirii, precum și de a avea un volum inițial și suplimentar de apă caldă în casă.

Scurtă descriere a rețelei de încălzire

Pentru acoperirea încărcăturilor de căldură, se folosește o căldare de producție și încălzire, al cărei combustibil principal este gazul natural.

Camera de centrale termice generează

• abur pentru nevoi tehnologice - pe tot parcursul anului
• apă caldă pentru necesități de încălzire - în timpul sezonului de încălzire și
• alimentare cu apă caldă - tot anul.
• Proiectul prevede funcționarea rețelei de încălzire conform unui program de temperatură de 98/60 grade. CU.

Schema de conectare a sistemului de încălzire este dependentă.

Rețelele de încălzire, care asigură transmisia căldurii pentru nevoile de încălzire a întregului sat și alimentarea cu apă caldă a părții sale din malul drept, sunt instalate deasupra solului și subteranului.

Rețeaua de încălzire este ramificată, fără fund.

Rețelele de încălzire au fost puse în funcțiune în 1958. Construcția a continuat până în 2007.

Izolare termică realizată

• covorașe din lână de sticlă cu grosimea de 50 mm, cu un strat de acoperire din material rulou,
• spumă de polistiren extrudat tip TERMOPLEKS cu grosimea de 40 mm, cu un strat de acoperire din tablă zincată și polietilenă expandată cu grosimea de 50 mm.

În timpul operației, unele secțiuni ale rețelei de încălzire au fost reparate cu înlocuirea conductelor și a izolației termice.

Caracteristici ale selecției radiatoarelor

Radiatoarele, panourile, sistemele de încălzire prin pardoseală, convectoarele etc. sunt componente standard pentru furnizarea căldurii într-o cameră. Cele mai comune părți ale unui sistem de încălzire sunt radiatoarele.

Radiatorul este o structură specială de tip modular gol realizată din aliaj de înaltă disipare a căldurii. Este fabricat din oțel, aluminiu, fontă, ceramică și alte aliaje. Principiul de funcționare al unui radiator de încălzire este redus la radiația de energie din agentul de răcire în spațiul camerei prin „petale”.

Un radiator de încălzire din aluminiu și bimetalic a înlocuit radiatoarele masive din fontă. Ușurința de producție, disiparea ridicată a căldurii, construcția și designul bun au făcut din acest produs un instrument popular și răspândit pentru radierea căldurii în interior.

Există mai multe metode pentru calcularea radiatoarelor de încălzire într-o cameră. Lista metodelor de mai jos este sortată în ordinea creșterii preciziei de calcul.

Opțiuni de calcul:

1. Pe zone... N = (S * 100) / C, unde N este numărul de secțiuni, S este aria camerei (m2), C este transferul de căldură al unei secțiuni a radiatorului (W, preluat din pașaport sau certificat de produs), 100 W este cantitatea de debit de căldură, care este necesară pentru încălzirea 1 m2 (valoare empirică). Se pune întrebarea: cum să ții cont de înălțimea tavanului camerei?
2. După volum... N = (S * H ​​* 41) / C, unde N, S, C - în mod similar. H este înălțimea camerei, 41 W este cantitatea de flux de căldură necesară pentru a încălzi 1 m3 (valoare empirică).
3. Prin cote... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, unde N, S, C și 100 sunt similare. k1 - luând în considerare numărul de camere din unitatea de sticlă a ferestrei camerei, k2 - izolarea termică a pereților, k3 - raportul dintre zona ferestrelor și zona camerei, k4 - temperatura medie minus în cea mai rece săptămână de iarnă, k5 - numărul de pereți exteriori ai camerei (care „ies” la stradă) k6 - tipul camerei deasupra, k7 - înălțimea tavanului.

Acesta este cel mai precis mod de a calcula numărul de secțiuni. Bineînțeles, rezultatele calculului fracțional sunt întotdeauna rotunjite la următorul număr întreg.

Dispoziții generale

Orice metodă simplă de calcul are o eroare destul de mare. Cu toate acestea, din punct de vedere practic, este important pentru noi să asigurăm o putere termică suficientă garantată. Dacă se dovedește a fi mai necesar chiar și la vârful frigului de iarnă, atunci ce?

Într-un apartament în care încălzirea este plătită în funcție de zonă, căldura oaselor nu doare; și reglarea clapetelor de accelerație și a regulatoarelor termostatice de temperatură nu sunt ceva foarte rar și inaccesibil.

În cazul unei case private și a unui cazan privat, prețul unui kilowatt de căldură ne este bine cunoscut și s-ar părea că excesul de încălzire vă va atinge buzunarul. În practică, însă, nu este cazul. Toate cazanele moderne pe gaz și electrice pentru încălzirea unei case private sunt echipate cu termostate care reglează transferul de căldură în funcție de temperatura din cameră.

Termostatul va împiedica cazanul să irosească excesul de căldură.

Chiar dacă calculul nostru al puterii radiatoarelor de încălzire dă o eroare semnificativă în mare măsură, riscăm doar costul câtorva secțiuni suplimentare.

Apropo: pe lângă temperaturile medii de iarnă, la fiecare câțiva ani apar înghețuri extreme.

Există suspiciunea că, din cauza schimbărilor climatice globale, acestea se vor întâmpla din ce în ce mai des, așa că atunci când calculați radiatoarele de încălzire, nu vă fie teamă să faceți o mare greșeală.

Calcul hidraulic al alimentării cu apă

Desigur, „imaginea” calculării căldurii pentru încălzire nu poate fi completă fără a calcula caracteristici precum volumul și viteza purtătorului de căldură. În majoritatea cazurilor, lichidul de răcire este apă obișnuită în stare de agregare lichidă sau gazoasă.

Se recomandă calcularea volumului real al purtătorului de căldură prin însumarea tuturor cavităților din sistemul de încălzire. Atunci când utilizați un cazan cu un singur circuit, aceasta este cea mai bună opțiune. La utilizarea cazanelor cu dublu circuit în sistemul de încălzire, este necesar să se țină seama de consumul de apă caldă în scopuri igienice și de altă natură.

Calculul volumului de apă încălzit de un cazan cu dublu circuit pentru a furniza rezidenților apă caldă și încălzirea lichidului de răcire se face prin însumarea volumului intern al circuitului de încălzire și a nevoilor reale ale utilizatorilor în apă încălzită.

Volumul de apă caldă din sistemul de încălzire este calculat folosind formula:

W = k * PUnde

• W - volumul purtătorului de căldură;
• P - puterea cazanului de încălzire;
• k - factorul de putere (numărul de litri pe unitate de putere este de 13,5, interval - 10-15 litri).

Ca urmare, formula finală arată astfel:

L = 13,5 * P

Debitul mediului de încălzire este evaluarea dinamică finală a sistemului de încălzire, care caracterizează viteza de circulație a lichidului în sistem.

Această valoare ajută la estimarea tipului și diametrului conductei:

V = (0,86 * P * μ) / ∆TUnde

• P - puterea cazanului;
• μ - randamentul cazanului;
• ∆T - diferența de temperatură între apa de alimentare și apa de retur.

Folosind metodele de calcul hidraulice de mai sus, va fi posibil să se obțină parametri reali, care sunt „fundamentul” viitorului sistem de încălzire.

Cu privire la selecția și calculul termic al dispozitivelor de încălzire

O serie de probleme au fost discutate la masa rotundă, cum ar fi, de exemplu, crearea unui sistem de verificare pentru sistemele de inginerie a clădirilor și structurilor, conformitatea de către producători, furnizori și lanțuri de retail cu cerințele pentru protejarea drepturilor consumatorilor, testarea obligatorie a dispozitive de încălzire cu indicarea obligatorie a condițiilor de testare a dispozitivelor, elaborarea regulilor de proiectare și utilizarea aparatelor de încălzire. În timpul discuției, din nou, s-a remarcat funcționarea nesatisfăcătoare a instrumentelor.

În această privință, aș dori să menționez că funcționarea nesatisfăcătoare a sistemului de încălzire poate fi judecată nu numai de dispozitive de incalzire... Motivul este, de asemenea, posibil în datele de inginerie termică reduse (în comparație cu datele de proiectare) ale pereților exteriori, ferestrelor, acoperirilor și în alimentarea cu apă a sistemului de încălzire cu o temperatură redusă. Toate acestea ar trebui să se reflecte în materiale pentru o evaluare cuprinzătoare a stării tehnice a sistemului de încălzire.

Transferul efectiv de căldură al dispozitivelor de încălzire poate fi mai mic decât cel necesar din diferite motive. În primul rând, în realitate, dispozitivele de încălzire sunt separate de diferite tipuri de spații prin garduri decorative, perdele și mobilier. În al doilea rând, nerespectarea cerințelor Regulilor pentru funcționarea tehnică a sistemelor de încălzire [1].

Disiparea căldurii dispozitivelor este influențată, de exemplu, de compoziția și culoarea vopselei. Reduce transferul de căldură și radiatoarele situate în nișe.

Metoda de calcul termic a dispozitivelor de încălzire, prezentată în cunoscutul manual al proiectantului [2], este în prezent invalidă din mai multe motive.

În prezent, dispozitivele de încălzire sunt adesea selectate în funcție de valoarea fluxului său nominal de căldură, adică fără a lua în considerare coeficientul complex de aducere a fluxului nominal de căldură în condiții reale, în funcție de sistemul de încălzire (cu o conductă sau cu două conducte) ), temperatura lichidului de răcire și a aerului din cameră, a cărei valoare, de regulă, este mai mică de 1. Lucrarea prezintă calculul termic recomandat al dispozitivelor moderne [3].

Selecția dispozitivelor constă în determinarea numărului de secțiuni ale unui radiator pliabil sau a tipului de radiator sau convector non-pliabil, a cărui suprafață externă de transfer de căldură trebuie să asigure transferul a cel puțin fluxului de căldură necesar în cameră ( Fig. 1).

Calculul se efectuează la temperatura lichidului de răcire înainte și după încălzire (în clădirile rezidențiale și publice, de regulă, se folosește apă sau lichid neînghetat), consumul de căldură al camerei Qnom, corespunzător căldurii calculate deficit în acesta, referit la un dispozitiv de încălzire, la temperatura estimată a aerului exterior [patru].

Numărul estimat de secțiuni de radiatoare pliabile cu o precizie suficientă poate fi determinat de următoarea formulă:

Tipul și lungimea radiatoarelor și convectoarelor care nu se separă trebuie determinate din condiția ca fluxul lor nominal de căldură Qpom să nu fie mai mic decât transferul de căldură calculat Qopr:

unde Qopr este puterea termică estimată a încălzitorului, W; qsecr este densitatea calculată a fluxului de căldură al unei secțiuni a dispozitivului, W; Qtr este transferul total de căldură al țevilor ascendente, conexiunilor, așezate deschis în incintă, legate de dispozitivul de încălzire, W; β este un coeficient care ia în considerare metoda de instalare, locația încălzitorului [2, 3] (de exemplu, la instalarea dispozitivului, este deschis lângă peretele exterior β = 1, dacă există un scut în fața dispozitivele cu fante în partea superioară β = 1,4, iar atunci când sunt situate convector în structura podelei, valoarea coeficientului ajunge la 2); β1 - coeficient ținând cont de modificarea transferului de căldură de la radiator în funcție de numărul de secțiuni sau de lungimea dispozitivului, β1 = 0,95-1,05; b - coeficient ținând cont de presiunea atmosferică, b = 0,95-1,015; qв și qr - transfer termic de 1 m de țevi verticale și orizontale așezate deschis [W / m], luate pentru țevile neizolate și izolate conform tabelului. 1 [2, 3]; lw și lg - lungimea țevilor verticale și orizontale din incintă, m; qnom și Qnom - densitatea fluxului de căldură nominală a unei secțiuni a unui tip de dispozitiv de încălzire pliabil sau corespunzător, prezentat în [3], în Recomandările laboratorului de dispozitive de încălzire "NIisantekhniki" (LLC "Vitaterm") și în cataloagele producătorilor de dispozitive, cu o diferență a temperaturii medii a lichidului de răcire și a aerului din cameră Δtav egală cu 70 ° C și cu un debit de apă de 360 ​​kg / h în dispozitiv; Δtav și Gpr - diferență reală de temperatură 0,5 (tg + până) - debit TV și lichid de răcire [kg / h] în dispozitiv; n și p sunt indicatori numerici experimentali care iau în considerare modificarea coeficientului de transfer de căldură al dispozitivului la valorile reale ale diferenței medii de temperatură și a debitului lichidului de răcire, precum și a tipului și schemei de conectare a dispozitiv la conductele sistemului de încălzire, adoptat conform [3] sau conform Recomandărilor laboratorului de dispozitive de încălzire "NIIsantekhniki"; tg, to și tв - valorile calculate ale temperaturilor lichidului de răcire înainte și după dispozitiv și aerul din camera dată, ° C; Kopotn este un coeficient complex pentru aducerea fluxului nominal de căldură în condiții reale.

La alegerea tipului de dispozitiv de încălzire [4], trebuie avut în vedere faptul că lungimea acestuia în clădirile cu cerințe sanitare ridicate ar trebui să fie de cel puțin 75%, în clădirile rezidențiale și alte clădiri publice - cel puțin 50% din lungimea luminatorului.

Debitul estimat al mediului de încălzire care trece prin încălzitor [kg / h] poate fi determinat de formula:

Valoarea Qpom aici corespunde sarcinii de căldură atribuite unui dispozitiv de încălzire (atunci când există două sau mai multe dintre ele în cameră).

La alegerea tipului de dispozitiv de încălzire [4], trebuie avut în vedere faptul că lungimea acestuia în clădirile cu cerințe sanitare și igienice crescute (spitale, instituții preșcolare, școli, case pentru bătrâni și cu dizabilități) ar trebui să fie de cel puțin 75%, în clădiri rezidențiale și alte clădiri publice - nu mai puțin de 50% din lungimea deschiderii luminii.

Exemple de selecție a dispozitivelor de încălzire

Exemplul 1. Determinați numărul necesar de secțiuni ale radiatorului MC-140-M2, instalat fără ecran sub pervazul ferestrei unei ferestre de 1,5 X 1,5 m, dacă este cunoscut: sistemul de încălzire este cu două țevi, vertical, așezarea țevilor este deschisă, nominală diametre țevi verticale (ascensoare) în incintă 20 mm, orizontale (racorduri la radiator) 15 mm, consumul de căldură calculat Qpom al camerei nr. 1 este 1000 W, temperatura calculată a apei de alimentare tg și apa de retur la sunt egale la 95 și 70 ° C, temperatura aerului în cameră este tв = 20 ° C, dispozitivul este conectat prin schema „de sus în jos”, lungimea conductelor verticale lw și orizontale lg este de 6 și respectiv 3 m . Fluxul nominal de căldură al unei secțiuni qnom este de 160 W.

Decizie.

1. Găsim debitul apei Gpr care trece prin radiator:

Indicatorii n și p sunt respectiv 0,3 și 0,02; β = 1,02, β1 = 1 și b = 1.

2. Găsiți diferența de temperatură Δtav:

3. Găsim transferul de căldură al țevilor Qtr, folosind tabelele de transfer de căldură ale țevilor verticale și orizontale așezate deschis:

4. Determinați numărul de secțiuni Npr:

Patru secțiuni ar trebui acceptate pentru instalare. Cu toate acestea, lungimea radiatorului de 0,38 m este mai mică de jumătate din dimensiunea ferestrei. Prin urmare, este mai corect să instalați un convector, de exemplu, „Santekhprom Auto”. Indicii n și p pentru convector sunt luați egali cu 0,3 și respectiv 0,18.

Transferul de căldură calculat al convectorului Qopr se găsește prin formula:

Acceptăm un convector "Santekhprom Auto" de tip KSK20-0.918kA cu un flux de căldură nominal Qnom = 918 W. Lungimea carcasei convectorului este de 0,818 m.

Exemplul 2. Determinați numărul necesar de secțiuni ale radiatorului MC-140-M2 la temperatura calculată a apei de alimentare tg și întoarceți la egal cu 85 și 60 ° C. Restul datelor inițiale sunt aceleași.

Decizie.

În acest caz: Δtav = 52,5 ° C; transferul de căldură al conductelor va fi

Sase secțiuni sunt acceptate pentru instalare. Creșterea numărului necesar de secțiuni ale radiatorului din al doilea exemplu este cauzată de o scădere a debitului și a temperaturilor de retur calculate în sistemul de încălzire.

Conform calculelor (exemplul 5), un convector montat pe perete "Santechprom Super Auto" cu un flux de căldură nominal de 3070 W poate fi acceptat pentru instalare. De exemplu - un convector KSK 20-3070k de adâncime medie cu un corp de supapă unghiular din oțel KTK-U1 și cu o secțiune de închidere. Lungimea carcasei convectorului 1273 mm, înălțimea totală 419 mm

Lungimea radiatorului de 0,57 m este mai mică de jumătate din dimensiunea ferestrei. Prin urmare, ar trebui să instalați un radiator cu o înălțime mai mică, de exemplu, de tipul MC-140-300, fluxul de căldură nominal al unei secțiuni din care qnom este 0,12 kW (120 W).

Găsim numărul de secțiuni după următoarea formulă:

Acceptăm opt secțiuni pentru instalare. Radiatorul are 0,83 m lungime, ceea ce reprezintă mai mult de jumătate din dimensiunea ferestrei.

Exemplul 3. Determinați numărul necesar de secțiuni ale radiatorului MC-140-M2, instalat sub pervazuri fără un ecran de două ferestre de 1,5 X 1,5 m cu un perete, dacă se cunoaște: sistemul de încălzire este cu două țevi, vertical, așezat țevi deschise , diametre nominale ale țevilor verticale în interiorul camerei 20 mm, orizontale (conexiuni înainte și după radiator) 15 mm, consumul de căldură calculat al camerei Qpom este de 3000 W, temperaturile calculate ale sursei de alimentare tg și ale apei de retur sunt de 95 și 70 ° C, temperatura aerului în cameră este tв = 20 ° C, conexiunea dispozitivului

conform schemei "de sus în jos", lungimea conductelor verticale lw și orizontale lg este de 6 și respectiv 4 m. Fluxul de căldură nominal al unei secțiuni qnom = 0,16 kW (160 W). Decizie.

1. Determinați debitul apei Gpr care trece prin doi radiatoare:

Indicatorii n și p sunt respectiv 0,3 și 0,02; β = 1,02, β1 = 1 și b = 1.

2. Găsiți diferența de temperatură Δtav:

3. Găsim transferul de căldură al țevilor Qtr, folosind tabelele de transfer de căldură ale țevilor verticale și orizontale așezate deschis:

4. Determinați numărul total de secțiuni Npr:

Vom accepta pentru instalare două radiatoare de 9 și 10 secțiuni.

Exemplul 4. Determinați numărul necesar de secțiuni ale radiatorului MC-140-M2 la temperatura calculată a apei de alimentare tg și inversați, egal cu 85 și 60 ° C. Restul datelor inițiale sunt aceleași.

Decizie.

În acest caz: Δtav = 52,5 ° C; transferul de căldură al conductelor va fi:

Vom accepta pentru instalare două calorifere de 12 secțiuni.

Exemplul 5. Determinați tipul de convector la temperatura calculată a apei de alimentare tp și reveniți la 85 și 60 ° C și consumul de căldură calculat al camerei Qpom, egal cu 2000 W. Restul datelor inițiale sunt prezentate în exemplul 3: n = 0,3, p = 0,18.

În acest caz: Δtav = 52,5 ° C; transferul de căldură al conductelor va fi:

Apoi

Este posibil să acceptați pentru instalare un convector montat pe perete "Santekhprom Super Auto" cu un flux de căldură nominal de 3070 W. Convector KSK 20-3070k de adâncime medie, de exemplu, cu corp de supapă unghiular din oțel KTK-U1 și cu secțiune de închidere. Lungimea carcasei convectorului este de 1273 mm, înălțimea totală este de 419 mm.

De asemenea, este posibil să instalați un convector KS20-3030 fabricat de NBBK LLC cu un flux de căldură nominal de 3030 W și o lungime a carcasei de 1327 mm.

Exemplu de proiectare termică

Ca exemplu de calcul al căldurii, există o casă obișnuită cu un etaj, cu patru camere de zi, o bucătărie, o baie, o „grădină de iarnă” și încăperi utilitare.

Fundația este realizată dintr-o placă de beton armat monolitic (20 cm), pereții exteriori sunt din beton (25 cm) cu tencuială, acoperișul este din grinzi de lemn, acoperișul este din metal și vată minerală (10 cm)

Să desemnăm parametrii inițiali ai casei, necesari pentru calcule.

Dimensiuni clădire:

• înălțimea podelei - 3 m;
• fereastră mică din față și din spate a clădirii 1470 * 1420 mm;
• fereastră mare de fațadă 2080 * 1420 mm;
• usi de intrare 2000 * 900 mm;
• usi spate (iesire pe terasa) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Lățimea totală a clădirii este de 9,5 m2, lungimea este de 16 m2. Doar livingurile (4 buc.), O baie și o bucătărie vor fi încălzite.

Pentru a calcula cu exactitate pierderea de căldură de pe pereți din zona pereților exteriori, trebuie să scădeți suprafața tuturor ferestrelor și ușilor - acesta este un tip complet diferit de material cu propria sa rezistență termică

Începem prin a calcula suprafețele materialelor omogene:

• suprafața etajului - 152 m2;
• suprafața acoperișului - 180 m2, ținând cont de înălțimea mansardei de 1,3 m și lățimea cursei - 4 m;
• zona ferestrei - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
• zona ușii - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m2.

Suprafața pereților exteriori va fi de 51 * 3-9.22-7.4 = 136,38 m2.

Să trecem la calcularea pierderilor de căldură pentru fiecare material:

• 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;

Și, de asemenea, Qwall este echivalent cu 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Suma tuturor pierderilor de căldură va fi 19628,4 W.

Ca rezultat, calculăm puterea cazanului: Р boiler = 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.

Vom calcula numărul de secțiuni ale radiatorului pentru una dintre camere. Pentru toți ceilalți, calculele sunt aceleași. De exemplu, o cameră din colț (stânga, colțul de jos al diagramei) are 10,4 m2.

Prin urmare, 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.

Această cameră necesită 9 secțiuni ale unui radiator de încălzire cu o putere termică de 180 W.

Trecem la calcularea cantității de lichid de răcire din sistem - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litri. Aceasta înseamnă că viteza lichidului de răcire va fi: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) / 20=812,7 litri.

Ca urmare, o cifră de afaceri completă a întregului volum de lichid de răcire din sistem va fi echivalentă cu 2,87 ori pe oră.

O selecție de articole despre calculul termic va ajuta la determinarea parametrilor exacți ai elementelor sistemului de încălzire:

1. Calculul sistemului de încălzire al unei case private: reguli și exemple de calcul
2. Calculul termic al unei clădiri: specificități și formule pentru efectuarea calculelor + exemple practice

Calculul unui radiator cu aripioare ca element al unui schimbător de căldură cu convecție forțată.

Este prezentată o tehnică, folosind un exemplu de procesor Intel Pentium4 Willamette 1,9 GHz și un răcitor B66-1A fabricat de ADDA Corporation, care descrie procedura de calcul a radiatoarelor cu aripioare concepute pentru răcirea elementelor generatoare de căldură ale echipamentelor electronice cu convecție forțată și plat suprafețe de contact termice cu o putere de până la 100 W. Tehnica permite calcularea practică a dispozitivelor moderne de dimensiuni mici, de înaltă performanță, pentru îndepărtarea căldurii și aplicarea acestora la întregul spectru de dispozitive radioelectronice care necesită răcire.

Parametrii setați în datele inițiale:

P

= 67 W, puterea eliberată de elementul răcit;

qcu

= 296 ° K, temperatura mediului (aerului) în grade Kelvin;

qinainte de

= 348 ° K, temperatura limitativă a cristalului;

qR

= nn ° K, temperatura medie a bazei radiatorului (calculată în timpul calculului);

H

= 3 10-2 m, înălțimea aripii radiatorului în metri;

d

= 0,8 10-3 m, grosimea nervurilor în metri;

b

= 1,5 10-3 m, distanța dintre coaste;

lm

= 380 W / (m ° K), coeficientul de conductivitate termică a materialului radiatorului;

L

= 8,3 10-2 m, dimensiunea radiatorului de-a lungul marginii în metri;

B

= 6,9 10-2 m, dimensiunea radiatorului peste aripioare;

DAR

= 8 10-3 m, grosimea bazei radiatorului;

V

³ 2 m / s, viteza aerului în canalele radiatorului;

Z

= 27, numărul aripilor radiatorului;

tuR

= nn K, temperatura de supraîncălzire a bazei radiatorului, se calculează în timpul calculului;

eR

= 0,7, gradul de negru al radiatorului.

Se presupune că sursa de căldură se află în centrul radiatorului.

Toate dimensiunile liniare sunt măsurate în metri, temperatura în Kelvin, puterea în wați și timpul în secunde.

Proiectarea radiatorului și parametrii necesari pentru calcule sunt prezentate în Fig. 1.

Imaginea 1.

Procedura de calcul.

1. Determinați aria secțiunii transversale totale a canalelor dintre nervuri prin formula:

Sк = (Z - 1) · b · H [1]

Pentru datele inițiale acceptate - Sk = (Z - 1) b H = (27-1) 1,5 10-3 3 10-2 = 1,1 10-3 m2

Pentru o instalare centrală a ventilatorului, fluxul de aer iese prin cele două suprafețe de capăt și aria secțiunii transversale a canalelor se dublează la 2,2 10-3 m2.

2. Stabilim două valori pentru temperatura bazei radiatorului și efectuăm calculul pentru fiecare valoare:

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

De aici se determină temperatura de supraîncălzire a bazei radiatorului. tuR

în ceea ce privește mediul.

uр = qр - qс [2]

Pentru primul punct, uр = 57 ° K, pentru al doilea, uр = 17 ° K.

3. Determinați temperatura q

necesare pentru a calcula criteriile Nusselt (Nu) și Reynolds (Re):

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

Unde: qcu
–
temperatura aerului ambiant, mediu,

V

- viteza aerului în canalele dintre nervuri, în m / s;

Sla

- aria secțiunii transversale totale a canalelor dintre nervuri, în m2;

r

- densitatea aerului la temperatura
q
Miercuri, în kg / m3,

q

cf = 0,5 (
qp +qcu)
;

CR

- capacitatea termică a aerului la temperatură
q
Miercuri, în J / (kg x ° K);

P

- puterea disipată de radiator.

Pentru datele inițiale acceptate - 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)

* Valoarea pentru un radiator cu aripioare dat cu o instalație de ventilator central, V

din calcule 1,5 - 2,5 m / s (vezi Anexa 2), din publicații [L.3] aproximativ 2 m / s. Pentru canale scurte, în expansiune, cum ar fi răcitorul Golden Orb, viteza aerului de răcire poate ajunge la 5 m / s.

4. Determinați valorile criteriilor Reynolds și Nusselt necesare pentru calcularea coeficientului de transfer de căldură al aripilor radiatorului:

Re = V · L / n [4]

Unde: n

- coeficientul de viscozitate cinematică a aerului la
qcu,m2/cu
din apendicele 1, tabelul 1.

Pentru datele inițiale acceptate - Re = VL / n = 2 8,3 10-2 / 15,8 10-6 = 1,05 104

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

Pentru datele inițiale acceptate - Nu = 0,032 Re 0,8 = 0,032 (2,62 104) 0,8 = 52,8

5. Determinați coeficientul de transfer convectiv de căldură al aripilor radiatorului:

Ala
=Nu·lla/
L W / (m
2
K) [6]

Unde, l

- coeficientul de conductivitate termică a aerului (W / (m deg)), la
qcu
din apendicele 1, tabelul 1.

Pentru datele inițiale acceptate - ak = Nu · lv / L = 52,8 · 2,72 10-2 / 8,3 10-2 = 17,3

6. Determinați coeficienții auxiliari:

m = (2 · ak / lm · d) 1/2 [7]

determinăm valoarea lui mh și tangenta th-ului hiperbolic (mh).

Pentru datele inițiale acceptate - m = (2 ak / lm d) 1/2 = (2 17,3 / (380 0,8 10-3)) 1/2 = 10,6

Pentru datele inițiale acceptate - m · H = 10,6 · 3 10-2 = 0,32; a (m H) = 0,31

7. Determinați cantitatea de căldură degajată prin convecție de la aripile radiatorului:

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

Unde: Z

- numărul de coaste;

lm

= coeficientul de conductivitate termică a radiatorului metalic, W / (m
·
° K);

m

- vezi formula 7;

SR

- suprafața secțiunii transversale a aripii radiatorului, m2,

Sр = L · d [9]

tuR

- temperatura de supraîncălzire a bazei radiatorului.

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. Determinați temperatura medie a aripii radiatorului:

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

Unde: cap
(mH)
- cosinusul este hiperbolic.

Pentru datele inițiale acceptate - qср = (qр / 2) [1 + 1 / ch (m · H)] = (353/2) [1 + 1 / 1.05] = 344 ° K (71 ° С)

* Magnitudinea tangentei și cosinusului hiperbolic este calculată pe un calculator de inginerie prin efectuarea secvențială a operațiilor „hip” și „tg” sau „cos”.

9. Determinați coeficientul de transfer al căldurii radiante:

al = eр · f (qср, qс) · j [11]

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

Pentru datele inițiale acceptate - f (qcr, qc) = 0,23 [5 10-3 (qcr + qc)] 3 = 0,23 [5 10-3 (335 + 296)] 3 = 7,54

Coeficient de iradiere:

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. Determinați suprafața fluxului de căldură radiantă:

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

Pentru datele inițiale acceptate - Sl = 2 L [(Z -1) · (b + d) + d] +2 H · L · Z = 0,1445 m2

11. Determinați cantitatea de căldură degajată prin radiații:

Pl = al · Sl (qav - qc) [13]

Pentru datele inițiale acceptate - Pl = alSl (qav - qc) = 0,25 0,1445 (344 - 296) = 1,73 W

12. Cantitatea totală de căldură emanată de radiator la o temperatură dată a radiatorului qр = 353K:

P = Prk + Pl [14]

Pentru datele inițiale acceptate - P = Prk + Pl = 127 + 1,73 = 128,7 W.

13. Repetăm ​​calculele pentru temperatura radiatorului q

p = 313K și trasăm caracteristica termică a radiatorului calculat în două puncte. Pentru acest punct, P = 38W. Aici, de-a lungul axei verticale, se depune cantitatea de căldură degajată de radiator
PR
, iar temperatura orizontală a radiatorului este
qR
.

Figura 2

Din graficul rezultat, determinăm pentru o putere dată de 67W, qR

= 328 ° K sau 55 ° C.

14. Conform căldurii caracteristice caloriferului, determinăm că pentru o putere dată PR

= 67W, temperatura radiatorului
qR
= 328,5 ° C. Temperatura supraîncălzirii radiatorului
tuR
poate fi determinată prin formula 2.

Este egal cu uр = qр - qс = 328 - 296 = 32 ° K.

15. Determinați temperatura cristalului și comparați-o cu valoarea limită stabilită de producător

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

Unde:

qR
–
temperatura bazei radiatorului pentru un punct de proiectare dat,

R

- rezultatul calculului conform formulei 14;

r

pc - rezistența termică a carcasei procesorului - cristal, pentru această sursă de căldură este de 0,003 K / W

r

pr - rezistența termică a radiatorului de carcasă, pentru o sursă de căldură dată este egală cu 0,1K / W (cu pastă termoconductoare)

Rezultatul obținut este sub temperatura maximă determinată de producător și este aproape de datele [L.2] (aproximativ 57 ° C). În acest caz, temperatura de supraîncălzire a cristalului în raport cu aerul înconjurător în calculele de mai sus este de 32 ° C și în [L.2] 34 ° C.

În termeni generali, rezistența termică dintre două suprafețe plane atunci când se utilizează lipitori, paste și adezivi:

r =

d
la
lk-1
·
Scont
-1
[16]

Unde: d

k este grosimea spațiului dintre radiator și carcasa unității răcite umplute cu material termoconductor în m,

lla

- coeficientul de conductivitate termică a unui material conductor de căldură în spațiul W / (m K),

Scont

Suprafața de contact este în m2.

Valoarea aproximativă a rcr cu strângere suficientă și fără garnituri și lubrifianți este

rcr = 2.2 / Scont

Când se utilizează paste, rezistența termică scade de aproximativ 2 ori.

16. Comparați qla

cu
qinainte de
, am primit un radiator furnizarea
qla
= 325 ° K, mai puțin
qinainte de=
348 ° K, - radiatorul dat asigură modul termic al unității cu o marjă.

17. Determinați rezistența termică a radiatorului calculat:

r =

tu
R
/ P (° K / W) [17]

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

Constatări:

Schimbătorul de căldură calculat asigură eliminarea puterii de căldură de 67W la o temperatură ambiantă de până la 23 ° C, în timp ce temperatura cristalului de 325 ° K (62 ° C) nu depășește 348 ° K (75 ° C) admisibilă pentru acest procesor.

Utilizarea unui tratament special de suprafață pentru a crește puterea termică prin radiații la temperaturi de până la 50 ° C sa dovedit a fi ineficientă și nu poate fi recomandată, deoarece nu achită costurile.

Aș dori ca acest material să vă ajute nu numai să calculați și să fabricați un schimbător de căldură modern de dimensiuni mici, extrem de eficiente, asemănător cu cele utilizate pe scară largă în tehnologia computerelor, dar să luați în mod competent decizii cu privire la utilizarea unor astfel de dispozitive în legătură cu sarcinile dvs. .

Constante pentru calcularea schimbătorului de căldură.

tabelul 1

Valorile constantelor pentru temperaturi intermediare, într-o primă aproximare, pot fi obținute prin reprezentarea graficelor funcțiilor pentru temperaturile indicate în prima coloană.

Anexa 2.

Calculul vitezei de mișcare a aerului de răcire a radiatorului.

Viteza de mișcare a lichidului de răcire în timpul convecției forțate în gaze:

V = Gv / Sк

Unde: Gv este debitul volumetric al lichidului de răcire, (pentru un ventilator 70x70, Sp = 30 cm2, 7 pale, Rem = 2,3 W, w = 3500 rpm, Gv = 0,6-0,8 m3 / min. Sau de fapt 0, 2 -0,3 sau V = 2m / sec),

Sк - secțiunea transversală a canalului liberă pentru trecere.

Având în vedere că aria de curgere a ventilatorului este de 30 cm2, iar aria canalelor radiatorului este de 22 cm2, viteza de suflare a aerului este determinată să fie mai mică și va fi egală cu:

V = Gv / S = 0,3 m3

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

Pentru calcule, luăm 2 m / s.

Literatură:

1. Manual al proiectantului REA, sub redacția RG Varlamov, M, radio sovietic, 1972;
2. REA Designer Handbook, ed. De RG Varlamov, M, Radio sovietic, 1980;
3. https://www.ixbt.com/cpu/, Coolers for Socket 478, Spring-Summer 2002, Vitaly Krinitsin

   , Publicat - 29 iulie 2002;

4. https://www.ixbt.com/cpu/, Măsurarea vitezei aerului în spatele ventilatoarelor și răcitoarelor, Alexander Tsikulin, Alexey Rameykin, publicat - 30 august 2002.

pregătit în 2003 pe baza materialelor L.1 și 2

Sorokin A.D.

Această tehnică poate fi descărcată în format PDF aici.

Calcul precis al puterii de căldură

Pentru aceasta, se utilizează factori de corecție:

• K1 depinde de tipul de ferestre. Ferestrele cu două camere cu geam dublu corespund 1, geamuri obișnuite - 1,27, geamuri cu trei camere - 0,85;
• K2 arată gradul de izolare termică a pereților. Este în intervalul de la 1 (beton spumos) la 1,5 pentru blocurile de beton și 1,5 cărămizi;
• K3 reflectă raportul dintre zona ferestrelor și podea. Cu cât sunt mai multe rame de ferestre, cu atât pierderile de căldură sunt mai mari. La 20% geamuri, coeficientul este 1, iar la 50% crește la 1,5;
• K4 depinde de temperatura minimă în afara clădirii în timpul sezonului de încălzire. Se ia o temperatură de -20 ° C ca unitate și apoi se adaugă sau se scade 0,1 pentru fiecare 5 grade;
• K5 ia în considerare numărul de pereți exteriori. Coeficientul pentru un perete este 1, dacă sunt doi sau trei, atunci este 1,2, când patru - 1,33;
• K6 reflectă tipul de cameră care se află deasupra unei anumite camere. Dacă există un etaj rezidențial deasupra, valoarea de corecție este 0,82, o mansardă caldă - 0,91, o mansardă rece - 1,0;
• K7 - depinde de înălțimea plafoanelor. Pentru o înălțime de 2,5 metri, aceasta este 1,0, iar pentru 3 metri - 1,05.

Când toți factorii de corecție sunt cunoscuți, puterea sistemului de încălzire este calculată pentru fiecare cameră folosind formula:

Calculul termic al unei camere și al unei clădiri în ansamblu, formulă de pierdere a căldurii

Calculul termic

Deci, înainte de a calcula sistemul de încălzire pentru propria casă, trebuie să aflați câteva date care se referă la clădirea în sine.

Din proiectul casei, veți afla dimensiunile spațiilor încălzite - înălțimea pereților, zona, numărul de deschideri ale ferestrelor și ușilor, precum și dimensiunile acestora. Cum este situată casa în raport cu punctele cardinale. Fiți conștienți de temperaturile medii de iarnă din zona dvs. Din ce material este construită clădirea în sine?

O atenție deosebită pentru pereții exteriori. Asigurați-vă că determinați componentele de la podea la sol, care include fundația clădirii. Același lucru se aplică elementelor superioare, adică tavanului, acoperișului și plăcilor.

Acești parametri ai structurii vă vor permite să continuați cu calculul hidraulic. Să recunoaștem, toate informațiile de mai sus sunt disponibile, deci nu ar trebui să existe probleme cu colectarea acestora.

Calcul cuprinzător al sarcinii de căldură

În plus față de soluționarea teoretică a problemelor legate de sarcinile termice, o serie de măsuri practice sunt efectuate în timpul proiectării. Studiile complete de inginerie termică includ termografia tuturor structurilor clădirii, inclusiv tavanele, pereții, ușile, ferestrele. Datorită acestei lucrări, este posibil să se determine și să se înregistreze diferiți factori care afectează pierderea de căldură a unei case sau a unei clădiri industriale.

Studiile termice furnizează cele mai fiabile date despre sarcinile de căldură și pierderile de căldură pentru o anumită clădire într-o anumită perioadă de timp. Măsurile practice permit demonstrarea clară a ceea ce calculele teoretice nu pot arăta - domeniile problematice ale viitoarei structuri.

Din toate cele de mai sus, putem concluziona că calculele sarcinilor de căldură pentru alimentarea cu apă caldă, încălzire și ventilație, similare cu calculul hidraulic al sistemului de încălzire, sunt foarte importante și cu siguranță ar trebui efectuate înainte de începerea amenajării sistemul de alimentare cu căldură din propria casă sau la o instalație în alt scop. Atunci când abordarea la locul de muncă se face corect, va fi asigurată funcționarea fără probleme a structurii de încălzire și fără costuri suplimentare.

Exemplu video de calcul al sarcinii de căldură pe sistemul de încălzire al unei clădiri: