Tính toán bộ tản nhiệt dạng vây như một phần tử của bộ trao đổi nhiệt với đối lưu cưỡng bức.

Thiết kế và tính toán nhiệt của một hệ thống sưởi ấm là một giai đoạn bắt buộc trong việc bố trí hệ thống sưởi ấm cho một ngôi nhà. Nhiệm vụ chính của các hoạt động tính toán là xác định các thông số tối ưu của lò hơi và hệ thống tản nhiệt.

Đồng ý, thoạt nhìn có vẻ như chỉ có kỹ sư mới có thể tính toán kỹ thuật nhiệt. Tuy nhiên, không phải mọi thứ đều phức tạp như vậy. Biết được thuật toán của các hành động, nó sẽ tự thực hiện các phép tính cần thiết một cách độc lập.

Bài báo mô tả chi tiết quy trình tính toán và cung cấp tất cả các công thức cần thiết. Để hiểu rõ hơn, chúng tôi đã chuẩn bị một ví dụ về tính toán nhiệt cho một ngôi nhà riêng.

Các chỉ tiêu về chế độ nhiệt độ của cơ sở

Trước khi thực hiện bất kỳ tính toán nào về các tham số của hệ thống, tối thiểu cần phải biết thứ tự của các kết quả mong đợi, cũng như có sẵn các đặc tính chuẩn hóa của một số giá trị bảng, mà phải được thay thế trong công thức hoặc được họ hướng dẫn.

Sau khi thực hiện tính toán các tham số với các hằng số như vậy, người ta có thể chắc chắn về độ tin cậy của tham số động hoặc hằng được tìm kiếm của hệ thống.

Đối với các cơ sở cho các mục đích khác nhau, có các tiêu chuẩn tham khảo về chế độ nhiệt độ của các cơ sở dân cư và phi dân cư. Các tiêu chuẩn này được lưu giữ trong cái gọi là GOST.

Đối với hệ thống sưởi ấm, một trong những thông số toàn cầu này là nhiệt độ phòng, nhiệt độ này phải không đổi bất kể mùa và điều kiện môi trường xung quanh.

Theo quy định của tiêu chuẩn và quy tắc vệ sinh, có sự khác biệt về nhiệt độ so với mùa hè và mùa đông. Hệ thống điều hòa không khí chịu trách nhiệm về chế độ nhiệt độ của căn phòng vào mùa hè, nguyên tắc tính toán của nó được mô tả chi tiết trong bài viết này.

Nhưng nhiệt độ phòng vào mùa đông được cung cấp bởi hệ thống sưởi ấm. Do đó, chúng tôi quan tâm đến các phạm vi nhiệt độ và dung sai của chúng đối với độ lệch trong mùa đông.

Hầu hết các văn bản quy định đều quy định các phạm vi nhiệt độ sau đây cho phép một người thoải mái trong phòng.

Đối với mặt bằng không phải để ở thuộc loại văn phòng có diện tích đến 100 m2:

• 22-24 ° C - nhiệt độ không khí tối ưu;
• 1 ° C - dao động cho phép.

Đối với mặt bằng dạng văn phòng có diện tích trên 100 m2, nhiệt độ từ 21-23 ° C. Đối với các cơ sở không phải dân cư thuộc loại hình công nghiệp, phạm vi nhiệt độ khác nhau rất nhiều tùy thuộc vào mục đích của cơ sở và các tiêu chuẩn bảo hộ lao động đã được thiết lập.

Mỗi người có nhiệt độ phòng thoải mái riêng. Có người thích trong phòng thật ấm áp, ai đó cảm thấy thoải mái khi căn phòng mát mẻ - tất cả đều khá cá nhân

Còn đối với các khu nhà ở: căn hộ, nhà riêng, tư dinh,… có những khoảng nhiệt độ nhất định, có thể điều chỉnh tùy theo ý muốn của người ở.

Chưa hết, đối với mặt bằng cụ thể của một căn hộ và một ngôi nhà, chúng tôi có:

• 20-22 ° C - phòng khách, bao gồm cả phòng trẻ em, dung sai ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - nhà bếp, nhà vệ sinh, dung sai ± 2 ° С;
• 24-26 ° C - phòng tắm, vòi hoa sen, hồ bơi, dung sai ± 1 ° С;
• 16-18 ° C - hành lang, hành lang, cầu thang, nhà kho, dung sai + 3 ° С

Điều quan trọng cần lưu ý là có một số thông số cơ bản khác ảnh hưởng đến nhiệt độ trong phòng và bạn cần tập trung vào khi tính toán hệ thống sưởi: độ ẩm (40-60%), nồng độ oxy và carbon dioxide trong không khí. (250: 1), tốc độ chuyển động của khối khí (0,13-0,25 m / s), v.v.

Cơ chế truyền nhiệt trong tính toán bộ trao đổi nhiệt

Quá trình truyền nhiệt được thực hiện thông qua ba kiểu truyền nhiệt chính. Đó là sự đối lưu, dẫn nhiệt và bức xạ.

Trong các quá trình trao đổi nhiệt diễn ra theo nguyên lý của cơ chế dẫn nhiệt, quá trình truyền nhiệt xảy ra là sự truyền năng lượng của dao động đàn hồi của các phân tử, nguyên tử. Năng lượng này được truyền từ nguyên tử này sang nguyên tử khác theo chiều hướng giảm dần.

Khi tính toán các thông số của sự truyền nhiệt theo nguyên lý dẫn nhiệt, người ta sử dụng định luật Fourier:

Để tính toán lượng nhiệt, dữ liệu về thời gian của dòng chảy, diện tích bề mặt, gradient nhiệt độ và cả về hệ số dẫn nhiệt được sử dụng. Gradient nhiệt độ được hiểu là sự thay đổi hướng truyền nhiệt trên một đơn vị chiều dài.

Hệ số dẫn nhiệt được hiểu là tốc độ truyền nhiệt, tức là nhiệt lượng truyền qua một đơn vị bề mặt trên một đơn vị thời gian.

Bất kỳ tính toán nhiệt nào cũng tính đến kim loại có hệ số dẫn nhiệt cao nhất. Các chất rắn khác nhau có tỷ lệ thấp hơn nhiều. Và đối với chất lỏng, con số này, theo quy luật, thấp hơn con số của bất kỳ chất rắn nào.

Khi tính toán các bộ trao đổi nhiệt, nơi truyền nhiệt từ môi trường này sang môi trường khác đi qua tường, phương trình Fourier cũng được sử dụng để thu được dữ liệu về lượng nhiệt truyền. Nó được tính bằng nhiệt lượng truyền qua một mặt phẳng có bề dày vô số:.

Nếu chúng ta tích hợp các chỉ số về sự thay đổi nhiệt độ dọc theo độ dày của tường, chúng ta nhận được

Dựa trên điều này, nó chỉ ra rằng nhiệt độ bên trong bức tường giảm theo quy luật của một đường thẳng.

Cơ chế truyền nhiệt đối lưu: tính toán

Một cơ chế truyền nhiệt khác là đối lưu. Đây là sự truyền nhiệt theo thể tích của môi trường thông qua chuyển động lẫn nhau của chúng. Trong trường hợp này, sự truyền nhiệt từ môi chất vào tường và ngược lại, từ vách sang môi trường công tác được gọi là sự truyền nhiệt. Để xác định nhiệt lượng được truyền, người ta sử dụng định luật Newton

Trong công thức này, a là hệ số truyền nhiệt. Với chuyển động hỗn loạn của môi chất làm việc, hệ số này phụ thuộc vào nhiều đại lượng bổ sung:

• các thông số vật lý của chất lỏng, cụ thể là nhiệt dung, độ dẫn nhiệt, tỷ trọng, độ nhớt;
• các điều kiện để rửa bề mặt truyền nhiệt bằng chất khí hoặc chất lỏng, đặc biệt là tốc độ của chất lỏng, hướng của nó;
• các điều kiện không gian giới hạn dòng chảy (chiều dài, đường kính, hình dạng bề mặt, độ nhám của nó).

Do đó, hệ số truyền nhiệt là một hàm của nhiều đại lượng, được biểu diễn trong công thức

Phương pháp phân tích chiều cho phép người ta suy ra mối quan hệ hàm số giữa các tiêu chí tương tự đặc trưng cho sự truyền nhiệt với dòng chảy rối trong các đường ống trơn, thẳng và dài.

Điều này được tính bằng công thức.

Hệ số truyền nhiệt trong tính toán bộ trao đổi nhiệt

Trong công nghệ hóa học, thường xảy ra các trường hợp trao đổi nhiệt năng giữa hai chất lỏng thông qua vách ngăn. Quá trình trao đổi nhiệt trải qua ba giai đoạn. Thông lượng nhiệt đối với quá trình ở trạng thái ổn định không thay đổi.

Thực hiện tính thông lượng nhiệt truyền từ môi chất làm việc thứ nhất sang tường, qua thành bề mặt truyền nhiệt rồi từ tường sang môi trường làm việc thứ hai.

Theo đó, ba công thức được sử dụng để tính toán:

Theo kết quả của nghiệm chung của các phương trình, chúng ta thu được

Số lượng

và có hệ số truyền nhiệt.

Tính toán chênh lệch nhiệt độ trung bình

Khi lượng nhiệt cần thiết đã được xác định bằng cách sử dụng cân bằng nhiệt, cần tính bề mặt trao đổi nhiệt (F).

Khi tính toán bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết, phương trình tương tự được sử dụng như trong các tính toán trước đây:

Trong hầu hết các trường hợp, nhiệt độ của môi trường làm việc sẽ thay đổi trong quá trình trao đổi nhiệt. Điều này có nghĩa là sự chênh lệch nhiệt độ sẽ thay đổi dọc theo bề mặt trao đổi nhiệt. Do đó, sự chênh lệch nhiệt độ trung bình được tính toán.Và do thực tế là sự thay đổi nhiệt độ không phải là tuyến tính, sự khác biệt về lôgarit được tính. Ngược lại với dòng chảy thẳng, với dòng phương tiện làm việc ngược chiều, diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết phải nhỏ hơn. Nếu cả hai dòng trực tiếp và dòng ngược được sử dụng trong cùng một hành trình của bộ trao đổi nhiệt, thì chênh lệch nhiệt độ được xác định dựa trên tỷ lệ.

Tính toán tổn thất nhiệt trong nhà

Theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học (vật lý học), không có sự truyền năng lượng tự phát từ các vật thể nhỏ hoặc vĩ mô ít được đốt nóng hơn. Một trường hợp đặc biệt của định luật này là sự “cố gắng” để tạo ra sự cân bằng nhiệt độ giữa hai hệ thống nhiệt động lực học.

Ví dụ, hệ thống thứ nhất là môi trường có nhiệt độ -20 ° C, hệ thống thứ hai là tòa nhà có nhiệt độ bên trong + 20 ° C. Theo quy luật trên, hai hệ thống này sẽ cố gắng cân bằng thông qua việc trao đổi năng lượng. Điều này sẽ xảy ra với sự trợ giúp của thất thoát nhiệt từ hệ thống thứ hai và làm mát trong hệ thống đầu tiên.

Có thể nói rõ ràng rằng nhiệt độ môi trường phụ thuộc vào vĩ độ mà ngôi nhà riêng nằm ở đó. Và sự chênh lệch nhiệt độ ảnh hưởng đến lượng nhiệt rò rỉ từ tòa nhà (+)

Tổn thất nhiệt là sự giải phóng nhiệt (năng lượng) không tự chủ từ một số vật thể (ngôi nhà, căn hộ). Đối với một căn hộ thông thường, quá trình này không quá “đáng chú ý” so với nhà riêng, vì căn hộ nằm bên trong tòa nhà và “liền kề” với các căn hộ khác.

Trong nhà riêng, nhiệt “thoát ra” ở mức độ này hay mức độ khác qua các bức tường bên ngoài, sàn nhà, mái nhà, cửa sổ và cửa ra vào.

Biết được lượng nhiệt thất thoát đối với các điều kiện thời tiết bất lợi nhất và đặc điểm của các điều kiện này, có thể tính toán công suất của hệ thống sưởi với độ chính xác cao.

Vì vậy, lượng nhiệt rò rỉ từ tòa nhà được tính theo công thức sau:

Q = Qfloor + Qwall + Qwindow + Qroof + Qdoor +… + QiỞ đâu

Qi - thể tích nhiệt mất đi từ sự xuất hiện đồng nhất của vỏ công trình.

Mỗi thành phần của công thức được tính theo công thức:

Q = S * ∆T / RỞ đâu

• Q - rò rỉ nhiệt, V;
• S - diện tích của một loại cấu trúc cụ thể, sq. m;
• ∆T - chênh lệch nhiệt độ giữa không khí xung quanh và không khí trong nhà, ° C;
• R - khả năng chịu nhiệt của một loại kết cấu nhất định, m2 * ° C / W.

Nên lấy chính giá trị của độ bền nhiệt đối với các vật liệu hiện có trong bảng phụ.

Ngoài ra, khả năng chịu nhiệt có thể đạt được bằng cách sử dụng tỷ lệ sau:

R = d / kỞ đâu

• R - điện trở nhiệt, (m2 * K) / W;
• k - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, W / (m2 * K);
• d Là độ dày của vật liệu này, m.

Trong những ngôi nhà cũ có kết cấu mái ẩm ướt, hiện tượng rò rỉ nhiệt xảy ra qua đỉnh của tòa nhà, cụ thể là qua mái nhà và tầng áp mái. Tiến hành các biện pháp chống nóng trần nhà hoặc cách nhiệt mái tôn sẽ giải quyết được vấn đề này.

Nếu bạn cách nhiệt không gian áp mái và mái nhà, thì tổng lượng nhiệt thất thoát từ ngôi nhà có thể giảm đáng kể.

Có một số dạng thất thoát nhiệt khác trong nhà thông qua các vết nứt trên kết cấu, hệ thống thông gió, máy hút mùi nhà bếp, mở cửa sổ và cửa ra vào. Nhưng sẽ không có ý nghĩa gì nếu tính đến khối lượng của chúng, vì chúng chỉ chiếm không quá 5% tổng số chỗ rò rỉ nhiệt chính.

Kiểm tra hình ảnh nhiệt của mạng sưởi

Việc tính toán tổn thất nhiệt trong các mạng lưới sưởi đã được bổ sung bằng một khảo sát ảnh nhiệt.

Kiểm tra hình ảnh nhiệt của mạng lưới sưởi ấm giúp phát hiện các khuyết tật cục bộ trong đường ống và lớp cách nhiệt để sửa chữa hoặc thay thế tiếp theo.

Lớp cách nhiệt của đường ống có vật mang nhiệt bị hư hỏng. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 59,3 ° C

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 54,5 ° C

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 56,2 ° C

Lớp cách nhiệt của đường ống có vật mang nhiệt bị hư hỏng.Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 66,3 ° C

Mở các đoạn đường ống không có lớp cách nhiệt.

Mở các đoạn đường ống không có lớp cách nhiệt.

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát.

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 62,5 ° C

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 63,2 ° C

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 63,8 ° C

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 66,5 ° C

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 63,5 ° C

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 69,5 ° C

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 62,2 ° C

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát. Nhiệt độ tối đa ở các khu vực mở là 52,0 ° C

Mở các đoạn đường ống không có lớp cách nhiệt. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 62,4 ° C

Phá hủy một phần khả năng cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát dưới tác động của môi trường.

Tìm hiểu về khảo sát hệ thống cấp nước.

Phá hủy một phần khả năng cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát dưới tác động của môi trường.

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 67,6 ° C

Phá hủy một phần lớp cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát. Nhiệt độ tối đa trong các khu vực mở là 58,8 ° C

Phá hủy một phần khả năng cách nhiệt của đường ống bằng chất làm mát dưới tác động của môi trường.

Xác định sản lượng lò hơi

Để duy trì sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường và nhiệt độ bên trong ngôi nhà, cần có một hệ thống sưởi ấm tự động để duy trì nhiệt độ mong muốn trong mỗi phòng của ngôi nhà riêng.

Cơ sở của hệ thống sưởi là các loại nồi hơi khác nhau: nhiên liệu lỏng hoặc rắn, điện hoặc khí.

Lò hơi là đơn vị trung tâm của hệ thống sưởi ấm tạo ra nhiệt. Đặc tính chính của lò hơi là công suất của nó, cụ thể là tốc độ chuyển đổi nhiệt lượng trên một đơn vị thời gian.

Sau khi thực hiện các tính toán về tải nhiệt để sưởi ấm, chúng ta sẽ có được công suất định mức cần thiết của lò hơi.

Đối với một căn hộ nhiều phòng thông thường, công suất lò hơi được tính thông qua diện tích và công suất cụ thể:

Rboiler = (Sroom * Rudelnaya) / 10Ở đâu

• S phòng- tổng diện tích của căn phòng được sưởi ấm;
• Rudellnaya- mật độ công suất so với điều kiện khí hậu.

Nhưng công thức này không tính đến tổn thất nhiệt, lượng nhiệt này đủ trong một ngôi nhà riêng.

Có một mối quan hệ khác có tính đến thông số này:

Рboiler = (Qloss * S) / 100Ở đâu

• Rkotla- công suất nồi hơi;
• Qloss- mất nhiệt;
• S - khu vực sưởi ấm.

Công suất định mức của lò hơi phải được tăng lên. Kho dự trữ là cần thiết nếu bạn định sử dụng nồi hơi để đun nước cho phòng tắm và nhà bếp.

Trong hầu hết các hệ thống sưởi ấm cho nhà riêng, nên sử dụng một bình giãn nở, trong đó nguồn cung cấp chất làm mát sẽ được lưu trữ. Mỗi ngôi nhà riêng đều cần cung cấp nước nóng

Để cung cấp năng lượng dự trữ cho lò hơi, hệ số an toàn K phải được thêm vào công thức cuối cùng:

Рboiler = (Qloss * S * K) / 100Ở đâu

ĐẾN - sẽ bằng 1,25, tức là công suất lò hơi ước tính sẽ tăng thêm 25%.

Do đó, sức mạnh của lò hơi giúp duy trì nhiệt độ không khí tiêu chuẩn trong các phòng của tòa nhà, cũng như có lượng nước nóng ban đầu và bổ sung trong nhà.

Mô tả ngắn gọn về mạng lưới sưởi

Để trang trải các chất tải nhiệt, một nhà lò hơi sản xuất và sưởi ấm được sử dụng, nhiên liệu chính là khí đốt tự nhiên.

Phòng nồi hơi phát điện

• hơi nước cho nhu cầu công nghệ - quanh năm
• nước nóng cho nhu cầu sưởi ấm - trong mùa sưởi ấm và
• cung cấp nước nóng quanh năm.
• Dự án cung cấp cho hoạt động của mạng lưới sưởi ấm theo lịch trình nhiệt độ 98/60 độ. TỪ.

Sơ đồ kết nối hệ thống sưởi ấm là phụ thuộc.

Các mạng lưới sưởi, cung cấp truyền nhiệt cho nhu cầu sưởi ấm toàn bộ ngôi làng và cung cấp nước nóng cho phần hữu ngạn của nó, được lắp đặt trên mặt đất và dưới lòng đất.

Mạng lưới sưởi ấm bị phân tán, cụt.

Mạng lưới sưởi ấm được đưa vào sử dụng vào năm 1958. Việc xây dựng tiếp tục cho đến năm 2007.

Cách nhiệt hoàn thành

• thảm bằng bông thủy tinh dày 50 mm, có lớp phủ bằng vật liệu cuộn,
• Bọt polystyrene ép đùn loại TERMOPLEKS dày 40 mm, với một lớp bao phủ là tấm mạ kẽm và polyethylene mở rộng dày 50 mm.

Trong quá trình vận hành, một số đoạn của mạng lưới sưởi đã được sửa chữa với việc thay thế các đường ống và vật liệu cách nhiệt.

Các tính năng của việc lựa chọn bộ tản nhiệt

Bộ tản nhiệt, tấm nền, hệ thống sưởi dưới sàn, bộ đối lưu, v.v. là những thành phần tiêu chuẩn để cung cấp nhiệt trong phòng. Các bộ phận phổ biến nhất của hệ thống sưởi là bộ tản nhiệt.

Tản nhiệt là một cấu trúc kiểu mô-đun rỗng đặc biệt được làm bằng hợp kim tản nhiệt cao. Nó được làm từ thép, nhôm, gang, gốm sứ và các hợp kim khác. Nguyên lý hoạt động của bộ tản nhiệt làm giảm bức xạ năng lượng từ chất làm mát vào không gian của phòng thông qua các “cánh hoa”.

Một bộ tản nhiệt làm nóng bằng nhôm và lưỡng kim đã thay thế các bộ tản nhiệt lớn bằng gang. Dễ sản xuất, tản nhiệt cao, cấu tạo và thiết kế tốt đã khiến sản phẩm này trở thành một công cụ phổ biến và rộng rãi để tản nhiệt trong nhà.

Có một số phương pháp để tính toán bộ tản nhiệt sưởi ấm trong phòng. Danh sách các phương pháp dưới đây được sắp xếp theo thứ tự tăng độ chính xác tính toán.

Các tùy chọn tính toán:

1. Theo khu vực... N = (S * 100) / C, trong đó N là số phần, S là diện tích của căn phòng (m2), C là truyền nhiệt của một phần của bộ tản nhiệt (W, lấy từ các hộ chiếu đó hoặc chứng chỉ sản phẩm), 100 W là lưu lượng nhiệt cần thiết để sưởi ấm 1 m2 (giá trị thực nghiệm). Câu hỏi đặt ra: làm thế nào để tính đến chiều cao của trần của căn phòng?
2. Bởi âm lượng... N = (S * H ​​* 41) / C, trong đó N, S, C - tương tự. H là chiều cao của phòng, 41 W là nhiệt lượng cần cung cấp để đốt nóng 1 m3 (giá trị thực nghiệm).
3. Theo tỷ lệ cược... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, trong đó N, S, C và 100 tương tự nhau. k1 - có tính đến số lượng buồng trong đơn vị kính của cửa sổ trong phòng, k2 - cách nhiệt của tường, k3 - tỷ lệ giữa diện tích cửa sổ với diện tích phòng, k4 - nhiệt độ hạ nhiệt trung bình trong tuần lạnh nhất của mùa đông, k5 - số bức tường bên ngoài của căn phòng ("đi ra ngoài" đường phố), k6 - loại phòng trên cùng, k7 - chiều cao trần.

Đây là cách chính xác nhất để tính số phần. Đương nhiên, kết quả tính toán phân số luôn được làm tròn đến số nguyên tiếp theo.

Các quy định chung

Bất kỳ phương pháp tính toán đơn giản nào cũng có sai số khá lớn. Tuy nhiên, từ quan điểm thực tế, điều quan trọng là chúng ta phải đảm bảo sản lượng nhiệt đủ đảm bảo. Nếu nó trở nên cần thiết hơn ngay cả vào đỉnh điểm của cái lạnh mùa đông, vậy thì sao?

Ở căn hộ trả tiền sưởi ấm theo diện tích, nhiệt thấu xương không nhức nhối; và bộ điều chỉnh tiết lưu và bộ điều khiển nhiệt độ ổn định nhiệt không phải là thứ gì đó rất hiếm và không thể tiếp cận được.

Trong trường hợp của một ngôi nhà riêng và một lò hơi riêng, chúng tôi đã biết rõ giá của một kilowatt nhiệt, và có vẻ như lượng nhiệt dư thừa sẽ rơi vào túi của bạn. Tuy nhiên, trong thực tế không phải như vậy. Tất cả các lò hơi đốt và điện hiện đại để sưởi ấm một ngôi nhà riêng đều được trang bị bộ điều nhiệt điều chỉnh sự truyền nhiệt tùy thuộc vào nhiệt độ trong phòng.

Bộ điều chỉnh nhiệt sẽ ngăn lò hơi lãng phí nhiệt dư thừa.

Ngay cả khi tính toán của chúng tôi về sức mạnh của bộ tản nhiệt sưởi ấm cho một sai số đáng kể theo một cách lớn, chúng tôi chỉ có nguy cơ chi phí cho một vài phần bổ sung.

Nhân tiện: ngoài nhiệt độ trung bình của mùa đông, các đợt sương giá cực đoan xảy ra vài năm một lần.

Có một nghi ngờ rằng do sự thay đổi khí hậu toàn cầu, chúng sẽ xảy ra ngày càng thường xuyên hơn, vì vậy khi tính toán bộ tản nhiệt sưởi ấm, đừng sợ mắc phải sai lầm lớn.

Tính toán thủy lực cấp nước

Tất nhiên, "bức tranh" về tính toán nhiệt để sưởi ấm không thể hoàn chỉnh nếu không tính toán các đặc điểm như thể tích và tốc độ của chất mang nhiệt. Trong hầu hết các trường hợp, chất làm mát là nước thông thường ở trạng thái tập hợp lỏng hoặc khí.

Nên tính thể tích thực của chất làm mát bằng cách tính tổng tất cả các khoang trong hệ thống sưởi. Khi sử dụng lò hơi một mạch, đây là lựa chọn tốt nhất. Khi sử dụng nồi hơi mạch kép trong hệ thống đun nóng, cần phải tính đến việc tiêu thụ nước nóng cho các mục đích vệ sinh và sinh hoạt khác.

Việc tính toán thể tích nước được đun nóng bởi lò hơi hai mạch để cung cấp nước nóng cho cư dân và sưởi ấm chất làm mát được thực hiện bằng cách tổng thể tích bên trong của mạch sưởi và nhu cầu thực sự của người sử dụng về nước nóng.

Khối lượng nước nóng trong hệ thống sưởi được tính theo công thức:

W = k * PỞ đâu

• W - thể tích của vật mang nhiệt;
• P - công suất lò hơi gia nhiệt;
• k - hệ số công suất (số lít trên một đơn vị công suất là 13,5, phạm vi - 10-15 lít).

Kết quả là, công thức cuối cùng trông giống như sau:

W = 13,5 * P

Tốc độ dòng chảy của môi chất gia nhiệt là đánh giá động lực học cuối cùng của hệ thống gia nhiệt, đặc trưng cho tốc độ lưu thông của chất lỏng trong hệ thống.

Giá trị này giúp ước tính loại và đường kính của đường ống:

V = (0,86 * P * μ) / ∆TỞ đâu

• P - công suất nồi hơi;
• μ - hiệu suất của lò hơi;
• ∆T - chênh lệch nhiệt độ giữa nước cấp và nước hồi.

Sử dụng các phương pháp tính toán thủy lực ở trên, sẽ có thể thu được các thông số thực, là “nền tảng” của hệ thống sưởi ấm trong tương lai.

Về việc lựa chọn và tính toán nhiệt của các thiết bị sưởi

Một số vấn đề đã được thảo luận tại bàn tròn, chẳng hạn như việc tạo ra một hệ thống xác minh cho hệ thống kỹ thuật của các tòa nhà và cấu trúc, sự tuân thủ của các nhà sản xuất, nhà cung cấp và chuỗi bán lẻ với các yêu cầu bảo vệ quyền lợi người tiêu dùng, kiểm tra bắt buộc thiết bị sưởi với chỉ dẫn bắt buộc về các điều kiện thử nghiệm thiết bị, xây dựng các quy tắc thiết kế và sử dụng thiết bị sưởi. Trong cuộc thảo luận, một lần nữa, hoạt động không đạt yêu cầu của các thiết bị đã được ghi nhận.

Về vấn đề này, tôi muốn lưu ý rằng hoạt động không đạt yêu cầu của hệ thống sưởi ấm có thể được đánh giá không chỉ bởi thiết bị sưởi ấm... Lý do cũng có thể là do dữ liệu kỹ thuật nhiệt giảm xuống (so với dữ liệu thiết kế) của các bức tường bên ngoài, cửa sổ, lớp phủ và việc cung cấp nước cho hệ thống sưởi với nhiệt độ giảm. Tất cả điều này phải được phản ánh trong các tài liệu để đánh giá toàn diện về tình trạng kỹ thuật của hệ thống sưởi.

Sự truyền nhiệt thực tế của các thiết bị sưởi có thể ít hơn mức yêu cầu vì nhiều lý do khác nhau. Thứ nhất, trên thực tế, các thiết bị sưởi được ngăn cách với nhiều loại mặt bằng khác nhau bằng hàng rào trang trí, rèm cửa và đồ nội thất. Thứ hai, không tuân thủ các yêu cầu của Quy phạm vận hành kỹ thuật hệ thống sưởi [1].

Sự tản nhiệt của các thiết bị bị ảnh hưởng bởi thành phần và màu sắc của sơn. Giảm sự truyền nhiệt và tản nhiệt nằm trong các hốc.

Phương pháp tính toán nhiệt của các thiết bị sưởi ấm, được đưa ra trong sổ tay của nhà thiết kế nổi tiếng [2], hiện không hợp lệ vì một số lý do.

Hiện nay, các thiết bị gia nhiệt thường được lựa chọn theo giá trị của thông lượng nhiệt danh nghĩa của nó, nghĩa là, không tính đến hệ số phức tạp của việc đưa thông lượng nhiệt danh định đến điều kiện thực, tùy thuộc vào hệ thống sưởi (một ống hoặc hai ống ), nhiệt độ của chất làm mát và không khí trong phòng, giá trị của nó, theo quy luật, nhỏ hơn 1. Công trình trình bày tính toán nhiệt được khuyến nghị của các thiết bị hiện đại [3].

Việc lựa chọn thiết bị bao gồm việc xác định số lượng phần của bộ tản nhiệt đóng mở được hoặc loại bộ tản nhiệt hoặc bộ đối lưu không đóng mở được, bề mặt truyền nhiệt bên ngoài của chúng phải đảm bảo truyền ít nhất thông lượng nhiệt cần thiết vào phòng ( Hình 1).

Việc tính toán được thực hiện ở nhiệt độ của chất làm mát trước và sau bộ sưởi (theo quy luật, trong các tòa nhà dân cư và công cộng, nước hoặc chất lỏng không đóng băng được sử dụng), nhiệt tiêu thụ của phòng là Qnom, tương ứng với nhiệt tính toán thâm hụt trong đó, được gọi là một thiết bị sưởi ấm, ở nhiệt độ không khí bên ngoài ước tính [bốn].

Số phần ước tính của bộ tản nhiệt có thể thu gọn với đủ độ chính xác có thể được xác định theo công thức sau:

Loại và chiều dài của bộ tản nhiệt và bộ đối lưu không thể tách rời phải được xác định với điều kiện là thông lượng nhiệt danh nghĩa Qpom của chúng phải không nhỏ hơn Qopr truyền nhiệt được tính toán:

trong đó Qopr là công suất nhiệt ước tính của lò sưởi, W; qsecr là mật độ thông lượng nhiệt được tính toán của một phần của thiết bị, W; Qtr là tổng truyền nhiệt của các đường ống dẫn nhiệt, các kết nối với lò sưởi, được đặt lộ thiên trong khuôn viên, W; β là hệ số tính đến phương pháp lắp đặt, vị trí của lò sưởi [2, 3] (ví dụ khi lắp đặt thiết bị, thiết bị hở gần tường ngoài β = 1, nếu có tấm chắn phía trước các thiết bị có khe ở phần trên β = 1,4, và khi đặt máy đối lưu trong kết cấu sàn, giá trị hệ số đạt 2); β1 - hệ số tính đến sự thay đổi truyền nhiệt từ bộ tản nhiệt phụ thuộc vào số tiết diện hoặc chiều dài của thiết bị, β1 = 0,95-1,05; b - hệ số tính đến áp suất khí quyển, b = 0,95-1,015; qв và qr - truyền nhiệt của 1 m đường ống đặt hở dọc và ngang [W / m], lấy cho các đường ống không cách nhiệt và cách nhiệt theo bảng. 1 [2, 3]; lw và lg - chiều dài của ống dọc và ống ngang trong khuôn viên, m; qnom và Qnom - mật độ thông lượng nhiệt danh nghĩa của một phần của thiết bị gia nhiệt có thể đóng mở hoặc loại tương ứng của thiết bị gia nhiệt không đóng mở được, cho trong [3], trong Khuyến nghị của phòng thí nghiệm về thiết bị gia nhiệt "NIisantekhniki" (LLC "Vitaterm") và trong danh mục của các nhà sản xuất thiết bị, với sự khác biệt về nhiệt độ trung bình của chất làm mát và không khí trong phòng Δtav bằng 70 ° C, và với tốc độ dòng nước trong thiết bị là 360 kg / h; Δtav và Gpr - chênh lệch nhiệt độ thực tế 0,5 (tg + to) - tv và lưu lượng chất làm mát [kg / h] trong thiết bị; n và p là các chỉ số thực nghiệm có tính đến sự thay đổi hệ số truyền nhiệt của thiết bị ở các giá trị thực của chênh lệch nhiệt độ trung bình và tốc độ dòng chảy của chất làm mát, cũng như kiểu và sơ đồ kết nối thiết bị cho các đường ống của hệ thống sưởi ấm, được thông qua theo [3] hoặc theo Khuyến nghị của phòng thí nghiệm về thiết bị sưởi ấm "NIIsantekhniki"; tg, to và tv - các giá trị tính toán của nhiệt độ của chất làm mát trước và sau thiết bị và không khí trong phòng nhất định, ° C; Kopotn là một hệ số phức tạp để đưa thông lượng nhiệt danh định đến điều kiện thực.

Khi chọn loại thiết bị sưởi [4], cần lưu ý rằng chiều dài của thiết bị này trong các tòa nhà có yêu cầu vệ sinh cao phải bằng ít nhất 75%, trong khu dân cư và các tòa nhà công cộng khác - ít nhất là 50% chiều dài của giếng trời.

Tốc độ dòng ước tính của môi chất gia nhiệt đi qua bộ gia nhiệt [kg / h] có thể được xác định theo công thức:

Giá trị Qpom ở đây tương ứng với tải nhiệt được gán cho một thiết bị sưởi (khi có hai hoặc nhiều thiết bị trong phòng).

Khi chọn loại thiết bị sưởi [4], cần lưu ý rằng chiều dài của nó trong các tòa nhà có yêu cầu vệ sinh và vệ sinh cao hơn (bệnh viện, cơ sở giáo dục mầm non, trường học, nhà cho người già và người tàn tật) ít nhất phải là 75%, trong khu dân cư và các công trình công cộng khác - không nhỏ hơn 50% chiều dài của khe hở ánh sáng.

Ví dụ về việc lựa chọn các thiết bị sưởi

Ví dụ 1. Xác định số phần cần thiết của bộ tản nhiệt MC-140-M2, được lắp đặt không có màn chắn dưới ngưỡng cửa sổ của cửa sổ 1,5 X 1,5 m, nếu biết: hệ thống sưởi là hai ống, thẳng đứng, đặt ống mở, danh nghĩa đường kính ống đứng (ống nâng) trong khuôn viên 20 mm, ngang (nối với bộ tản nhiệt) 15 mm, công suất tiêu thụ nhiệt tính toán Qpom của phòng số 1 là 1000 W, nhiệt độ nước cấp tính toán tg và nước hồi lưu bằng nhau đến 95 và 70 ° C, nhiệt độ không khí trong phòng là tв = 20 ° C, thiết bị được kết nối theo sơ đồ từ trên xuống, chiều dài của ống lw dọc và lg ngang lần lượt là 6 và 3 m. Thông lượng nhiệt danh nghĩa của một phần qnom là 160 W.

Phán quyết.

1. Chúng tôi tìm thấy tốc độ dòng chảy của nước Gpr đi qua bộ tản nhiệt:

Các chỉ số n và p lần lượt là 0,3 và 0,02; β = 1,02, β1 = 1 và b = 1.

2. Tìm chênh lệch nhiệt độ Δtav:

3. Chúng tôi tìm sự truyền nhiệt của đường ống Qtr, sử dụng bảng truyền nhiệt của đường ống đứng và ống nằm ngang được đặt hở:

4. Xác định số phần Npr:

Bốn phần nên được chấp nhận để cài đặt. Tuy nhiên, chiều dài bộ tản nhiệt 0,38 m chưa bằng một nửa kích thước cửa sổ. Do đó, sẽ đúng hơn nếu bạn lắp đặt một bộ đối lưu, ví dụ, "Santekhprom Auto". Các chỉ số n và p của bộ đối lưu được lấy tương ứng bằng 0,3 và 0,18.

Truyền nhiệt được tính toán của máy đối lưu Qopr được tìm thấy theo công thức:

Chúng tôi chấp nhận một máy đối lưu "Santekhprom Auto" loại KSK20-0.918kA với thông lượng nhiệt danh nghĩa Qnom = 918 W. Chiều dài của vỏ máy đối lưu là 0,818 m.

Ví dụ 2. Xác định số phần bộ tản nhiệt MC-140-M2 cần thiết ở nhiệt độ nước cấp được tính toán tg và trả về bằng 85 và 60 ° C. Phần còn lại của dữ liệu ban đầu là như nhau.

Phán quyết.

Trong trường hợp này: Δtav = 52,5 ° C; truyền nhiệt của đường ống sẽ được

Sáu phần được chấp nhận để cài đặt. Sự gia tăng số lượng bộ phận tản nhiệt cần thiết trong ví dụ thứ hai là do giảm lưu lượng tính toán và nhiệt độ hồi lưu trong hệ thống sưởi.

Theo tính toán (ví dụ 5), một bộ đối lưu treo tường "Santechprom Super Auto" có thông lượng nhiệt danh định là 3070 W có thể được chấp nhận để lắp đặt. Ví dụ - một máy đối lưu KSK 20-3070k độ sâu trung bình với thân van thép góc KTK-U1 và có phần đóng. Chiều dài vỏ convector 1273 mm, tổng chiều cao 419 mm

Chiều dài bộ tản nhiệt 0,57 m nhỏ hơn một nửa kích thước cửa sổ. Do đó, bạn nên lắp đặt bộ tản nhiệt có chiều cao thấp hơn, ví dụ, của loại MC-140-300, thông lượng nhiệt danh định của một phần trong đó qnom là 0,12 kW (120 W).

Chúng tôi tìm số phần theo công thức sau:

Chúng tôi chấp nhận tám phần để cài đặt. Bộ tản nhiệt dài 0,83 m, bằng hơn một nửa kích thước cửa sổ.

Ví dụ 3. Xác định số phần cần thiết của bộ tản nhiệt MC-140-M2, được lắp đặt dưới ngưỡng cửa sổ không có màn chắn của hai cửa sổ có kích thước 1,5 X 1,5 m với tường, nếu biết: hệ thống sưởi là hai đường ống, thẳng đứng, đặt ống hở , đường kính danh nghĩa của ống thẳng đứng trong phòng 20 mm, ngang (kết nối trước và sau bộ tản nhiệt) 15 mm, tiêu thụ nhiệt tính toán của phòng Qpom là 3000 W, nhiệt độ tính toán của nguồn cấp tg và nước hồi là 95 và 70 ° C, nhiệt độ không khí trong phòng là tв = 20 ° C, kết nối của thiết bị

Theo sơ đồ "từ trên xuống", chiều dài của ống lw dọc và ngang lg lần lượt là 6 và 4 m. Thông lượng nhiệt danh định của một phần qnom = 0,16 kW (160 W). Phán quyết.

1. Xác định tốc độ dòng nước Gpr đi qua hai bộ tản nhiệt:

Các chỉ số n và p lần lượt là 0,3 và 0,02; β = 1,02, β1 = 1 và b = 1.

2. Tìm chênh lệch nhiệt độ Δtav:

3. Chúng tôi tìm sự truyền nhiệt của đường ống Qtr, bằng cách sử dụng bảng truyền nhiệt của đường ống thẳng đứng và ống nằm ngang được đặt lộ thiên:

4. Xác định tổng số phần Npr:

Chúng tôi nhận lắp đặt hai bộ tản nhiệt 9 và 10 đoạn.

Ví dụ 4. Xác định số phần bộ tản nhiệt MC-140-M2 cần thiết ở nhiệt độ nước cấp được tính toán tg và đảo ngược đến, bằng 85 và 60 ° C. Phần còn lại của dữ liệu ban đầu là như nhau.

Phán quyết.

Trong trường hợp này: Δtav = 52,5 ° C; truyền nhiệt của ống sẽ là:

Chúng tôi sẽ nhận lắp đặt hai bộ tản nhiệt gồm 12 phần.

Ví dụ 5. Xác định loại máy đối lưu ở nhiệt độ nước cấp tính toán tp và trở về bằng 85 và 60 ° C, và tiêu thụ nhiệt tính toán của phòng Qpom, bằng 2000 W. Phần còn lại của dữ liệu ban đầu được thể hiện trong ví dụ 3: n = 0,3, p = 0,18.

Trong trường hợp này: Δtav = 52,5 ° C; truyền nhiệt của ống sẽ là:

Sau đó

Bạn có thể chấp nhận lắp đặt một bộ đối lưu treo tường "Santekhprom Super Auto" với thông lượng nhiệt danh nghĩa là 3070 W. Ví dụ như Convector KSK 20-3070k độ sâu trung bình, với thân van thép góc KTK-U1 và có phần đóng. Chiều dài của vỏ thùng đối lưu là 1273 mm, tổng chiều cao là 419 mm.

Cũng có thể lắp đặt bộ đối lưu KS20-3030 do NBBK LLC sản xuất với thông lượng nhiệt danh định là 3030 W và chiều dài vỏ là 1327 mm.

Ví dụ thiết kế nhiệt

Ví dụ về tính toán nhiệt, có một ngôi nhà 1 tầng thông thường có 4 phòng khách, nhà bếp, phòng tắm, “khu vườn mùa đông” và các phòng tiện ích.

Nền được làm bằng một tấm bê tông cốt thép nguyên khối (20 cm), tường ngoài bằng bê tông (25 cm) trát vữa, mái bằng dầm gỗ, mái bằng kim loại và bông khoáng (10 cm)

Hãy chỉ định các thông số ban đầu của ngôi nhà, cần thiết cho các tính toán.

Kích thước tòa nhà:

• chiều cao tầng - 3 m;
• cửa sổ nhỏ của mặt trước và mặt sau của tòa nhà 1470 * 1420 mm;
• cửa sổ mặt tiền lớn 2080 * 1420 mm;
• cửa ra vào 2000 * 900 mm;
• cửa sau (lối ra sân thượng) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Tổng chiều rộng của tòa nhà là 9,5 m2, chiều dài là 16 m2. Chỉ có phòng khách (4 phòng), phòng tắm và nhà bếp sẽ được sưởi ấm.

Để tính toán chính xác sự mất nhiệt trên các bức tường từ diện tích của các bức tường bên ngoài, bạn cần trừ diện tích của tất cả các cửa sổ và cửa ra vào - đây là một loại vật liệu hoàn toàn khác với khả năng chịu nhiệt riêng.

Chúng tôi bắt đầu bằng cách tính toán các khu vực của vật liệu đồng nhất:

• diện tích sàn - 152 m2;
• diện tích mái - 180 m2, tính đến chiều cao gác mái là 1,3 m và chiều rộng của đường chạy - 4 m;
• diện tích cửa sổ - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
• diện tích cửa - 2 * 0.9 + 2 * 2 * 1.4 = 7.4 m2.

Diện tích của các bức tường bên ngoài sẽ là 51 * 3-9.22-7.4 = 136.38 m2.

Hãy chuyển sang tính toán tổn thất nhiệt cho từng vật liệu:

• 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;

Và Qwall cũng tương đương với 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Tổng của tất cả các tổn thất nhiệt sẽ là 19628,4 W.

Kết quả là, chúng tôi tính toán công suất lò hơi: 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.

Chúng tôi sẽ tính toán số lượng bộ phận tản nhiệt cho một trong các phòng. Đối với những người khác, các tính toán đều giống nhau. Ví dụ, một căn phòng trong góc (bên trái, góc dưới của sơ đồ) là 10,4 m2.

Do đó, 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.

Căn phòng này cần có 9 phần của một bộ tản nhiệt sưởi ấm với công suất tỏa nhiệt là 180 W.

Ta chuyển sang tính lượng nước làm mát trong hệ thống - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 lít. Điều này có nghĩa là tốc độ của chất làm mát sẽ là: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) /20=812,7 lít.

Kết quả là, một vòng quay hoàn chỉnh của toàn bộ thể tích chất làm mát trong hệ thống sẽ tương đương với 2,87 lần mỗi giờ.

Tuyển tập các bài báo về tính toán nhiệt sẽ giúp xác định các thông số chính xác của các phần tử của hệ thống sưởi ấm:

1. Tính toán hệ thống sưởi của một ngôi nhà riêng: các quy tắc và ví dụ tính toán
2. Tính toán nhiệt của một tòa nhà: chi tiết cụ thể và công thức để thực hiện tính toán + ví dụ thực tế

Tính toán bộ tản nhiệt dạng vây như một phần tử của bộ trao đổi nhiệt với đối lưu cưỡng bức.

Một kỹ thuật được trình bày, sử dụng ví dụ về bộ xử lý Intel Pentium4 Willamette 1,9 GHz và bộ làm mát B66-1A do ADDA Corporation sản xuất, mô tả quy trình tính toán bộ tản nhiệt có vây được thiết kế để làm mát các phần tử tạo nhiệt của thiết bị điện tử bằng đối lưu cưỡng bức và phẳng bề mặt tiếp xúc nhiệt với công suất đến 100 W. Kỹ thuật này cho phép tính toán thực tế các thiết bị cỡ nhỏ hiệu quả cao hiện đại để loại bỏ nhiệt và áp dụng chúng cho toàn bộ phổ của các thiết bị điện tử vô tuyến cần được làm mát.

Các thông số được đặt trong dữ liệu ban đầu:

P

= 67 W, công suất tiêu tán bởi phần tử được làm mát;

qtừ

= 296 ° K, nhiệt độ của môi trường (không khí) tính bằng độ Kelvin;

qtrước

= 348 ° K, nhiệt độ giới hạn của tinh thể;

qR

= nn ° K, nhiệt độ trung bình của đế tản nhiệt (được tính toán trong quá trình tính toán);

H

= 3 10-2 m, chiều cao của vây tản nhiệt tính bằng mét;

d

= 0,8 10-3 m, chiều dày sườn tính bằng mét;

b

= 1,5 10-3 m, khoảng cách giữa các sườn;

lm

= 380 W / (m ° K), hệ số dẫn nhiệt của vật liệu tản nhiệt;

L

= 8,3 10-2 m, kích thước của bộ tản nhiệt dọc theo cạnh tính bằng mét;

B

= 6,9 10-2 m, kích thước của bộ tản nhiệt trên các cánh tản nhiệt;

VÀ

= 8 10-3 m, chiều dày của đế tản nhiệt;

V

³ 2 m / s, tốc độ không khí trong các kênh tản nhiệt;

Z

= 27, số cánh tản nhiệt;

uR

= nn K, nhiệt độ quá nhiệt của đế tản nhiệt, được tính toán trong quá trình tính toán;

eR

= 0,7, độ đen của bộ tản nhiệt.

Giả thiết rằng nguồn nhiệt nằm ở trung tâm của bộ tản nhiệt.

Tất cả các kích thước tuyến tính được đo bằng mét, nhiệt độ tính bằng Kelvin, công suất tính bằng watt và thời gian tính bằng giây.

Thiết kế của bộ tản nhiệt và các thông số cần thiết để tính toán được thể hiện trong Hình 1.

Bức tranh 1.

Quy trình tính toán.

1. Xác định tổng diện tích mặt cắt ngang của các rãnh giữa các sườn theo công thức:

Sк = (Z - 1) · b · H [1]

Đối với dữ liệu ban đầu được chấp nhận - Sk = (Z - 1) b H = (27-1) 1,5 10-3 3 10-2 = 1,1 10-3 m2

Đối với lắp đặt trung tâm của quạt, luồng không khí thoát ra qua hai bề mặt cuối và diện tích mặt cắt ngang của các ống dẫn tăng gấp đôi lên 2,2 10-3 m2

2. Chúng tôi đặt hai giá trị cho nhiệt độ của đế bộ tản nhiệt và thực hiện tính toán cho mỗi giá trị:

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

Từ đây, nhiệt độ quá nhiệt của đế tản nhiệt được xác định. uR

liên quan đến môi trường.

uр = qр - qс [2]

Đối với điểm đầu tiên, uр = 57 ° K, đối với điểm thứ hai, uр = 17 ° K.

3. Xác định nhiệt độ q

cần thiết để tính toán các tiêu chí Nusselt (Nu) và Reynolds (Re):

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

Ở đâu: qtừ
–
nhiệt độ không khí xung quanh, môi trường,

V

- tốc độ không khí trong các kênh giữa các sườn, tính bằng m / s;

Sđến

- tổng diện tích mặt cắt ngang của các rãnh giữa các sườn, tính bằng m2;

r

- mật độ không khí ở nhiệt độ
q
Thứ tư, tính bằng kg / m3,

q

cf = 0,5 (
qp +qtừ)
;

CR

- nhiệt dung của không khí ở nhiệt độ
q
Thứ tư, tính bằng J / (kg x ° K);

P

- công suất tiêu tán bởi bộ tản nhiệt.

Đối với dữ liệu ban đầu được chấp nhận - 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)

* Giá trị cho bộ tản nhiệt dạng vây nhất định có lắp đặt quạt trung tâm, V

từ tính toán 1,5 - 2,5 m / giây (Xem Phụ lục 2), từ các công bố [L.3] khoảng 2 m / giây. Đối với các kênh mở rộng, ngắn, chẳng hạn như bộ làm mát Golden Orb, tốc độ không khí làm mát có thể đạt 5 m / s.

4. Xác định các giá trị của tiêu chí Reynolds và Nusselt cần thiết để tính toán hệ số truyền nhiệt của cánh tản nhiệt:

Re = V · L / n [4]

Ở đâu: n

- hệ số nhớt động học của không khí tại
qtừ,m2/từ
từ Phụ lục 1, bảng 1.

Đối với dữ liệu ban đầu được chấp nhận - Re = VL / n = 2 8,3 10-2 / 15,8 10-6 = 1,05 104

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

Đối với dữ liệu ban đầu được chấp nhận - Nu = 0,032 Re 0,8 = 0,032 (2,62 104) 0,8 = 52,8

5. Xác định hệ số truyền nhiệt đối lưu của các cánh tản nhiệt:

ađến
=Nu·ltrong/
L W / (m
2
K) [6]

Ở đâu, l

- hệ số dẫn nhiệt của không khí (W / (m deg)), tại
qtừ
từ Phụ lục 1, bảng 1.

Đối với dữ liệu ban đầu được chấp nhận - ak = Nu · lv / L = 52,8 · 2,72 10-2 / 8,3 10-2 = 17,3

6. Xác định các hệ số phụ:

m = (2 · ak / lm · d) 1/2 [7]

ta xác định giá trị của mh và tiếp tuyến của hypebol thứ (mh).

Đối với dữ liệu ban đầu được chấp nhận - m = (2 ak / lm d) 1/2 = (2 17,3 / (380 0,8 10-3)) 1/2 = 10,6

Đối với dữ liệu ban đầu được chấp nhận - m · H = 10,6 · 3 10-2 = 0,32; th (m H) = 0,31

7. Xác định nhiệt lượng tỏa ra do đối lưu từ các cánh tản nhiệt:

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

Ở đâu: Z

- số lượng xương sườn;

lm

= hệ số dẫn nhiệt của kim loại tản nhiệt, W / (m
·
° K);

m

- xem công thức 7;

SR

- diện tích mặt cắt ngang của vây tản nhiệt, m2,

Sр = L · d [9]

uR

- nhiệt độ quá nhiệt của đế tản nhiệt.

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. Xác định nhiệt độ trung bình của vây tản nhiệt:

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

Ở đâu: ch
(mH)
- cosin là hypebol.

Đối với dữ liệu ban đầu được chấp nhận - qср = (qр / 2) [1 + 1 / ch (m · H)] = (353/2) [1 + 1 / 1,05] = 344 ° K (71 ° С)

* Độ lớn của tiếp tuyến và cosin của hypebol được tính toán trên máy tính kỹ thuật bằng cách thực hiện tuần tự các phép toán "hyp" và "tg" hoặc "cos".

9. Xác định hệ số truyền nhiệt bức xạ:

al = eр · f (qср, qс) · j [11]

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

Đối với dữ liệu ban đầu được chấp nhận - f (qcr, qc) = 0,23 [5 10-3 (qcr + qc)] 3 = 0,23 [5 10-3 (335 + 296)] 3 = 7,54

Hệ số bức xạ:

j = b / (b + 2 giờ)

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. Xác định diện tích bề mặt của thông lượng nhiệt tỏa ra:

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

Đối với dữ liệu ban đầu được chấp nhận - Sl = 2 L [(Z -1) · (b + d) + d] +2 H · L · Z = 0,1445 m2

11. Xác định nhiệt lượng toả ra khi bức xạ:

Pl = al · Sl (qav - qc) [13]

Đối với dữ liệu ban đầu được chấp nhận - Pl = alSl (qav - qc) = 0,25 0,1445 (344 - 296) = 1,73 W

12. Tổng nhiệt lượng tỏa ra của bộ tản nhiệt ở nhiệt độ bộ tản nhiệt đã cho qр = 353K:

P = Prk + Pl [14]

Đối với dữ liệu ban đầu được chấp nhận - P = Prk + Pl = 127 + 1,73 = 128,7 W.

13. Chúng tôi lặp lại các tính toán cho nhiệt độ tản nhiệt q

p = 313K, và chúng tôi vẽ biểu đồ đặc tính nhiệt của bộ tản nhiệt được tính toán tại hai điểm. Đối với thời điểm này, P = 38W. Tại đây, dọc theo trục thẳng đứng, lượng nhiệt do bộ tản nhiệt tỏa ra được tích tụ
PR
, và nhiệt độ ngang của bộ tản nhiệt là
qR
.

Hình 2

Từ biểu đồ kết quả, chúng tôi xác định công suất cho trước là 67W, qR

= 328 ° K hoặc 55 ° C.

14. Theo đặc tính nhiệt của bộ tản nhiệt, chúng tôi xác định rằng với công suất P cho trướcR

= 67W, nhiệt độ tản nhiệt
qR
= 328,5 ° C. Nhiệt độ quá nhiệt của bộ tản nhiệt
uR
có thể xác định bằng công thức 2.

Nó bằng uр = qр - qс = 328 - 296 = 32 ° K.

15. Xác định nhiệt độ của tinh thể và so sánh với giá trị giới hạn do nhà sản xuất thiết lập

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

Ở đâu:

qR
–
nhiệt độ của đế của bộ tản nhiệt cho một điểm thiết kế nhất định,

R

- kết quả của phép tính theo công thức 14,

r

pc - điện trở nhiệt của vỏ bộ xử lý - tinh thể, đối với nguồn nhiệt này là 0,003 K / W

r

pr - điện trở nhiệt của bộ tản nhiệt đối với một nguồn nhiệt nhất định bằng 0,1K / W (với keo dẫn nhiệt).

Kết quả thu được thấp hơn nhiệt độ tối đa do nhà sản xuất xác định và gần với dữ liệu [L.2] (khoảng 57 ° C). Trong trường hợp này, nhiệt độ quá nhiệt của tinh thể so với không khí xung quanh trong các tính toán trên là 32 ° C và bằng [L.2] 34 ° C.

Nói chung, khả năng chịu nhiệt giữa hai bề mặt phẳng khi sử dụng chất hàn, bột nhão và chất kết dính:

r =

d
đến
lk-1
·
Scont
-1
[16]

Ở đâu: d

k là độ dày của khe hở giữa bộ tản nhiệt và vỏ của bộ làm mát chứa đầy vật liệu dẫn nhiệt, tính bằng m,

lđến

- hệ số dẫn nhiệt của vật liệu dẫn nhiệt trong khe hở W / (m K),

Stiếp

Là diện tích của bề mặt tiếp xúc tính bằng m2.

Giá trị gần đúng của rcr khi đủ chặt và không có miếng đệm và chất bôi trơn là

rcr = 2,2 / Scont

Khi sử dụng bột nhão, điện trở nhiệt giảm khoảng 2 lần.

16. So sánh qđến

từ
qtrước
, chúng tôi đã nhận được một bộ tản nhiệt cung cấp
qđến
= 325 ° K, nhỏ hơn
qtrước=
348 ° K, - bộ tản nhiệt đã cho cung cấp chế độ nhiệt của thiết bị với một lề.

17. Xác định nhiệt trở của bộ tản nhiệt đã tính:

r =

u
R
/ P (° K / W) [17]

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

Kết quả:

Bộ trao đổi nhiệt được tính toán cung cấp loại bỏ công suất nhiệt 67W ở nhiệt độ môi trường lên đến 23 ° C, trong khi nhiệt độ tinh thể 325 ° K (62 ° C) không vượt quá 348 ° K (75 ° C) cho phép đối với bộ xử lý này.

Việc sử dụng phương pháp xử lý bề mặt đặc biệt để tăng sản lượng nhiệt điện thông qua bức xạ ở nhiệt độ lên đến 50 ° C hóa ra không hiệu quả và không được khuyến khích, bởi vì không trả hết các chi phí.

Tôi muốn tài liệu này giúp bạn không chỉ tính toán và chế tạo một thiết bị trao đổi nhiệt cỡ nhỏ hiện đại, hiệu quả cao, tương tự như những thiết bị được sử dụng rộng rãi trong công nghệ máy tính mà còn đưa ra quyết định một cách thành thạo về việc sử dụng các thiết bị đó liên quan đến nhiệm vụ của bạn .

Hằng số để tính toán bộ trao đổi nhiệt.

Bảng 1

Giá trị của các hằng số đối với nhiệt độ trung gian, trong một phép gần đúng đầu tiên, có thể thu được bằng cách vẽ đồ thị của các hàm cho các nhiệt độ được chỉ ra trong cột đầu tiên.

Phụ lục 2.

Tính tốc độ chuyển động của không khí làm mát bộ tản nhiệt.

Tốc độ chuyển động của chất làm mát trong quá trình đối lưu cưỡng bức trong chất khí:

V = Gv / Sк

Trong đó: Gv là lưu lượng thể tích của chất làm mát, (đối với quạt 70x70, Sp = 30 cm2, 7 cánh, Rem = 2,3 W, w = 3500 vòng / phút, Gv = 0,6-0,8 m3 / phút. Hoặc thực tế là 0,2 -0,3 hoặc V = 2m / giây),

Sк - diện tích mặt cắt ngang kênh không có lối đi.

Coi diện tích luồng của quạt là 30 cm2 và diện tích của các rãnh tản nhiệt là 22 cm2, tốc độ thổi không khí được xác định là thấp hơn và sẽ bằng:

V = Gv / S = 0,3 m3

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

Để tính toán, chúng tôi lấy 2 m / s.

Văn chương:

1. Sổ tay của nhà thiết kế REA, dưới sự biên tập của RG Varlamov, M, đài phát thanh Liên Xô, 1972;
2. REA Designer Handbook, biên tập bởi RG Varlamov, M, Đài phát thanh Liên Xô, 1980;
3. https://www.ixbt.com/cpu/, Bộ làm mát cho Socket 478, Xuân-Hè 2002, Vitaly Krinitsin

   , Xuất bản - ngày 29 tháng 7 năm 2002;

4. https://www.ixbt.com/cpu/, Đo vận tốc không khí phía sau quạt làm mát và máy làm mát, Alexander Tsikulin, Alexey Rameykin, Xuất bản - ngày 30 tháng 8 năm 2002.

được chuẩn bị vào năm 2003 dựa trên tài liệu L.1 và 2

Sorokin A.D.

Kỹ thuật này có thể được tải xuống ở định dạng PDF tại đây.

Tính toán chính xác sản lượng nhiệt

Đối với điều này, các hệ số hiệu chỉnh được sử dụng:

• K1 phụ thuộc vào loại cửa sổ. Cửa sổ kính hai lớp hai buồng tương ứng với 1, kính thường - 1,27, cửa sổ ba buồng - 0,85;
• K2 thể hiện mức độ cách nhiệt của tường. Nó nằm trong khoảng từ 1 (bê tông bọt) đến 1,5 cho khối bê tông và 1,5 gạch;
• K3 phản ánh tỷ lệ giữa diện tích cửa sổ và sàn nhà. Càng có nhiều khung cửa sổ, nhiệt lượng thất thoát càng lớn. Ở mức mạ băng 20%, hệ số là 1, và ở mức 50%, nó tăng lên 1,5;
• K4 phụ thuộc vào nhiệt độ tối thiểu bên ngoài tòa nhà trong mùa sưởi ấm. Nhiệt độ -20 ° C được lấy làm đơn vị, sau đó 0,1 được cộng hoặc trừ cho mỗi 5 độ;
• K5 có tính đến số lượng các bức tường bên ngoài. Hệ số cho một bức tường là 1, nếu có hai hoặc ba, thì là 1,2, khi bốn - 1,33;
• K6 phản ánh loại phòng nằm phía trên một phòng nhất định. Nếu có tầng nhà ở trên cùng, giá trị hiệu chỉnh là 0,82, tầng áp mái ấm - 0,91, tầng áp mái lạnh - 1,0;
• K7 - phụ thuộc vào chiều cao của trần nhà. Đối với chiều cao 2,5 mét, đây là 1,0 và đối với 3 mét - 1,05.

Khi biết tất cả các hệ số hiệu chỉnh, công suất của hệ thống sưởi được tính cho mỗi phòng theo công thức:

Tính toán nhiệt của một căn phòng và một tòa nhà nói chung, công thức tổn thất nhiệt

Tính toán nhiệt

Vì vậy, trước khi tính toán hệ thống sưởi ấm cho ngôi nhà của riêng bạn, bạn phải tìm hiểu một số dữ liệu liên quan đến chính tòa nhà.

Từ dự án của ngôi nhà, bạn sẽ tìm hiểu kích thước của mặt bằng được sưởi ấm - chiều cao của các bức tường, diện tích, số lượng cửa sổ và cửa ra vào, cũng như kích thước của chúng. Vị trí của ngôi nhà như thế nào trong mối quan hệ với các điểm chính. Hãy biết về nhiệt độ mùa đông trung bình trong khu vực của bạn. Tòa nhà được xây dựng từ vật liệu gì?

Đặc biệt chú ý đến các bức tường bên ngoài. Đảm bảo xác định các thành phần từ sàn đến mặt đất, trong đó bao gồm cả phần móng của tòa nhà. Điều tương tự cũng áp dụng cho các phần tử trên cùng, tức là trần, mái và các tấm.

Chính các thông số này của kết cấu sẽ cho phép bạn tiến hành tính toán thủy lực. Hãy đối mặt với nó, tất cả các thông tin trên đều có sẵn, vì vậy sẽ không có bất kỳ vấn đề gì khi thu thập nó.

Tính toán tải nhiệt toàn diện

Ngoài giải pháp lý thuyết về các vấn đề liên quan đến tải nhiệt, một số biện pháp thực tế được thực hiện trong quá trình thiết kế. Khảo sát kỹ thuật nhiệt toàn diện bao gồm đo nhiệt độ của tất cả các cấu trúc xây dựng, bao gồm trần nhà, tường, cửa ra vào, cửa sổ. Nhờ công việc này, người ta có thể xác định và ghi lại các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến sự mất nhiệt của một ngôi nhà hoặc công trình công nghiệp.

Khảo sát nhiệt cung cấp dữ liệu đáng tin cậy nhất về tải nhiệt và tổn thất nhiệt cho một tòa nhà cụ thể trong một khoảng thời gian nhất định. Các biện pháp thực tế giúp chúng ta có thể chứng minh rõ ràng những gì mà các tính toán lý thuyết không thể chỉ ra - các khu vực vấn đề của cấu trúc tương lai.

Từ tất cả những điều trên, có thể kết luận rằng việc tính toán tải nhiệt cho cấp nước nóng, sưởi ấm và thông gió, tương tự như tính toán thủy lực của hệ thống sưởi, là rất quan trọng và chúng chắc chắn phải được thực hiện trước khi bắt đầu bố trí. của hệ thống cung cấp nhiệt trong nhà riêng của bạn hoặc tại một cơ sở cho mục đích khác. Khi phương pháp tiếp cận công việc được thực hiện một cách chính xác, cấu trúc sưởi ấm sẽ hoạt động không gặp sự cố và không mất thêm chi phí.

Video ví dụ về tính toán tải nhiệt trên hệ thống sưởi của một tòa nhà: