Návrh a tepelný výpočet vykurovacieho systému je povinnou etapou pri usporiadaní vykurovania domu. Hlavnou úlohou výpočtovej činnosti je určiť optimálne parametre kotla a vykurovacieho systému.
Musíte uznať, že na prvý pohľad sa môže zdať, že tepelnotechnický výpočet môže robiť iba inžinier. Nie všetko je však také komplikované. Poznať algoritmus akcií, sa ukáže, že nezávisle vykonávať potrebné výpočty.
Článok podrobne popisuje postup výpočtu a poskytuje všetky potrebné vzorce. Pre lepšie pochopenie sme pripravili príklad tepelného výpočtu pre súkromný dom.
Normy teplotných režimov priestorov
Pred akýmkoľvek výpočtom parametrov systému je potrebné poznať minimálne poradie očakávaných výsledkov a mať k dispozícii štandardizované charakteristiky niektorých tabuľkových hodnôt, ktoré musia byť vo vzorcoch nahradené alebo sa nimi nechať viesť.
Po vykonaní výpočtov parametrov s takýmito konštantami si môžete byť istí spoľahlivosťou hľadaného dynamického alebo konštantného parametra systému.
Pre priestory na rôzne účely existujú referenčné normy pre teplotné režimy bytových a nebytových priestorov. Tieto normy sú zakotvené v takzvaných GOST.
Pre vykurovací systém je jedným z týchto globálnych parametrov teplota v miestnosti, ktorá musí byť konštantná bez ohľadu na ročné obdobie a okolité podmienky.
Podľa nariadenia o hygienických normách a pravidlách existujú rozdiely v teplote v porovnaní s letným a zimným obdobím. Klimatizačný systém je zodpovedný za teplotný režim miestnosti v letnej sezóne, princíp jeho výpočtu je podrobne popísaný v tomto článku.
Ale teplotu v miestnosti v zime zaisťuje vykurovací systém. Preto nás zaujímajú teplotné rozsahy a ich tolerancie pre odchýlky pre zimné obdobie.
Väčšina regulačných dokumentov stanovuje nasledujúce teplotné rozsahy, ktoré umožňujú človeku pohodlný pobyt v miestnosti.
Pre nebytové priestory kancelárskeho typu s rozlohou do 100 m2:
- 22 až 24 ° C - optimálna teplota vzduchu;
- 1 ° C - prípustná fluktuácia.
Pre priestory kancelárskeho typu s rozlohou viac ako 100 m2 je teplota 21 - 23 ° C. Pre nebytové priestory priemyselného typu sa teplotné rozsahy veľmi líšia v závislosti od účelu priestorov a stanovených noriem ochrany práce.
Každý človek má svoju príjemnú izbovú teplotu. Niekto má rád, keď je v miestnosti veľmi teplo, niekomu vyhovuje, keď je miestnosť chladná - to je všetko celkom individuálne
Pokiaľ ide o bytové priestory: byty, súkromné domy, statky atď., Existujú určité teplotné rozsahy, ktoré je možné upraviť podľa želania obyvateľov.
A napriek tomu pre konkrétne priestory bytu a domu máme:
- 20 až 22 ° C - obývacia izba vrátane detskej izby, tolerancia ± 2 ° С -
- 19-21 ° C - kuchyňa, toaleta, tolerancia ± 2 ° С;
- 24 až 26 ° C - kúpeľňa, sprcha, bazén, tolerancia ± 1 ° С;
- 16 až 18 ° C - chodby, chodby, schodiská, sklady, tolerancia + 3 ° С.
Je dôležité poznamenať, že existuje niekoľko ďalších základných parametrov, ktoré ovplyvňujú teplotu v miestnosti a na ktoré sa musíte zamerať pri výpočte vykurovacieho systému: vlhkosť (40-60%), koncentrácia kyslíka a oxidu uhličitého vo vzduchu (250: 1), rýchlosť pohybu vzdušnej hmoty (0,13-0,25 m / s) atď.
Mechanizmy prenosu tepla pri výpočte výmenníkov tepla
Prenos tepla sa uskutočňuje prostredníctvom troch hlavných typov prenosu tepla. Ide o konvekciu, vedenie tepla a žiarenie.
V procesoch výmeny tepla, ktoré prebiehajú podľa princípov mechanizmu vedenia tepla, dochádza k prenosu tepla ako prenos energie elastických vibrácií molekúl a atómov. Táto energia sa prenáša z jedného atómu na druhý v smere znižovania.
Pri výpočte parametrov prestupu tepla podľa princípu tepelnej vodivosti sa používa Fourierov zákon:
Na výpočet množstva tepla sa používajú údaje o čase prechodu prietoku, povrchovej ploche, teplotnom gradiente a tiež o koeficiente tepelnej vodivosti. Teplotným gradientom sa rozumie jeho zmena v smere prenosu tepla na jednu jednotku dĺžky.
Koeficient tepelnej vodivosti sa chápe ako rýchlosť prenosu tepla, to znamená množstvo tepla, ktoré prechádza jednou jednotkou povrchu za jednotku času.
Všetky tepelné výpočty berú do úvahy, že kovy majú najvyšší koeficient tepelnej vodivosti. Rôzne pevné látky majú oveľa nižší pomer. A pre kvapaliny je tento údaj spravidla nižší ako u ktorejkoľvek z pevných látok.
Pri výpočte tepelných výmenníkov, pri ktorých prenos tepla z jedného média do druhého prechádza stenou, sa na získanie údajov o množstve preneseného tepla používa aj Fourierova rovnica. Vypočíta sa ako množstvo tepla, ktoré prechádza rovinou s nekonečne malou hrúbkou :.
Ak integrujeme ukazovatele teplotných zmien pozdĺž hrúbky steny, dostaneme
Na základe toho sa ukazuje, že teplota vo vnútri steny klesá podľa zákona priamky.
Mechanizmus prenosu konvekčného tepla: výpočty
Ďalším mechanizmom prenosu tepla je konvekcia. Jedná sa o prenos tepla o objemy média ich vzájomným pohybom. V tomto prípade sa prenos tepla z média na stenu a naopak, zo steny na pracovné médium nazýva prenos tepla. Na určenie množstva prenášaného tepla sa používa Newtonov zákon
V tomto vzorci je a súčiniteľ prestupu tepla. Pri turbulentnom pohybe pracovného média tento koeficient závisí od mnohých ďalších veličín:
- fyzikálne parametre kvapaliny, najmä tepelná kapacita, tepelná vodivosť, hustota, viskozita;
- podmienky na premytie teplonosnej plochy plynom alebo kvapalinou, najmä rýchlosť kvapaliny, jej smer;
- priestorové podmienky, ktoré obmedzujú tok (dĺžka, priemer, tvar povrchu, jeho drsnosť).
V dôsledku toho je koeficient prestupu tepla funkciou mnohých veličín, ktorá je uvedená vo vzorci
Metóda rozmerovej analýzy umožňuje odvodiť funkčný vzťah medzi kritériami podobnosti, ktoré charakterizujú prenos tepla s turbulentným prúdením v hladkých, priamych a dlhých potrubiach.
To sa počíta pomocou vzorca.
Súčiniteľ prestupu tepla pri výpočte výmenníkov tepla
V chemickej technológii často existujú prípady výmeny tepelnej energie medzi dvoma tekutinami cez deliacu stenu. Proces výmeny tepla prechádza tromi fázami. Tepelný tok pre ustálený stav zostáva nezmenený.
Uskutoční sa výpočet tepelného toku prechádzajúceho z prvého pracovného média do steny, potom cez stenu teplonosnej plochy a potom zo steny do druhého pracovného média.
Podľa toho sa na výpočty používajú tri vzorce:
Výsledkom spoločného riešenia rovníc je
Množstvo
a existuje koeficient prestupu tepla.
Výpočet priemerného teplotného rozdielu
Keď sa pomocou tepelnej bilancie stanoví potrebné množstvo tepla, je potrebné vypočítať teplosmennú plochu (F).
Pri výpočte požadovanej teplosmennej plochy sa použije rovnaká rovnica ako v predchádzajúcich výpočtoch:
Vo väčšine prípadov sa teplota pracovných médií bude meniť v priebehu procesov výmeny tepla. To znamená, že teplotný rozdiel sa bude meniť pozdĺž teplosmennej plochy. Preto sa počíta priemerný teplotný rozdiel.A vzhľadom na to, že zmena teploty nie je lineárna, počíta sa logaritmický rozdiel. Na rozdiel od priameho prietoku, s protiprúdom pracovných médií, by požadovaná plocha teplosmennej plochy mala byť menšia. Ak sa pri rovnakom zdvihu výmenníka tepla používajú priame aj protiprúdové prietoky, teplotný rozdiel sa stanoví na základe pomeru.
Výpočet tepelných strát v dome
Podľa druhého zákona termodynamiky (školská fyzika) nedochádza k spontánnemu prenosu energie z menej zahriatych na viac vyhrievané mini- alebo makroobjekty. Špeciálnym prípadom tohto zákona je „úsilie“ o vytvorenie teplotnej rovnováhy medzi dvoma termodynamickými systémami.
Napríklad prvý systém predstavuje prostredie s teplotou -20 ° C, druhým systémom je budova s vnútornou teplotou +20 ° C. Podľa vyššie uvedeného zákona sa tieto dva systémy budú usilovať o rovnováhu prostredníctvom výmeny energie. K tomu dôjde pomocou tepelných strát z druhého systému a ochladením v prvom systéme.
Jednoznačne možno povedať, že teplota okolia závisí od zemepisnej šírky, v ktorej sa súkromný dom nachádza. A teplotný rozdiel ovplyvňuje množstvo úniku tepla z budovy (+)
Strata tepla znamená nedobrovoľné uvoľnenie tepla (energie) z nejakého objektu (domu, bytu). Pre bežný byt tento proces nie je taký „nápadný“ v porovnaní so súkromným domom, pretože byt sa nachádza vo vnútri budovy a „susedí“ s ostatnými bytmi.
V súkromnom dome teplo „uniká“ do jedného alebo druhého stupňa cez vonkajšie steny, podlahu, strechu, okná a dvere.
Ak poznáme množstvo tepelných strát pre najnepriaznivejšie poveternostné podmienky a charakteristiky týchto podmienok, je možné s vysokou presnosťou vypočítať výkon vykurovacieho systému.
Takže objem úniku tepla z budovy sa počíta pomocou nasledujúceho vzorca:
Q = Qfloor + Qwall + Qwindow + Qroof + Qdoor + ... + Qikde
Qi - objem tepelných strát z jednotného vzhľadu obvodového plášťa budovy.
Každá zložka vzorca sa počíta podľa vzorca:
Q = S * ∆T / Rkde
- Q - tepelné úniky, V;
- S - plocha konkrétneho typu stavby, štvorcový. m;
- ∆T - teplotný rozdiel medzi okolitým a vnútorným vzduchom, ° C;
- R - tepelný odpor určitého typu konštrukcie, m2 * ° C / W.
Samotná hodnota tepelného odporu pre skutočne existujúce materiály sa odporúča prevziať z pomocných tabuliek.
Tepelný odpor je možné navyše získať pomocou nasledujúceho pomeru:
R = d / kkde
- R - tepelný odpor (m2 * K) / W;
- k - koeficient tepelnej vodivosti materiálu, W / (m2 * K);
- d Je hrúbka tohto materiálu, m.
V starších domoch so zvlhčenou strešnou konštrukciou dochádza k úniku tepla cez hornú časť budovy, a to cez strechu a podkrovie. Tento problém je vyriešený vykonaním opatrení na oteplenie stropu alebo tepelnú izoláciu podkrovnej strechy.
Ak zateplíte podkrovný priestor a strechu, potom sa dajú celkové tepelné straty z domu výrazne znížiť.
V dome existuje niekoľko ďalších druhov tepelných strát prasklinami v konštrukciách, ventilačným systémom, kuchynskou kuklou, otváraním okien a dverí. Nemá však zmysel brať do úvahy ich objem, pretože netvoria viac ako 5% z celkového počtu hlavných únikov tepla.
Termovízna kontrola tepelnej siete
Výpočet tepelných strát vo vykurovacích sieťach bol doplnený termovíznym prieskumom.
Termovízny prieskum tepelnej siete pomáha odhaliť lokálne poruchy potrubí a tepelnej izolácie pre následnú opravu alebo výmenu.
Poškodená je tepelná izolácia potrubí s chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 59,3 ° C
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 54,5 ° C
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 56,2 ° C
Poškodená je tepelná izolácia potrubí s chladiacou kvapalinou.Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 66,3 ° C
Otvorené časti potrubí bez izolácie.
Otvorené časti potrubí bez izolácie.
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou.
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 62,5 ° C
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 63,2 ° C
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 63,8 ° C
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 66,5 ° C
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 63,5 ° C
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 69,5 ° C
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 62,2 ° C
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 52,0 ° C
Otvorené časti potrubí bez izolácie. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 62,4 ° C
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou pod vplyvom životného prostredia.
Dozviete sa viac o prieskume vodovodných systémov.
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou pod vplyvom životného prostredia.
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 67,6 ° C
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí chladiacou kvapalinou. Maximálna teplota na otvorenom priestranstve bola 58,8 ° C
Čiastočné zničenie tepelnej izolácie potrubí s chladiacou kvapalinou pod vplyvom životného prostredia.
Stanovenie výkonu kotla
Na udržanie teplotného rozdielu medzi prostredím a teplotou vo vnútri domu je potrebný autonómny vykurovací systém, ktorý udržuje požadovanú teplotu v každej miestnosti súkromného domu.
Základom vykurovacieho systému sú rôzne typy kotlov: kvapalné alebo tuhé palivo, elektrický alebo plynový.
Kotol je centrálna jednotka vykurovacieho systému, ktorá vyrába teplo. Hlavnou charakteristikou kotla je jeho výkon, a to miera premeny množstva tepla na jednotku času.
Po vykonaní výpočtov tepelnej záťaže na vykurovanie získame požadovaný menovitý výkon kotla.
Pre bežný viacizbový byt sa výkon kotla počíta z plochy a špecifického výkonu:
Rkotla = (Sroom * Rudelnaya) / 10kde
- S miestnosti- celková plocha vykurovanej miestnosti;
- Rudellnaya- hustota výkonu vzhľadom na klimatické podmienky.
Ale tento vzorec nezohľadňuje tepelné straty, ktoré sú dostatočné v súkromnom dome.
Existuje ďalší vzťah, ktorý zohľadňuje tento parameter:
Рboiler = (Qloss * S) / 100kde
- Rkotla- výkon kotla;
- Qloss- Tepelné straty;
- S - vyhrievaná plocha.
Menovitý výkon kotla sa musí zvýšiť. Zásoba je nevyhnutná, ak plánujete kotol používať na ohrev vody v kúpeľni a kuchyni.
Vo väčšine vykurovacích systémov pre súkromné domy sa odporúča použiť expanznú nádrž, v ktorej bude uložený prívod chladiacej kvapaliny. Každý súkromný dom potrebuje dodávku teplej vody
Aby sa zabezpečila výkonová rezerva kotla, musí sa k poslednému vzorcu pridať faktor bezpečnosti K:
Рboiler = (Qloss * S * K) / 100kde
TO - bude sa rovnať 1,25, to znamená, že odhadovaný výkon kotla sa zvýši o 25%.
Výkon kotla teda umožňuje udržiavať štandardnú teplotu vzduchu v miestnostiach budovy, ako aj mať počiatočný a dodatočný objem teplej vody v dome.
Stručný popis vykurovacej siete
Na pokrytie tepelných záťaží sa používa výrobná a vykurovacia kotolňa, ktorej hlavným palivom je zemný plyn.
Kotolňa generuje
- para pre technologické potreby - celoročne
- teplá voda na vykurovanie - počas vykurovacej sezóny a
- dodávka teplej vody - celoročne.
- Projekt počíta s prevádzkou vykurovacej siete podľa teplotného harmonogramu 98/60 stupňov. S.
Schéma zapojenia vykurovacieho systému je závislá.
Vykurovacie siete zabezpečujúce prenos tepelnej energie pre potreby vykurovania celej dediny a zásobovanie teplou vodou jej pravobrežnej časti sú inštalované v nadzemnom a podzemnom prevedení.
Vykurovacia sieť je rozvetvená, slepá ulička.
Vykurovacie siete boli uvedené do prevádzky v roku 1958. Výstavba pokračovala až do roku 2007.
Tepelná izolácia hotová
- rohože zo sklenenej vaty hrúbky 50 mm, s krycou vrstvou zvitkového materiálu,
- extrudovaná polystyrénová pena typu TERMOPLEKS s hrúbkou 40 mm, s krycou vrstvou z pozinkovaného plechu a expandovaného polyetylénu s hrúbkou 50 mm.
Počas prevádzky boli opravené niektoré úseky vykurovacej siete výmenou potrubí a tepelnej izolácie.
Vlastnosti výberu radiátorov
Štandardnými súčasťami na zabezpečenie tepla v miestnosti sú radiátory, panely, systémy podlahového kúrenia, konvektory atď. Najbežnejšou súčasťou vykurovacieho systému sú radiátory.
Chladič je špeciálna dutá modulárna konštrukcia vyrobená zo zliatiny s vysokým rozptylom tepla. Je vyrobený z ocele, hliníka, liatiny, keramiky a iných zliatin. Princíp činnosti vykurovacieho telesa sa redukuje na vyžarovanie energie z chladiacej kvapaliny do priestoru miestnosti cez „okvetné lístky“.
Hliníkové a bimetalové vykurovacie telesá nahradili masívne liatinové radiátory. Ľahká výroba, vysoký odvod tepla, dobrá konštrukcia a dizajn spôsobili, že tento výrobok je obľúbeným a rozšíreným nástrojom na vyžarovanie tepla v interiéroch.
Existuje niekoľko spôsobov výpočtu vykurovacích radiátorov v miestnosti. Zoznam nižšie uvedených metód je zoradený podľa zvyšovania výpočtovej presnosti.
Možnosti výpočtu:
- Podľa oblasti... N = (S * 100) / C, kde N je počet častí, S je plocha miestnosti (m2), C je prenos tepla jednou časťou radiátora (W, prevzatý z pasu alebo certifikát produktu), 100 W je množstvo tepelného toku, ktoré je potrebné na vykurovanie 1 m2 (empirická hodnota). Vyvstáva otázka: ako zohľadniť výšku stropu miestnosti?
- Podľa objemu... N = (S * H * 41) / C, kde N, S, C - podobne. H je výška miestnosti, 41 W je množstvo tepelného toku potrebného na vykurovanie 1 m3 (empirická hodnota).
- Podľa šance... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, kde N, S, C a 100 sú podobné. k1 - s prihliadnutím na počet komôr v sklenenej jednotke okna miestnosti, k2 - tepelná izolácia stien, k3 - pomer plochy okien k ploche miestnosti, k4 - priemerná teplota pod nulou v najchladnejšom zimnom týždni zimy, k5 - počet vonkajších stien miestnosti (ktoré „idú von“ na ulicu), k6 - typ miestnosti navrchu, k7 - výška stropu.
Toto je najpresnejší spôsob výpočtu počtu sekcií. Čiastkové výsledky výpočtu sa samozrejme zaokrúhľujú vždy na ďalšie celé číslo.
Všeobecné ustanovenia
Každá jednoduchá metóda výpočtu obsahuje pomerne veľkú chybu. Z praktického hľadiska je však pre nás dôležité zabezpečiť zaručene dostatočný tepelný výkon. Ak sa ukáže, že je to nevyhnutnejšie aj na vrchole zimného chladu, tak čo?
V byte, kde sa za kúrenie platí podľa oblasti, bolesť kostí nebolí; a regulácia škrtiacich klapiek a termostatické regulátory teploty nie sú niečím veľmi zriedkavým a neprístupným.
V prípade súkromného domu a súkromného kotla je nám cena kilowattu tepla dobre známa a zdalo by sa, že nadmerné vykurovanie zasiahne vaše vrecko. V praxi to však tak nie je. Všetky moderné plynové a elektrické kotly na vykurovanie súkromného domu sú vybavené termostatmi, ktoré regulujú prenos tepla v závislosti od teploty v miestnosti.
Termostat zabráni plytvaniu prebytočného tepla v kotle.
Aj keď náš výpočet výkonu vykurovacích radiátorov spôsobí veľkú chybu vo veľkom rozsahu, riskujeme iba náklady na niekoľko ďalších sekcií.
Mimochodom: okrem priemerných zimných teplôt sa každých pár rokov vyskytujú aj extrémne mrazy.
Existuje podozrenie, že v dôsledku globálnych klimatických zmien sa budú diať čoraz častejšie, preto sa pri výpočte vykurovacích radiátorov nebojte urobiť veľkú chybu.
Hydraulický výpočet prívodu vody
„Obrázok“ výpočtu tepla na vykurovanie samozrejme nemôže byť úplný bez výpočtu takých charakteristík, ako je objem a rýchlosť nosiča tepla. Vo väčšine prípadov je chladiacou látkou obyčajná voda v kvapalnom alebo plynnom skupenstve.
Odporúča sa vypočítať skutočný objem nosiča tepla prostredníctvom súčtu všetkých dutín vo vykurovacom systéme. Pri použití jednokruhového kotla je to najlepšia voľba. Pri použití dvojkruhových kotlov vo vykurovacom systéme je potrebné brať do úvahy spotrebu teplej vody na hygienické a iné domáce účely.
Výpočet objemu vody ohriatej pomocou dvojokruhového kotla na zabezpečenie teplej vody a ohrevu chladiacej kvapaliny pre obyvateľov sa vykonáva súčtom vnútorného objemu vykurovacieho okruhu a skutočných potrieb používateľov vo vykurovanej vode.
Objem teplej vody vo vykurovacom systéme sa vypočíta podľa vzorca:
W = k * Pkde
- Ž - objem nosiča tepla;
- P - výkon vykurovacieho kotla;
- k - účinník (počet litrov na jednotku výkonu je 13,5, rozsah - 10-15 litrov).
Výsledkom je, že konečný vzorec vyzerá takto:
Š = 13,5 * str
Prietok vykurovacieho média je konečným dynamickým hodnotením vykurovacieho systému, ktoré charakterizuje rýchlosť cirkulácie kvapaliny v systéme.
Táto hodnota pomáha odhadnúť typ a priemer potrubia:
V = (0,86 * P * μ) / ∆Tkde
- P - výkon kotla;
- μ - účinnosť kotla;
- ∆T - teplotný rozdiel medzi prívodnou a vratnou vodou.
Pomocou vyššie uvedených metód hydraulického výpočtu bude možné získať skutočné parametre, ktoré sú „základom“ budúceho vykurovacieho systému.
O výbere a tepelnom výpočte vykurovacích zariadení
Za okrúhlym stolom sa diskutovalo o niekoľkých otázkach, napríklad o vytvorení overovacieho systému pre inžinierske systémy budov a stavieb, o dodržiavaní požiadaviek na ochranu práv spotrebiteľa zo strany výrobcov, dodávateľov a obchodných reťazcov, povinnom testovaní vykurovacie zariadenia s povinným uvedením podmienok na testovanie zariadení, vývoj konštrukčných pravidiel a používanie vykurovacích zariadení. Počas diskusie sa opäť zaznamenala neuspokojivá činnosť nástrojov.
V tejto súvislosti by som rád poznamenal, že za neuspokojivú činnosť vykurovacieho systému môžeme usudzovať nielen podľa vykurovacie zariadenia... Dôvod je možný aj pri znížených tepelnotechnických údajoch (v porovnaní s údajmi o projektovaní) vonkajších stien, okien, náterov a pri dodávke vody do vykurovacieho systému so zníženou teplotou. To všetko by sa malo odraziť v materiáloch pre komplexné posúdenie technického stavu vykurovacieho systému.
Skutočný prenos tepla vykurovacích zariadení môže byť z rôznych dôvodov nižší ako požadovaný. Po prvé, v skutočnosti sú vykurovacie zariadenia oddelené od rôznych typov priestorov ozdobnými plotmi, závesmi a nábytkom. Po druhé, nedodržiavanie požiadaviek pravidiel pre technickú prevádzku vykurovacích systémov [1].
Odvod tepla zariadení je ovplyvnený napríklad zložením a farbou farby. Znižuje prestup tepla a radiátory umiestnené vo výklenkoch.
Metóda tepelného výpočtu vykurovacích zariadení uvedená v príručke známeho projektanta [2] je v súčasnosti z mnohých dôvodov neplatná.
V súčasnosti sa vykurovacie zariadenia často vyberajú podľa hodnoty jeho menovitého tepelného toku, to znamená bez zohľadnenia komplexného koeficientu uvedenia menovitého tepelného toku do reálnych podmienok v závislosti od vykurovacieho systému (jednorúrkový alebo dvojrúrkový). ), teplota chladiacej kvapaliny a vzduchu v miestnosti, ktorých hodnota je spravidla menšia ako 1. V práci je uvedený odporúčaný tepelný výpočet moderných zariadení [3].
Výber zariadení spočíva v určení počtu sekcií skladacieho žiariča alebo typu nezložiteľného žiariča alebo konvektora, ktorého vonkajšia plocha na prenos tepla musí zabezpečiť prenos aspoň požadovaného tepelného toku do miestnosti ( 1).
Výpočet sa vykonáva pri teplote chladiacej kvapaliny pred a po ohrievači (v obytných a verejných budovách sa spravidla používa voda alebo nemrznúca kvapalina), spotreba tepla v miestnosti Qnom, zodpovedajúca vypočítanému teplu deficit v ňom, vzťahujúci sa na jedno vykurovacie zariadenie, pri odhadovanej teplote vonkajšieho vzduchu [štyri].
Odhadovaný počet sekcií skladacích radiátorov je možné určiť s dostatočnou presnosťou podľa tohto vzorca:
Typ, dĺžka nerozoberateľných radiátorov a konvektorov by sa mal určiť na základe podmienky, že ich nominálny tepelný tok Qpom by nemal byť menší ako vypočítaný prenos tepla Qopr:
kde Qopr je odhadovaný tepelný výkon ohrievača, W; qsecr je vypočítaná hustota tepelného toku jednej časti zariadenia, W; Qtr je celkový prestup tepla stúpacích potrubí, prípojok položených otvorene v priestoroch, vzťahujúcich sa na vykurovacie zariadenie, W; β je koeficient, ktorý zohľadňuje spôsob inštalácie, umiestnenie ohrievača [2, 3] (pri inštalácii zariadenia je napríklad otvorený blízko vonkajšej steny β = 1, ak je pred ním štít zariadenia so štrbinami v hornej časti β = 1,4 a pri umiestnení konvektora v podlahovej konštrukcii dosahuje hodnota koeficientu 2); β1 - koeficient zohľadňujúci zmenu prestupu tepla z radiátora v závislosti od počtu sekcií alebo dĺžky zariadenia, β1 = 0,95 - 1,05; b - koeficient zohľadňujúci atmosférický tlak, b = 0,95 - 1,015; qв a qr - prestup tepla 1 m zvislých a vodorovných otvorených potrubí [W / m], odobratých pre neizolované a izolované potrubia podľa tabuľky. 1 [2, 3]; lw a lg - dĺžka zvislého a vodorovného potrubia v areáli, m; qnom a Qnom - menovitá hustota tepelného toku jednej časti skladacieho alebo zodpovedajúceho typu nesklápateľného vykurovacieho zariadenia uvedená v [3] v Odporúčaniach laboratória vykurovacích zariadení „NIisantekhniki“ (LLC „Vitaterm“) a v katalógoch výrobcov zariadení s rozdielom priemernej teploty chladiacej kvapaliny a vzduchu v miestnosti Δtav rovným 70 ° C a s prietokom vody 360 kg / h v zariadení; Δtav a Gpr - skutočný teplotný rozdiel 0,5 (tg + to) - prietok tv a chladiacej kvapaliny [kg / h] v zariadení; n a p sú experimentálne číselné ukazovatele, ktoré zohľadňujú zmenu súčiniteľa prechodu tepla zariadenia pri skutočných hodnotách priemerného teplotného rozdielu a prietoku chladiacej kvapaliny, ako aj typ a schému zapojenia zariadenie k potrubiam vykurovacieho systému, prijaté podľa [3] alebo podľa Odporúčaní laboratória vykurovacích zariadení "NIIsantekhniki"; tg, to a tv - vypočítané hodnoty teplôt chladiacej kvapaliny pred a za zariadením a vzduchu v danej miestnosti, ° C; Kopotn je komplexný koeficient na zabezpečenie menovitého tepelného toku v reálnych podmienkach.
Pri výbere typu vykurovacieho zariadenia [4] je potrebné mať na pamäti, že jeho dĺžka v budovách s vysokými sanitárnymi požiadavkami by mala byť minimálne 75%, v obytných a iných verejných budovách - minimálne 50% dĺžky strešného okna
Odhadovaný prietok chladiacej kvapaliny prechádzajúcej ohrievačom [kg / h] sa dá určiť podľa vzorca:
Hodnota Qpom tu zodpovedá tepelnému zaťaženiu priradenému jednému vykurovaciemu zariadeniu (ak sú v miestnosti dva alebo viac z nich).
Pri výbere typu vykurovacieho zariadenia [4] je potrebné mať na pamäti, že jeho dĺžka v budovách so zvýšenými hygienickými a hygienickými požiadavkami (nemocnice, predškolské zariadenia, školy, domovy pre seniorov a osoby so zdravotným postihnutím) by mala byť najmenej 75%, v obytných a iných verejných budovách - nie menej ako 50% dĺžky svetelného otvoru.
Príklady výberu vykurovacích zariadení
Príklad 1. Určite požadovaný počet sekcií radiátora MC-140-M2 nainštalovaného bez clony pod parapetom okna 1,5 x 1,5 m, ak je známy: vykurovací systém je dvojrúrkový, zvislý, pokládka rúry je otvorená, menovité priemery zvislých potrubí (stúpačiek) v objekte 20 mm, vodorovných (prípojky k radiátoru) 15 mm, vypočítaná spotreba tepla Qpom miestnosti č. 1 je 1000 W, vypočítaná teplota prívodnej vody tg a vratnej vody sa rovná 95 a 70 ° C, teplota vzduchu v miestnosti je t = 20 ° C, zariadenie je spojené schémou zhora nadol, dĺžka zvislého lw a vodorovného lg potrubia je 6, respektíve 3 m. Nominálny tepelný tok jednej časti qnom je 160 W.
Rozhodnutie.
1. Zistíme prietok vody Gpr prechádzajúcej cez radiátor:
Ukazovatele n a p sú 0,3, respektíve 0,02; β = 1,02, β1 = 1 a b = 1.
2. Nájdite teplotný rozdiel Δtav:
3. Zistíme prenos tepla rúr Qtr pomocou tabuliek prenosu tepla otvorene položených zvislých a vodorovných potrubí:
4. Určite počet sekcií Npr:
Pre inštaláciu by mali byť akceptované štyri sekcie. Dĺžka radiátora 0,38 m je však menšia ako polovica veľkosti okna. Preto je správnejšie nainštalovať konvektor, napríklad „Santekhprom Auto“. Indexy n a p pre konvektor sa berú rovné 0,3, respektíve 0,18.
Vypočítaný prenos tepla konvektora Qopr sa zistí podľa vzorca:
Prijímame konvektor "Santekhprom Auto" typu KSK20-0,918kA s menovitým tepelným tokom Qnom = 918 W. Dĺžka plášťa konvektora je 0,818 m.
Príklad 2. Stanovte požadovaný počet článkov vykurovacieho telesa MC-140-M2 pri vypočítanej teplote prívodnej vody tg a spiatočke t® rovnajúcej sa 85 a 60 ° C. Zvyšok počiatočných údajov je rovnaký.
Rozhodnutie.
V tomto prípade: Δtav = 52,5 ° C; prenos tepla rúr bude
Pre inštaláciu je akceptovaných šesť častí. Zvýšenie potrebného počtu článkov radiátora v druhom príklade je spôsobené poklesom vypočítaných teplôt na výstupe a spiatočke vo vykurovacom systéme.
Podľa výpočtov (príklad 5) možno na inštaláciu prijať jeden nástenný konvektor "Santechprom Super Auto" s menovitým tepelným tokom 3070 W. Ako príklad - konvektor KSK 20-3070k strednej hĺbky s telesom ventilu z uhlovej ocele KTK-U1 a so zatváracou časťou. Dĺžka krytu konvektora 1273 mm, celková výška 419 mm
Dĺžka radiátora 0,57 m je menšia ako polovica veľkosti okna. Preto by ste mali inštalovať radiátor nižšej výšky, napríklad typu MC-140-300, ktorého menovitý tepelný tok jednej časti, z ktorej qnom, je 0,12 kW (120 W).
Počet oddielov nájdeme podľa nasledujúceho vzorca:
Prijímame osem častí na inštaláciu. Radiátor je dlhý 0,83 m, čo je viac ako polovica veľkosti okna.
Príklad 3. Určite požadovaný počet sekcií radiátora MC-140-M2, inštalovaného pod parapetmi bez clony dvoch okien s rozmermi 1,5 x 1,5 m so stenou, ak je známa: vykurovací systém je dvojrúrkový, zvislý, otvorené potrubie , menovité priemery zvislých potrubí v miestnosti 20 mm, vodorovné (prípojky pred a za radiátorom) 15 mm, vypočítaná spotreba tepla miestnosti Qpom je 3000 W, vypočítané teploty prívodu tg a vratnej vody sú 95 a 70 ° C, teplota vzduchu v miestnosti je t = 20 ° C, pripojenie zariadenia
podľa schémy „zhora nadol“ je dĺžka zvislých lw a vodorovných lg rúrok 6, respektíve 4 m. Nominálny tepelný tok jednej sekcie qnom = 0,16 kW (160 W). Rozhodnutie.
1. Určte prietok vody Gpr prechádzajúcu dvoma radiátormi:
Ukazovatele n a p sú 0,3, respektíve 0,02; β = 1,02, β1 = 1 a b = 1.
2. Nájdite teplotný rozdiel Δtav:
3. Zistíme prenos tepla rúr Qtr pomocou tabuliek prenosu tepla otvorene položených zvislých a vodorovných potrubí:
4. Určite celkový počet sekcií Npr:
Prijmeme na inštaláciu dva radiátory 9 a 10 sekcií.
Príklad 4. Stanovte požadovaný počet článkov radiátora MC-140-M2 pri vypočítanej teplote prívodnej vody tg a obráťte sa na, rovnú 85 a 60 ° C. Zvyšok počiatočných údajov je rovnaký.
Rozhodnutie.
V tomto prípade: Δtav = 52,5 ° C; prenos tepla rúr bude:
Prijmeme na inštaláciu dva radiátory po 12 sekciách.
Príklad 5. Určte typ konvektora pri projektovaných teplotách prívodnej vody tp a návrate na 85 a 60 ° C a vypočítanú spotrebu tepla miestnosti Qpom rovnajúcu sa 2 000 W. Zvyšok počiatočných údajov je uvedený v príklade 3: n = 0,3, p = 0,18.
V tomto prípade: Δtav = 52,5 ° C; prenos tepla rúr bude:
Potom
Je možné prijať na inštaláciu jeden nástenný konvektor "Santekhprom Super Auto" s menovitým tepelným tokom 3070 W. Konvektor KSK 20-3070k strednej hĺbky, napríklad s telesom ventilu z uhlovej ocele KTK-U1 a s uzatváracou časťou. Dĺžka krytu konvektora je 1273 mm, celková výška je 419 mm.
Je tiež možné inštalovať konvektor KS20-3030 od spoločnosti NBBK LLC s nominálnym tepelným tokom 3030 W a dĺžkou plášťa 1327 mm.
Príklad tepelného riešenia
Ako príklad výpočtu tepla slúži bežný 1-podlažný dom so štyrmi obytnými miestnosťami, kuchyňou, kúpeľňou, „zimnou záhradou“ a technickými miestnosťami.
Základ je vyrobený z monolitickej železobetónovej dosky (20 cm), vonkajšie steny sú betónové (25 cm) s omietkou, strecha je z drevených trámov, strecha je kovová a minerálna vlna (10 cm)
Vymenujme počiatočné parametre domu, potrebné pre výpočty.
Stavebné rozmery:
- výška podlahy - 3 m;
- malé okno z prednej a zadnej strany budovy 1470 * 1420 mm;
- veľké fasádne okno 2080 * 1420 mm;
- vchodové dvere 2000 * 900 mm;
- zadné dvere (východ na terasu) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.
Celková šírka budovy je 9,5 m2, dĺžka je 16 m2. Vykurované budú iba obývacie izby (4 ks), kúpeľňa a kuchyňa.
Ak chcete presne vypočítať tepelné straty na stenách z oblasti vonkajších stien, musíte odpočítať plochu všetkých okien a dverí - jedná sa o úplne iný typ materiálu s vlastným tepelným odporom
Začneme výpočtom plôch homogénnych materiálov:
- podlahová plocha - 152 m2;
- plocha strechy - 180 m2, s prihliadnutím na podkrovnú výšku 1,3 m a šírku behu - 4 m;
- plocha okna - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
- plocha dverí - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m2.
Plocha vonkajších stien bude 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m2.
Prejdime k výpočtu tepelných strát pre každý materiál:
- Qpol = S * ∆T * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
- Strešné okno = 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14 400 W;
- Qwindow = 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
- Qdoor = 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;
A tiež Qwall zodpovedá 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Súčet všetkých tepelných strát bude 19628,4 W.
Vo výsledku vypočítame výkon kotla: Рboiler = Qloss * Sheat_room * К / 100 = 19628,4 * (10,4 + 10,4 + 13,5 + 27,9 + 14,1 + 7,4) * 1,25 / 100 = 19628,4 * 83,7 * 1,25 / 100 = 20536,2 = 21 kW.
Vypočítame počet sekcií radiátora pre jednu z miestností. Pre všetkých ostatných sú výpočty rovnaké. Napríklad rohová miestnosť (ľavý, dolný roh diagramu) má 10,4 m2.
Preto 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.
Táto miestnosť vyžaduje 9 sekcií vykurovacieho telesa s tepelným výkonom 180 W.
Obrátime sa na výpočet množstva chladiacej kvapaliny v systéme - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litra. To znamená, že rýchlosť chladiacej kvapaliny bude: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) / 20=812,7 litra.
Vďaka tomu bude úplný obrat celého objemu chladiacej kvapaliny v systéme ekvivalentný 2,87-krát za hodinu.
Výber článkov o tepelnom výpočte pomôže určiť presné parametre prvkov vykurovacieho systému:
- Výpočet vykurovacieho systému súkromného domu: pravidlá a príklady výpočtu
- Tepelný výpočet budovy: špecifiká a vzorce na vykonávanie výpočtov + praktické príklady
Výpočet rebrovaného radiátora ako prvku výmenníka tepla s nútenou konvekciou.
Je prezentovaná technika na príklade procesora Intel Pentium4 Willamette 1,9 GHz a chladiča B66-1A vyrobeného spoločnosťou ADDA Corporation, ktorá popisuje postup výpočtu rebrovaných radiátorov určených na chladenie prvkov generujúcich teplo elektronických zariadení s nútenou konvekciou a plochým chladením povrchy s tepelným kontaktom s výkonom až 100 W. Táto technika umožňuje praktický výpočet moderných vysoko výkonných malých zariadení na odvod tepla a ich aplikáciu na celé spektrum rádioelektronických zariadení, ktoré potrebujú chladenie.
Parametre uvedené v počiatočných údajoch:
P
= 67 W, výkon rozptýlený chladeným prvkom;
qod
= 296 ° K, teplota média (vzduchu) v stupňoch Kelvina;
qpredtým
= 348 ° K, limitná teplota kryštálu;
qR
= nn ° K, priemerná teplota základne chladiča (vypočítaná počas výpočtu);
H
= 3 10-2 m, výška rebra chladiča v metroch;
d
= 0,8 10-3 m, hrúbka rebier v metroch;
b
= 1,5 10-3 m, vzdialenosť medzi rebrami;
lm
= 380 W / (m ° K), koeficient tepelnej vodivosti materiálu radiátora;
Ľ
= 8,3 10-2 m, veľkosť radiátora pozdĺž okraja v metroch;
B
= 6,9 10-2 m, veľkosť chladiča cez rebrá;
A
= 8 10-3 m, hrúbka základne radiátora;
V.
³ 2 m / s, rýchlosť vzduchu v kanáloch chladiča;
Z
= 27, počet rebier chladiča;
uR
= nn K, teplota prehriatia základne chladiča, sa počíta počas výpočtu;
eR
= 0,7, stupeň čiernoty radiátora.
Predpokladá sa, že zdroj tepla je umiestnený v strede radiátora.
Všetky lineárne rozmery sa merajú v metroch, teplota v Kelvinoch, výkon vo wattoch a čas v sekundách.
Konštrukcia vykurovacieho telesa a parametre potrebné na výpočty sú znázornené na obr.
Obrázok 1.
Postup výpočtu.
1. Určte celkovú plochu prierezu kanálov medzi rebrami podľa vzorca:
Sк = (Z - 1) · b · H [1]
Pre prijaté počiatočné údaje - Sk = (Z - 1) b H = (27-1) 1,5 10-3 3 10-2 = 1,1 10-3 m2
Pri centrálnej inštalácii ventilátora prúdi vzduch cez dva koncové povrchy a plocha prierezu kanálov sa zdvojnásobuje na 2,2 10-3 m2.
2. Nastavíme dve hodnoty teploty základne radiátora a vykonáme výpočet pre každú hodnotu:
qр = {353 (+ 80 ° С) a 313 (+ 40 ° С)}
Odtiaľ sa určuje teplota prehriatia pätky chladiča. uR
ohľadne životného prostredia.
uр = qр - qс [2]
Pre prvý bod, uр = 57 ° K, pre druhý, uр = 17 ° K.
3. Určte teplotu q
potrebné na výpočet Nusseltových (Nu) a Reynoldsových (Re) kritérií:
q = qс + P / (2 · V · S · r · C · r) [3]
Kde: qod
–
teplota okolitého vzduchu, prostredie,
V.
- rýchlosť vzduchu v kanáloch medzi rebrami vm / s;
Sdo
- celková plocha prierezu kanálov medzi rebrami v m2;
r
- hustota vzduchu pri teplote
q
Streda, v kg / m3,
q
porov = 0,5 (
qp +qod)
;
C.R
- tepelná kapacita vzduchu pri teplote
q
Stred, v J / (kg x ° K);
P
- výkon rozptýlený radiátorom.
Pre prijaté počiatočné údaje - q = qс + P / (2 V Sk r Cр) = 296 K + 67 / (2 2 m / s 1,1 10-3m2 1,21 1005) = 302, 3 ° C (29,3 ° C)
* Hodnota pre daný rebrovaný chladič s inštaláciou centrálneho ventilátora, V.
z výpočtov 1,5 - 2,5 m / s (pozri prílohu 2), z publikácií [L.3] asi 2 m / s. Pre krátke rozširujúce sa kanály, ako napríklad chladič Golden Orb, môže rýchlosť chladiaceho vzduchu dosiahnuť 5 m / s.
4. Určte hodnoty Reynoldsových a Nusseltových kritérií potrebných na výpočet súčiniteľa prechodu tepla rebier chladiča:
Re = V · L / n [4]
Kde: n
- koeficient kinematickej viskozity vzduchu pri
qod,m2/ od
z prílohy 1, tabuľky 1.
Pre prijaté počiatočné údaje - Re = VL / n = 2 8,3 10-2 / 15,8 10-6 = 1,05 104
Nu = 0,032 Re 0,8 [5]
Pre prijaté počiatočné údaje - Nu = 0,032 Re 0,8 = 0,032 (2,62 104) 0,8 = 52,8
5. Určite koeficient konvekčného prenosu tepla medzi lamelami chladiča:
ado
=Nu·lv/
D W / (m
2
K) [6]
Kde, l
- koeficient tepelnej vodivosti vzduchu (W / (m deg)), pri
qod
z prílohy 1, tabuľky1.
Pre prijaté počiatočné údaje - ak = Nu · lv / L = 52,8 · 2,72 10-2 / 8,3 10-2 = 17,3
6. Určte pomocné koeficienty:
m = (2 · ak / lm · d) 1/2 [7]
určíme hodnotu mh a dotyčnicu hyperbolického th (mh).
Pre prijaté počiatočné údaje - m = (2 ak / lm d) 1/2 = (2 17,3 / (380 0,8 10-3)) 1/2 = 10,6
Pre prijaté počiatočné údaje - m · H = 10,6 · 3 10-2 = 0,32; th (mH) = 0,31
7. Určte množstvo tepla vydávaného prúdením z rebier chladiča:
Prc = Z · lm · m · S · r · th (m · H) [8]
Kde: Z
- počet rebier;
lm
= koeficient tepelnej vodivosti kovu chladiča, W / (m
·
° K);
m
- pozri vzorec 7;
SR
- plocha prierezu lamely chladiča, m2,
Sр = L · d [9]
uR
- teplota prehriatia podstavca chladiča.
Sp = L d = 8,3 10-2 0,8 10-3 = 6,6 10-5 m2
Prk = Z · lm · m · S · r · th (m · H) = 27 · 380 · 10,6 · 6,6 10-5 · 57 · 0,31 = 127 W.
8. Určte priemernú teplotu rebier chladiča:
qср = (qр / 2) [1 + 1 / ch (m · H)] [10]
Kde: ch
(mH)
- kosínus je hyperbolický.
Pre prijaté počiatočné údaje - qср = (qр / 2) [1 + 1 / ch (m · H)] = (353/2) [1 + 1 / 1,05] = 344 ° K (71 ° С)
* Veľkosť hyperbolického tangensu a kosínu sa počíta na strojárskej kalkulačke postupným vykonaním operácií „hyp“ a „tg“ alebo „cos“.
9. Určte súčiniteľ prechodu sálavého tepla:
al = eр · f (qср, qс) · j [11]
f (qср, qс) = 0,23 [5 10-3 (qср + qс)] 3
Pre prijaté počiatočné údaje - f (qcr, qc) = 0,23 [5 10-3 (qcr + qc)] 3 = 0,23 [5 10-3 (335 + 296)] 3 = 7,54
Koeficient ožiarenia:
j = b / (b + 2 h)
j = b / (b + 2H) = 1,5 10-3 / (1,5 10-3 + 3 10-2) = 0,048
al = eрf (qav, qc) j = 0,7 x 7,54 x 0,048 = 0,25 W / m2 K
10. Určte povrch sálavého tepelného toku:
Sl = 2 L [(Z -1) · (b + d) + d] +2 H · L · Z (m2) [12]
Pre prijaté počiatočné údaje - Sl = 2 L [(Z -1) · (b + d) + d] +2 H · L · Z = 0,1445 m2
11. Určte množstvo tepla vydávaného žiarením:
Pl = al · Sl (qav - qc) [13]
Pre prijaté počiatočné údaje - Pl = alSl (qav - qc) = 0,25 0,1445 (344 - 296) = 1,73 W
12. Celkové množstvo tepla odovzdaného radiátorom pri danej teplote radiátora qр = 353K:
P = Prk + Pl [14]
Pre prijaté počiatočné údaje - P = Prk + Pl = 127 + 1,73 = 128,7 W.
13. Opakujeme výpočty pre teplotu chladiča q
p = 313K a vynesieme tepelnú charakteristiku vypočítaného žiariča do dvoch bodov. Pre tento bod je P = 38 W. Tu sa pozdĺž vertikálnej osi ukladá množstvo tepla vydávaného radiátorom
PR
a vodorovná teplota chladiča je
qR
.
Obrázok 2
Z výsledného grafu určíme pre daný výkon 67W, qR
= 328 ° K alebo 55 ° C.
14. Podľa tepelnej charakteristiky radiátora určíme, že pre daný výkon PR
= 67 W, teplota chladiča
qR
= 328,5 ° C. Teplota prehriatia chladiča
uR
sa dá určiť vzorcom 2.
Rovná sa uр = qр - qс = 328 - 296 = 32 ° K.
15. Stanovte teplotu kryštálu a porovnajte ju s medznou hodnotou stanovenou výrobcom
qdo
=q
p + P (
r
ks +
r
pr) ° K = 328 + 67 (0,003 + 0,1) = 335 (62 ° C), [15]
Kde:
qR
–
teplota základne radiátora pre daný návrhový bod,
R
- výsledok výpočtu podľa vzorca 14,
r
pc - tepelný odpor skrinky procesora - kryštál, pre tento zdroj tepla je 0,003 K / W
r
pr - tepelný odpor puzdra-radiátora pre daný zdroj tepla sa rovná 0,1 K / W (s tepelne vodivou pastou).
Získaný výsledok je pod maximálnou teplotou stanovenou výrobcom a blíži sa k údajom [L.2] (asi 57 ° C). V tomto prípade je teplota prehriatia kryštálu vzhľadom na okolitý vzduch pri vyššie uvedených výpočtoch 32 ° C a pri [L.2] 34 ° C.
Všeobecne platí, že tepelný odpor medzi dvoma plochými povrchmi pri použití spájok, pást a lepidiel:
r =
d
do
lk-1
·
Scont
-1
[16]
Kde: d
k je hrúbka medzery medzi radiátorom a plášťom chladenej jednotky vyplnenej teplovodným materiálom vm,
ldo
- koeficient tepelnej vodivosti tepelne vodivého materiálu v medzere W / (m K),
Spokr
Je plocha kontaktnej plochy v m2.
Približná hodnota rcr s dostatočným utiahnutím a bez tesnení a mazív je
rcr = 2,2 / Scont
Pri použití pást klesá tepelný odpor asi dvakrát.
16. Porovnaj qdo
od
qpredtým
, dostali sme radiátor poskytujúci
qdo
= 325 ° K, menej
qpredtým=
348 ° K, - daný radiátor poskytuje tepelný režim jednotky s rezervou.
17. Určte tepelný odpor vypočítaného chladiča:
r =
u
R
/ P (° K / W) [17]
r = ur / P (° / W) = 32/67 = 0,47 ° / W
Zistenia:
Vypočítaný výmenník tepla poskytuje odvod tepelného výkonu 67 W pri okolitej teplote do 23 ° C, zatiaľ čo teplota kryštálu 325 ° K (62 ° C) nepresahuje 348 ° K (75 ° C) prípustná pre tento procesor.
Použitie špeciálnej povrchovej úpravy na zvýšenie výkonu tepelnej energie žiarením pri teplotách do 50 ° C sa ukázalo ako neúčinné a nemožno ho odporúčať, pretože nie je povinný nahradiť trovy konania.
Bol by som rád, keby vám tento materiál pomohol nielen vypočítať a vyrobiť moderný malý vysoko efektívny výmenník tepla, podobný tým, ktoré sa bežne používajú v počítačovej technike, ale aj kompetentne rozhodovať o použití týchto zariadení v súvislosti s vašimi úlohami .
Konštanty pre výpočet výmenníka tepla.
stôl 1
| qs, K. (° C) | l *10-2 W / (m K) | n * 10 6 m 2 / s | Priemer J / (kg * K) | r , kg / m 2 |
| 273 (0) td> | 2,44 | 13,3 | 1005 | 1,29 |
| 293 (20) | 2,59 | 15,1 | 1005 | 1,21 |
| 333 (60) | 2,9 | 19 | 1005 | 1,06 |
| 373 (100) | 3,21 | 23,1 | 1009 | 0,95 |
Hodnoty konštánt pre stredné teploty, v prvej aproximácii, je možné získať vynesením grafov funkcií pre teploty uvedené v prvom stĺpci.
Dodatok 2.
Výpočet rýchlosti pohybu vzduchu chladiaceho radiátor.
Rýchlosť pohybu chladiacej kvapaliny pri nútenej konvekcii v plynoch:
V = Gv / Sk
Kde: Gv je objemový prietok chladiacej kvapaliny (pre ventilátor 70x70, Sp = 30 cm2, 7 lopatiek, Rem = 2,3 W, w = 3500 ot./min., Gv = 0,6-0,8 m3 / min. Alebo v skutočnosti 0, 2 -0,3 alebo V = 2 m / s),
Sк - priečna plocha kanála voľná pre prechod.
Ak vezmeme do úvahy, že prietoková plocha ventilátora je 30 cm2 a plocha kanálov chladiča je 22 cm2, je určená rýchlosť fúkania vzduchu nižšia a bude sa rovnať:
V = Gv / S = 0,3 m3
/ min / 2,2 10
-3
m
2
= 136 m / min = 2,2 m / s.
Pre výpočty berieme 2 m / s.
Literatúra:
- Príručka dizajnéra CEA, vyd. RG Varlamov, M, sovietsky rozhlas, 1972;
- Príručka dizajnéra REA, red., RG Varlamov, M, Soviet Radio, 1980;
- https://www.ixbt.com/cpu/, Chladiče pre zásuvku 478, jar - leto 2002, Vitaly Krinitsin
, Publikované - 29. júla 2002;
- https://www.ixbt.com/cpu/, Meranie rýchlostí vzduchu za chladiacimi ventilátormi a chladičmi, Alexander Tsikulin, Alexey Rameykin, zverejnené - 30. augusta 2002.
pripravené v roku 2003 na základe materiálov L.1 a 2
Sorokin A.D.
Túto techniku si môžete stiahnuť vo formáte PDF tu.
Presný výpočet tepelného výkonu
Na tento účel sa používajú korekčné faktory:
- K1 závisí od typu okien. Dvojkomorové okná s dvojitým zasklením zodpovedajú 1, bežné zasklenie - 1,27, trojkomorové okno - 0,85;
- K2 ukazuje stupeň tepelnej izolácie stien. Je v rozmedzí od 1 (penobetón) do 1,5 pre betónové bloky a 1,5 tehly;
- K3 odráža pomer medzi plochou okien a podlahou. Čím viac okenných rámov je, tým väčšie sú tepelné straty. Pri 20% zasklení je koeficient 1 a pri 50% sa zvyšuje na 1,5;
- K4 závisí od minimálnej teploty mimo budovy počas vykurovacej sezóny. Teplota -20 ° C sa berie ako jednotka a potom sa každých 5 stupňov pridá alebo odčíta 0,1;
- K5 zohľadňuje počet vonkajších stien. Koeficient pre jednu stenu je 1, ak sú dve alebo tri, potom je 1,2, keď štyri - 1,33;
- K6 odráža typ miestnosti, ktorá sa nachádza nad určitou miestnosťou. Ak je na poschodí obytné poschodie, hodnota korekcie je 0,82, teplé podkrovie - 0,91, studené podkrovie - 1,0;
- K7 - závisí od výšky stropov. Pre výšku 2,5 metra je to 1,0 a pre 3 metre - 1,05.
Keď sú známe všetky korekčné faktory, vypočíta sa výkon vykurovacieho systému pre každú miestnosť pomocou vzorca:
Tepelný výpočet miestnosti a budovy ako celku, vzorec tepelných strát
Tepelný výpočet
Pred výpočtom vykurovacieho systému pre váš dom teda musíte zistiť niektoré údaje, ktoré sa týkajú samotnej budovy.
Z projektu domu sa dozviete rozmery vykurovaných priestorov - výška stien, plocha, počet okenných a dverných otvorov, ako aj ich rozmery. Ako sa nachádza dom vo vzťahu k svetovým stranám. Dajte pozor na priemerné zimné teploty vo vašej oblasti. Z akého materiálu je postavená samotná budova?
Osobitná pozornosť sa venuje vonkajším stenám. Nezabudnite určiť komponenty od podlahy po zem, ktoré zahŕňajú základ budovy. To isté platí pre vrchné prvky, to znamená strop, strechu a dosky.
Práve tieto parametre konštrukcie vám umožnia pristúpiť k hydraulickému výpočtu. Zmierte sa s tým, že všetky vyššie uvedené informácie sú k dispozícii, takže by nemali byť problémy s ich zhromažďovaním.
Komplexný výpočet tepelného zaťaženia
Okrem teoretického riešenia otázok týkajúcich sa tepelného zaťaženia sa pri návrhu realizuje aj množstvo praktických opatrení. Komplexné tepelnotechnické prieskumy zahŕňajú termografiu všetkých stavebných konštrukcií vrátane stropov, stien, dverí, okien. Vďaka tejto práci je možné určiť a zaznamenať rôzne faktory, ktoré ovplyvňujú tepelné straty domu alebo priemyselnej budovy.
Tepelné prieskumy poskytujú najspoľahlivejšie údaje o tepelnom zaťažení a tepelných stratách pre konkrétnu budovu za určité časové obdobie. Praktické opatrenia umožňujú jasne preukázať, čo teoretické výpočty nemôžu ukázať - problémové oblasti budúcej štruktúry.
Zo všetkého vyššie uvedeného môžeme vyvodiť záver, že výpočty tepelných zaťažení pre zásobovanie teplou vodou, vykurovanie a vetranie, podobne ako hydraulický výpočet vykurovacieho systému, sú veľmi dôležité a určite by sa mali vykonať pred začiatkom usporiadania vo vašom vlastnom dome alebo v zariadení na iný účel. Ak je prístup k práci vykonaný správne, bude zabezpečená bezporuchová funkcia vykurovacej konštrukcie a bez ďalších nákladov.
Video príklad výpočtu tepelného zaťaženia vykurovacieho systému budovy:
