Calcolo di un radiatore alettato come elemento di uno scambiatore di calore a convezione forzata.

La progettazione e il calcolo termico di un sistema di riscaldamento è una fase obbligatoria nella sistemazione del riscaldamento di una casa. Il compito principale delle attività di calcolo è determinare i parametri ottimali della caldaia e del sistema di radiatori.

Devi ammettere che a prima vista può sembrare che solo un ingegnere possa fare un calcolo di ingegneria termica. Tuttavia, non tutto è così complicato. Conoscendo l'algoritmo delle azioni, risulterà eseguire in modo indipendente i calcoli necessari.

L'articolo descrive in dettaglio la procedura di calcolo e fornisce tutte le formule necessarie. Per una migliore comprensione, abbiamo preparato un esempio di calcolo termico per una casa privata.

Norme dei regimi di temperatura dei locali

Prima di effettuare qualsiasi calcolo dei parametri del sistema, è necessario, come minimo, conoscere l'ordine dei risultati attesi, nonché avere a disposizione caratteristiche standardizzate di alcuni valori tabulari che devono essere sostituiti nelle formule o lasciati guidare da loro.

Dopo aver eseguito calcoli di parametri con tali costanti, si può essere sicuri dell'affidabilità del parametro dinamico o costante ricercato del sistema.

Per locali a vario scopo esistono norme di riferimento per i regimi termici dei locali residenziali e non residenziali. Queste norme sono sancite dai cosiddetti GOST.

Per un impianto di riscaldamento uno di questi parametri globali è la temperatura ambiente, che deve essere costante indipendentemente dalla stagione e dalle condizioni ambientali.

Secondo la regolamentazione delle norme e delle norme sanitarie, ci sono differenze di temperatura rispetto alla stagione estiva e invernale. Il sistema di climatizzazione è responsabile del regime di temperatura della stanza nella stagione estiva, il principio del suo calcolo è descritto in dettaglio in questo articolo.

Ma la temperatura della stanza in inverno è fornita dal sistema di riscaldamento. Pertanto, siamo interessati alle escursioni termiche e alle loro tolleranze per la stagione invernale.

La maggior parte dei documenti normativi stabilisce i seguenti intervalli di temperatura che consentono a una persona di sentirsi a proprio agio in una stanza.

Per locali non residenziali di tipo ufficio con una superficie fino a 100 m2:

• 22-24 ° C - temperatura dell'aria ottimale;
• 1 ° C - fluttuazione ammissibile.

Per i locali tipo ufficio con una superficie superiore a 100 m2, la temperatura è di 21-23 ° C. Per i locali non residenziali di tipo industriale, gli intervalli di temperatura differiscono notevolmente a seconda dello scopo dei locali e degli standard di protezione del lavoro stabiliti.

Ogni persona ha la propria temperatura ambiente confortevole. A qualcuno piace che sia molto caldo nella stanza, qualcuno è a suo agio quando la stanza è fresca - tutto questo è abbastanza individuale

Per quanto riguarda i locali residenziali: appartamenti, case private, tenute, ecc., Esistono alcune gamme di temperatura che possono essere regolate a seconda dei desideri dei residenti.

Eppure, per locali specifici di un appartamento e di una casa, abbiamo:

• 20-22 ° C - soggiorno, compresa la camera dei bambini, tolleranza ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - cucina, bagno, tolleranza ± 2 ° С;
• 24-26 ° C - bagno, doccia, piscina, tolleranza ± 1 ° С;
• 16-18 ° C - corridoi, disimpegni, scale, ripostigli, tolleranza + 3 ° С

È importante notare che ci sono molti altri parametri di base che influenzano la temperatura nella stanza e su cui è necessario concentrarsi durante il calcolo del sistema di riscaldamento: umidità (40-60%), concentrazione di ossigeno e anidride carbonica nell'aria (250: 1), la velocità di movimento della massa d'aria (0,13-0,25 m / s), ecc.

Meccanismi di trasferimento del calore nel calcolo degli scambiatori di calore

Il trasferimento di calore viene effettuato attraverso tre tipi principali di trasferimento di calore. Si tratta di convezione, conduzione del calore e irraggiamento.

Nei processi di scambio termico che procedono secondo i principi del meccanismo di conduzione del calore, il trasferimento di calore avviene come trasferimento dell'energia delle vibrazioni elastiche di molecole e atomi. Questa energia viene trasferita da un atomo all'altro nella direzione della diminuzione.

Quando si calcolano i parametri del trasferimento di calore secondo il principio della conducibilità termica, viene utilizzata la legge di Fourier:

Per calcolare la quantità di calore, vengono utilizzati i dati sul tempo di passaggio del flusso, l'area superficiale, il gradiente di temperatura e anche il coefficiente di conducibilità termica. Il gradiente di temperatura è inteso come il suo cambiamento nella direzione del trasferimento di calore per unità di lunghezza.

Il coefficiente di conducibilità termica è inteso come la velocità di trasferimento del calore, cioè la quantità di calore che passa attraverso un'unità di superficie per unità di tempo.

Qualsiasi calcolo termico tiene conto del fatto che i metalli hanno il coefficiente di conducibilità termica più elevato. Vari solidi hanno un rapporto molto più basso. E per i liquidi, questo indicatore, di regola, è inferiore a quello di uno qualsiasi dei solidi.

Quando si calcolano gli scambiatori di calore, in cui il trasferimento di calore da un mezzo a un altro passa attraverso la parete, l'equazione di Fourier viene utilizzata anche per ottenere dati sulla quantità di calore trasferita. Viene calcolato come la quantità di calore che attraversa un piano di spessore infinitesimale :.

Se integriamo gli indicatori delle variazioni di temperatura lungo lo spessore della parete, otteniamo

Sulla base di ciò, risulta che la temperatura all'interno del muro cade secondo la legge di una linea retta.

Meccanismo di scambio termico per convezione: calcoli

Un altro meccanismo di trasferimento del calore è la convezione. Questo è il trasferimento di calore da parte dei volumi del mezzo attraverso il loro movimento reciproco. In questo caso, il trasferimento di calore dal mezzo al muro e viceversa, dal muro al mezzo di lavoro è chiamato trasferimento di calore. Per determinare la quantità di calore trasferita, viene utilizzata la legge di Newton

In questa formula, a è il coefficiente di scambio termico. Con il movimento turbolento del mezzo di lavoro, questo coefficiente dipende da molte quantità aggiuntive:

• parametri fisici del fluido, in particolare capacità termica, conducibilità termica, densità, viscosità;
• le condizioni per lavare la superficie di trasferimento del calore con gas o liquido, in particolare la velocità del fluido, la sua direzione;
• condizioni spaziali che limitano il flusso (lunghezza, diametro, forma della superficie, sua rugosità).

Di conseguenza, il coefficiente di scambio termico è una funzione di molte quantità, che è mostrato nella formula

Il metodo di analisi dimensionale consente di derivare una relazione funzionale tra i criteri di similarità che caratterizzano il trasferimento di calore nella natura turbolenta del flusso in tubazioni lisce, rettilinee e lunghe.

Questo viene calcolato utilizzando la formula.

Coefficiente di scambio termico nel calcolo degli scambiatori di calore

Nella tecnologia chimica si verificano spesso casi di scambio di energia termica tra due fluidi attraverso una parete divisoria. Il processo di scambio termico passa attraverso tre fasi. Il flusso di calore per un processo stazionario rimane invariato.

Viene eseguito il calcolo del flusso di calore che passa dal primo mezzo di lavoro alla parete, quindi attraverso la parete della superficie di trasferimento del calore e quindi dalla parete al secondo mezzo di lavoro.

Di conseguenza, per i calcoli vengono utilizzate tre formule:

Come risultato della soluzione congiunta delle equazioni, otteniamo

La quantità

e c'è il coefficiente di scambio termico.

Calcolo della differenza di temperatura media

Quando la quantità di calore richiesta è stata determinata utilizzando il bilancio termico, è necessario calcolare la superficie di scambio termico (F).

Quando si calcola la superficie di scambio termico richiesta, viene utilizzata la stessa equazione dei calcoli precedenti:

Nella maggior parte dei casi, la temperatura del mezzo di lavoro cambierà durante il corso dei processi di scambio termico. Ciò significa che la differenza di temperatura cambierà lungo la superficie di scambio termico. Pertanto, viene calcolata la differenza di temperatura media.E poiché la variazione di temperatura non è lineare, viene calcolata la differenza logaritmica. A differenza di un flusso diretto, con controcorrente del fluido di lavoro, l'area richiesta della superficie di scambio termico dovrebbe essere inferiore. Se nella stessa corsa dello scambiatore di calore vengono utilizzati sia flusso diretto che flusso controcorrente, la differenza di temperatura viene determinata in base al rapporto.

Calcolo della perdita di calore in casa

Secondo la seconda legge della termodinamica (fisica scolastica), non vi è alcun trasferimento spontaneo di energia da mini o macro oggetti meno riscaldati a mini o macro oggetti più riscaldati. Un caso speciale di questa legge è il "tentativo" di creare un equilibrio di temperatura tra due sistemi termodinamici.

Ad esempio, il primo impianto è un ambiente con una temperatura di -20 ° C, il secondo impianto è un edificio con una temperatura interna di + 20 ° C. Secondo la legge di cui sopra, questi due sistemi cercheranno di bilanciarsi attraverso lo scambio di energia. Ciò avverrà con l'aiuto delle perdite di calore dal secondo sistema e del raffreddamento nel primo.

Si può dire in modo inequivocabile che la temperatura ambiente dipende dalla latitudine alla quale si trova la casa privata. E la differenza di temperatura influisce sulla quantità di perdite di calore dall'edificio (+)

Per perdita di calore si intende il rilascio involontario di calore (energia) da un oggetto (casa, appartamento). Per un appartamento normale, questo processo non è così "evidente" rispetto a una casa privata, poiché l'appartamento si trova all'interno dell'edificio e gli altri appartamenti "vicini".

In una casa privata, il calore "sfugge" in un modo o nell'altro attraverso le pareti esterne, il pavimento, il tetto, le finestre e le porte.

Conoscendo la quantità di dispersione termica per le condizioni meteorologiche più sfavorevoli e le caratteristiche di queste condizioni, è possibile calcolare con elevata precisione la potenza dell'impianto di riscaldamento.

Quindi, il volume delle perdite di calore dall'edificio viene calcolato utilizzando la seguente formula:

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

Qi - il volume della perdita di calore dall'aspetto uniforme dell'involucro edilizio.

Ogni componente della formula è calcolato dalla formula:

Q = S * ∆T / Rdove

• Q - perdite termiche, V;
• S - area di una specifica tipologia di struttura, mq. m;
• ∆T - differenza di temperatura tra aria ambiente e aria interna, ° C;
• R - resistenza termica di un certo tipo di struttura, m2 * ° C / W.

Si consiglia di ricavare il valore stesso della resistenza termica per i materiali effettivamente esistenti dalle tabelle ausiliarie.

Inoltre, la resistenza termica può essere ottenuta utilizzando il seguente rapporto:

R = d / kdove

• R - resistenza termica, (m2 * K) / W;
• K - coefficiente di conducibilità termica del materiale, W / (m2 * K);
• d È lo spessore di questo materiale, m.

Nelle case più vecchie con una struttura del tetto umida, la dispersione di calore si verifica attraverso la parte superiore dell'edificio, in particolare attraverso il tetto e la soffitta. L'esecuzione di misure per il riscaldamento del soffitto o l'isolamento termico del tetto della mansarda risolve questo problema.

Se si isola lo spazio della soffitta e il tetto, la perdita di calore totale dalla casa può essere notevolmente ridotta.

Ci sono molti altri tipi di perdita di calore in casa attraverso crepe nelle strutture, un sistema di ventilazione, una cappa da cucina, l'apertura di finestre e porte. Ma non ha senso tener conto del loro volume, poiché rappresentano non più del 5% del numero totale di perdite di calore principali.

Ispezione di immagini termiche della rete di riscaldamento

Il calcolo delle perdite di calore nelle reti di riscaldamento è stato integrato da un'indagine di imaging termico.

L'ispezione con immagini termiche della rete di riscaldamento aiuta a rilevare i difetti locali nelle tubazioni e nell'isolamento termico per la successiva riparazione o sostituzione.

L'isolamento termico delle tubazioni con il liquido di raffreddamento è danneggiato. La temperatura massima nelle aree aperte era di 59,3 ° C

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante. La temperatura massima in aree aperte è stata di 54,5 ° C

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante. La temperatura massima in aree aperte era di 56,2 ° C

L'isolamento termico delle tubazioni con il liquido di raffreddamento è danneggiato.La temperatura massima nelle aree aperte era di 66,3 ° C

Aprire sezioni di tubazioni senza isolamento.

Aprire sezioni di tubazioni senza isolamento.

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante.

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante. La temperatura massima in aree aperte è stata di 62,5 ° C

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante. La temperatura massima in aree aperte era di 63,2 ° C

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante. La temperatura massima nelle aree aperte era di 63,8 ° C

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante. La temperatura massima nelle aree aperte è stata di 66,5 ° C

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante. La temperatura massima in aree aperte era di 63,5 ° C

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante. La temperatura massima nelle aree aperte è stata di 69,5 ° C

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante. La temperatura massima in aree aperte è stata di 62,2 ° C

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante. La temperatura massima in aree aperte è stata di 52,0 ° C

Aprire sezioni di tubazioni senza isolamento. La temperatura massima nelle aree aperte è stata di 62,4 ° C

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante sotto l'influenza dell'ambiente.

Ulteriori informazioni sul rilevamento dei sistemi di approvvigionamento idrico.

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante sotto l'influenza dell'ambiente.

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante. La temperatura massima in aree aperte è stata di 67,6 ° C

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante. La temperatura massima nelle aree aperte è stata di 58,8 ° C

Distruzione parziale dell'isolamento termico delle tubazioni con un refrigerante sotto l'influenza dell'ambiente.

Determinazione della potenza della caldaia

Per mantenere la differenza di temperatura tra l'ambiente e la temperatura all'interno dell'abitazione è necessario un impianto di riscaldamento autonomo, che mantenga la temperatura desiderata in ogni stanza di una casa privata.

La base del sistema di riscaldamento sono diversi tipi di caldaie: a combustibile liquido o solido, elettrico o gas.

La caldaia è l'unità centrale dell'impianto di riscaldamento che genera calore. La caratteristica principale della caldaia è la sua potenza, ovvero la velocità di conversione della quantità di calore per unità di tempo.

Dopo aver calcolato il carico termico per il riscaldamento, otteniamo la potenza nominale richiesta della caldaia.

Per un normale appartamento multi-locale, la potenza della caldaia viene calcolata attraverso l'area e la potenza specifica:

Rboiler = (Sroom * Rudelnaya) / 10dove

• S stanze- la superficie totale della stanza riscaldata;
• Rudellnaya- densità di potenza relativa alle condizioni climatiche.

Ma questa formula non tiene conto delle perdite di calore, che sono sufficienti in una casa privata.

C'è un'altra relazione che tiene conto di questo parametro:

Рboiler = (Qloss * S) / 100dove

• Rkotla- potenza caldaia;
• Qloss- perdita di calore;
• S - area riscaldata.

La potenza nominale della caldaia deve essere aumentata. La scorta è necessaria se si prevede di utilizzare la caldaia per il riscaldamento dell'acqua del bagno e della cucina.

Nella maggior parte dei sistemi di riscaldamento per case private, si consiglia di utilizzare un serbatoio di espansione in cui verrà immagazzinata una scorta di refrigerante. Ogni casa privata ha bisogno di acqua calda

Al fine di prevedere la riserva di carica della caldaia è necessario aggiungere il fattore di sicurezza K all'ultima formula:

Рboiler = (Qloss * S * K) / 100dove

PER - sarà pari a 1,25, ovvero la potenza stimata della caldaia sarà aumentata del 25%.

Pertanto, la potenza della caldaia consente di mantenere la temperatura dell'aria standard nelle stanze dell'edificio, nonché di avere un volume iniziale e aggiuntivo di acqua calda in casa.

Breve descrizione della rete di riscaldamento

Per coprire i carichi termici, viene utilizzata una caldaia per la produzione e il riscaldamento, il cui combustibile principale è il gas naturale.

Il locale caldaia genera

• vapore per esigenze tecnologiche - tutto l'anno
• acqua calda per esigenze di riscaldamento - durante la stagione di riscaldamento e
• fornitura di acqua calda - tutto l'anno.
• Il progetto prevede il funzionamento della rete di riscaldamento secondo un programma di temperatura di 98/60 gradi. A PARTIRE DAL.

Lo schema di collegamento del sistema di riscaldamento dipende.

Nelle versioni fuori terra e interrato sono installate reti di riscaldamento, che forniscono la trasmissione del calore per le esigenze di riscaldamento dell'intero villaggio e la fornitura di acqua calda della sua parte in riva destra.

La rete di riscaldamento è ramificata, senza uscita.

Le reti di riscaldamento sono state messe in servizio nel 1958. La costruzione è continuata fino al 2007.

Isolamento termico fatto

• tappetini in lana di vetro di 50 mm di spessore, con uno strato di copertura di materiale in rotolo,
• polistirene espanso estruso tipo TERMOPLEKS spessore 40 mm, con strato di copertura in lamiera zincata e polietilene espanso spessore 50 mm.

Durante l'intervento sono stati ripristinati alcuni tratti della rete di riscaldamento con la sostituzione delle tubazioni e dell'isolamento termico.

Caratteristiche della selezione di radiatori

Radiatori, pannelli, sistemi di riscaldamento a pavimento, convettori, ecc. Sono componenti standard per la fornitura di calore in una stanza. Le parti più comuni di un sistema di riscaldamento sono i radiatori.

Il dissipatore di calore è una speciale struttura di tipo modulare cavo realizzata in lega ad alta dissipazione del calore. È realizzato in acciaio, alluminio, ghisa, ceramica e altre leghe. Il principio di funzionamento di un radiatore di riscaldamento è ridotto all'irraggiamento di energia dal liquido di raffreddamento nello spazio della stanza attraverso i "petali".

Un radiatore di riscaldamento in alluminio e bimetallico ha sostituito i massicci radiatori in ghisa. Facilità di produzione, elevata dissipazione del calore, buona costruzione e design hanno reso questo prodotto uno strumento popolare e diffuso per irradiare calore all'interno.

Esistono diversi metodi per calcolare i radiatori di riscaldamento in una stanza. L'elenco dei metodi di seguito è ordinato in ordine crescente di accuratezza computazionale.

Opzioni di calcolo:

1. Per area... N = (S * 100) / C, dove N è il numero di sezioni, S è l'area della stanza (m2), C è il trasferimento di calore di una sezione del radiatore (W, preso da quelle passaporto o certificato di prodotto), 100 W è la quantità di flusso di calore, necessaria per riscaldare 1 m2 (valore empirico). Sorge la domanda: come tenere conto dell'altezza del soffitto della stanza?
2. In volume... N = (S * H ​​* 41) / C, dove N, S, C - allo stesso modo. H è l'altezza della stanza, 41 W è la quantità di flusso di calore necessario per riscaldare 1 m3 (valore empirico).
3. Per probabilità... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, dove N, S, C e 100 sono simili. k1 - tenendo conto del numero di camere nell'unità di vetro della finestra della stanza, k2 - isolamento termico delle pareti, k3 - il rapporto tra l'area delle finestre e l'area della stanza, k4 - la temperatura media sotto zero nella settimana più fredda dell'inverno, k5 - il numero di pareti esterne della stanza (che "escono" sulla strada), k6 - tipo di stanza in alto, k7 - altezza del soffitto.

Questo è il modo più accurato per calcolare il numero di sezioni. Naturalmente, i risultati dei calcoli frazionari vengono sempre arrotondati al numero intero successivo.

Disposizioni generali

Qualsiasi metodo di calcolo semplice presenta un errore piuttosto grande. Tuttavia, da un punto di vista pratico, è importante per noi garantire una potenza termica sufficiente garantita. Se risulta essere più necessario anche al culmine del freddo invernale, e allora?

In un appartamento dove il riscaldamento è pagato per zona, il calore delle ossa non fa male; e le farfalle di regolazione e i regolatori di temperatura termostatici non sono qualcosa di molto raro e inaccessibile.

Nel caso di una casa privata e di una caldaia privata, il prezzo di un chilowatt di calore ci è ben noto e sembrerebbe che il riscaldamento in eccesso ti colpirà le tasche. In pratica, tuttavia, non è così. Tutte le moderne caldaie a gas ed elettriche per il riscaldamento di una casa privata sono dotate di termostati che regolano il trasferimento di calore in base alla temperatura nella stanza.

Il termostato eviterà che la caldaia sprechi il calore in eccesso.

Anche se il nostro calcolo della potenza dei radiatori di riscaldamento dà un errore significativo in grande stile, rischiamo solo il costo di alcune sezioni aggiuntive.

A proposito: oltre alle temperature medie invernali, ogni pochi anni si verificano gelate estreme.

C'è il sospetto che a causa dei cambiamenti climatici globali, si verificheranno sempre più spesso, quindi quando si calcolano i radiatori per il riscaldamento, non aver paura di commettere un grosso errore.

Calcolo idraulico dell'approvvigionamento idrico

Naturalmente, il "quadro" del calcolo del calore per il riscaldamento non può essere completo senza calcolare caratteristiche come il volume e la velocità del vettore di calore. Nella maggior parte dei casi, il refrigerante è acqua normale allo stato di aggregazione liquido o gassoso.

Si consiglia di calcolare il volume reale del vettore di calore sommando tutte le cavità dell'impianto di riscaldamento. Quando si utilizza una caldaia a circuito singolo, questa è l'opzione migliore. Quando si utilizzano caldaie a doppio circuito nell'impianto di riscaldamento, è necessario tenere conto del consumo di acqua calda per scopi igienici e altri scopi domestici.

Il calcolo del volume di acqua riscaldata da una caldaia a doppio circuito per fornire acqua calda ai residenti e riscaldando il liquido di raffreddamento viene effettuato sommando il volume interno del circuito di riscaldamento e le reali esigenze delle utenze in acqua riscaldata.

Il volume di acqua calda nell'impianto di riscaldamento viene calcolato utilizzando la formula:

W = k * Pdove

• W - il volume del vettore di calore;
• P - potenza caldaia riscaldamento;
• K - fattore di potenza (il numero di litri per unità di potenza è 13,5, intervallo - 10-15 litri).

Di conseguenza, la formula finale è simile a questa:

W = 13,5 * P

La portata del mezzo di riscaldamento è la valutazione dinamica finale del sistema di riscaldamento, che caratterizza la velocità di circolazione del liquido nel sistema.

Questo valore aiuta a stimare il tipo e il diametro della tubazione:

V = (0,86 * P * μ) / ∆Tdove

• P - potenza caldaia;
• μ - efficienza caldaia;
• ∆T - la differenza di temperatura tra l'acqua di alimentazione e l'acqua di ritorno.

Utilizzando le suddette metodologie di calcolo idraulico sarà possibile ottenere parametri reali, che sono il “fondamento” del futuro impianto di riscaldamento.

Sulla selezione e calcolo termico dei dispositivi di riscaldamento

Durante la tavola rotonda sono state discusse una serie di questioni, come, ad esempio, la creazione di un sistema di verifica per i sistemi di ingegneria di edifici e strutture, conformità da parte di produttori, fornitori e catene di vendita al dettaglio ai requisiti per la tutela dei diritti dei consumatori, dispositivi di riscaldamento con indicazione obbligatoria delle condizioni per i dispositivi di prova, sviluppo di regole di progettazione e utilizzo di apparecchi di riscaldamento. Durante la discussione, ancora una volta, si è notato il funzionamento insoddisfacente degli strumenti.

A questo proposito, vorrei sottolineare che il funzionamento insoddisfacente del sistema di riscaldamento può essere giudicato non solo da dispositivi di riscaldamento... Il motivo è possibile anche nei dati di ingegneria termica abbassati (rispetto ai dati di progetto) delle pareti esterne, delle finestre, dei rivestimenti e nella fornitura di acqua all'impianto di riscaldamento a temperatura ridotta. Tutto ciò dovrebbe riflettersi nei materiali per una valutazione completa delle condizioni tecniche dell'impianto di riscaldamento.

Il trasferimento di calore effettivo dei dispositivi di riscaldamento può essere inferiore a quello richiesto per vari motivi. In primo luogo, in realtà, i dispositivi di riscaldamento sono separati da vari tipi di locali da recinzioni decorative, tende e mobili. In secondo luogo, il mancato rispetto dei requisiti delle regole per il funzionamento tecnico degli impianti di riscaldamento [1].

La dissipazione del calore dei dispositivi è influenzata, ad esempio, dalla composizione e dal colore della vernice. Trasferimento di calore ridotto e radiatori situati nelle nicchie.

Il metodo di calcolo termico dei dispositivi di riscaldamento, riportato nel noto manuale del progettista [2], non è attualmente valido per una serie di motivi.

Attualmente, i dispositivi di riscaldamento sono spesso selezionati in base al valore del suo flusso di calore nominale, cioè senza tener conto del complesso coefficiente di portare il flusso di calore nominale a condizioni reali, a seconda del sistema di riscaldamento (monotubo o bitubo ), la temperatura del liquido di raffreddamento e dell'aria nella stanza, il cui valore, di regola, è inferiore a 1. L'opera presenta il calcolo termico consigliato dei dispositivi moderni [3].

La selezione dei dispositivi consiste nel determinare il numero di sezioni di un radiatore pieghevole o il tipo di radiatore o convettore non pieghevole, la cui superficie esterna di trasferimento del calore deve garantire il trasferimento di almeno il flusso di calore richiesto nella stanza ( Fig. 1).

Il calcolo viene eseguito alla temperatura del liquido di raffreddamento prima e dopo il riscaldatore (negli edifici residenziali e pubblici, di norma, viene utilizzata acqua o liquido antigelo), il consumo di calore della stanza Qnom, corrispondente al calore calcolato deficit in esso, riferito a un dispositivo di riscaldamento, alla temperatura dell'aria esterna stimata [quattro].

Il numero stimato di sezioni di radiatori pieghevoli con sufficiente precisione può essere determinato dalla seguente formula:

Il tipo e la lunghezza dei radiatori e convettori non separabili dovrebbero essere determinati dalla condizione che il loro flusso di calore nominale Qpom non sia inferiore al trasferimento di calore calcolato Qopr:

dove Qopr è la potenza termica calcolata del riscaldatore, W; qsecr è la densità del flusso di calore calcolata di una sezione del dispositivo, W; Qtr è il trasferimento di calore totale dei tubi montanti, collegamenti, posati apertamente all'interno dei locali, relativi al dispositivo di riscaldamento, W; β è un coefficiente che tiene conto del metodo di installazione, la posizione del riscaldatore [2, 3] (quando si installa il dispositivo, ad esempio, è aperto vicino alla parete esterna β = 1, se c'è uno schermo davanti i dispositivi con fessure nella parte superiore β = 1,4 e quando si trova il convettore nella struttura del pavimento, il valore del coefficiente raggiunge 2); β1 - coefficiente che tiene conto della variazione del trasferimento di calore dal radiatore in base al numero di sezioni o alla lunghezza del dispositivo, β1 = 0,95-1,05; b - coefficiente che tiene conto della pressione atmosferica, b = 0,95-1,015; qв e qr - trasferimento di calore di 1 m di tubi verticali e orizzontali posati liberamente [W / m], considerato per tubi non isolati e isolati secondo la tabella. 1 [2, 3]; lw e lg - lunghezza dei tubi verticali e orizzontali all'interno dei locali, m; qnom e Qnom - la densità del flusso di calore nominale di una sezione di un tipo pieghevole o corrispondente di dispositivo di riscaldamento non pieghevole, fornita in [3], nelle Raccomandazioni del laboratorio di dispositivi di riscaldamento "NIIsantekhniki" (LLC "Vitaterm") e nei cataloghi dei produttori di dispositivi, con una differenza di temperatura media del liquido di raffreddamento e dell'aria ambiente Δtav pari a 70 ° C, e con una portata d'acqua di 360 kg / h nel dispositivo; Δtav e Gpr - differenza di temperatura effettiva 0,5 (tg + to) - tv e flusso del refrigerante [kg / h] nel dispositivo; nep sono indicatori numerici sperimentali che tengono conto della variazione del coefficiente di scambio termico del dispositivo ai valori effettivi della differenza di temperatura media e della portata del liquido di raffreddamento, nonché del tipo e dello schema di collegamento del dispositivo ai tubi del sistema di riscaldamento, adottato secondo [3] o secondo le Raccomandazioni del laboratorio di dispositivi di riscaldamento "NIIsantekhniki"; tg, to e tв - i valori calcolati delle temperature del liquido di raffreddamento prima e dopo il dispositivo e dell'aria nella stanza data, ° C; Kopotn è un coefficiente complesso per portare il flusso di calore nominale a condizioni reali.

Quando si sceglie il tipo di dispositivo di riscaldamento [4], è necessario tenere presente che la sua lunghezza negli edifici con requisiti sanitari elevati dovrebbe essere almeno del 75%, negli edifici residenziali e in altri edifici pubblici - almeno il 50% della lunghezza del lucernario

La portata stimata del mezzo riscaldante che passa attraverso il riscaldatore [kg / h] può essere determinata dalla formula:

Il valore di Qpom qui corrisponde al carico termico assegnato a un dispositivo di riscaldamento (quando ce ne sono due o più nella stanza).

Quando si sceglie il tipo di dispositivo di riscaldamento [4], è necessario tenere presente che la sua lunghezza negli edifici con requisiti sanitari e igienici elevati (ospedali, istituti prescolari, scuole, case per anziani e disabili) dovrebbe essere almeno del 75%, in edifici residenziali e altri edifici pubblici - non meno del 50% della lunghezza dell'apertura della luce.

Esempi di selezione di dispositivi di riscaldamento

Esempio 1. Determinare il numero richiesto di sezioni del radiatore MC-140-M2, installato senza schermo sotto il davanzale di una finestra di 1,5 x 1,5 m, se noto: il sistema di riscaldamento è a due tubi, verticale, la posa dei tubi è aperta, nominale diametri tubi verticali (colonne montanti) all'interno dei locali 20 mm, orizzontali (attacchi al radiatore) 15 mm, il consumo di calore calcolato Qpom della stanza n. 1 è 1000 W, la temperatura dell'acqua di mandata calcolata tg e l'acqua di ritorno a sono uguali a 95 e 70 ° C, la temperatura dell'aria nella stanza è t = 20 ° C, il dispositivo è collegato secondo lo schema top-down, la lunghezza dei tubi lw verticale e lg orizzontale è rispettivamente di 6 e 3 m. Il flusso di calore nominale di una sezione qnom è di 160 W.

Decisione.

1. Troviamo la portata dell'acqua Gpr che passa attraverso il radiatore:

Gli indicatori ne p sono rispettivamente 0,3 e 0,02; β = 1,02, β1 = 1 eb = 1.

2. Trova la differenza di temperatura Δtav:

3. Troviamo il trasferimento di calore dei tubi Qtr, utilizzando le tabelle di trasferimento di calore dei tubi verticali e orizzontali posati apertamente:

4. Determina il numero di sezioni Npr:

Quattro sezioni dovrebbero essere accettate per l'installazione. Tuttavia, la lunghezza del radiatore di 0,38 m è inferiore alla metà delle dimensioni della finestra. Pertanto, è più corretto installare un termoconvettore, ad esempio "Santekhprom Auto". Gli indici n e p per il convettore sono presi rispettivamente pari a 0,3 e 0,18.

Il trasferimento di calore calcolato del termoconvettore Qopr si trova dalla formula:

Accettiamo un termoconvettore "Santekhprom Auto" tipo KSK20-0.918kA con un flusso di calore nominale Qnom = 918 W. La lunghezza dell'involucro del convettore è di 0,818 m.

Esempio 2. Determinare il numero richiesto di sezioni del radiatore MC-140-M2 alla temperatura dell'acqua di mandata calcolata tg e tornare a 85 e 60 ° C. Il resto dei dati iniziali è lo stesso.

Decisione.

In questo caso: Δtav = 52,5 ° C; sarà il trasferimento di calore dei tubi

Sei sezioni sono accettate per l'installazione. L'aumento del numero richiesto di sezioni del radiatore nel secondo esempio è causato da una diminuzione delle temperature di mandata e ritorno calcolate nell'impianto di riscaldamento.

Secondo i calcoli (esempio 5), può essere accettato per l'installazione un termoconvettore a parete "Santekhprom Super Auto" con un flusso di calore nominale di 3070 W. Ad esempio - un termoconvettore KSK 20-3070k di media profondità con un corpo valvola angolare in acciaio KTK-U1 e con una sezione di chiusura. Lunghezza mantello convettore 1273 mm, altezza totale 419 mm

La lunghezza del radiatore di 0,57 m è inferiore alla metà delle dimensioni della finestra. Pertanto, è necessario installare un radiatore di altezza inferiore, ad esempio, del tipo MC-140-300, il flusso termico nominale di una sezione di cui qnom è 0,12 kW (120 W).

Troviamo il numero di sezioni con la seguente formula:

Accettiamo otto sezioni per l'installazione. Il radiatore è lungo 0,83 m, che è più della metà delle dimensioni della finestra.

Esempio 3. Determinare il numero richiesto di sezioni del radiatore MC-140-M2, installato sotto i davanzali senza uno schermo di due finestre di 1,5 X 1,5 m con un muro, se noto: il sistema di riscaldamento è a due tubi, verticale, posa di tubi aperta , diametri nominali dei tubi verticali all'interno della stanza 20 mm, orizzontali (connessioni prima e dopo il radiatore) 15 mm, il consumo di calore calcolato del locale Qpom è di 3000 W, le temperature calcolate della tg di mandata e dell'acqua di ritorno sono 95 e 70 ° C, la temperatura dell'aria nella stanza è tâ = 20 ° C, il collegamento del dispositivo

secondo lo schema "top-down", la lunghezza dei tubi lw verticale e lg orizzontale è rispettivamente di 6 e 4 m. Flusso termico nominale di una sezione qnom = 0,16 kW (160 W). Decisione.

1. Determinare la portata dell'acqua Gpr che passa attraverso due radiatori:

Gli indicatori ne p sono rispettivamente 0,3 e 0,02; β = 1,02, β1 = 1 eb = 1.

2. Trova la differenza di temperatura Δtav:

3. Troviamo il trasferimento di calore dei tubi Qtr, utilizzando le tabelle di trasferimento di calore dei tubi verticali e orizzontali posati apertamente:

4. Determina il numero totale di sezioni Npr:

Accetteremo per l'installazione due radiatori di 9 e 10 sezioni.

Esempio 4. Determinare il numero richiesto di sezioni del radiatore MC-140-M2 alla temperatura dell'acqua di alimentazione calcolata tg e invertire a, pari a 85 e 60 ° C. Il resto dei dati iniziali è lo stesso.

Decisione.

In questo caso: Δtav = 52,5 ° C; il trasferimento di calore dei tubi sarà:

Accetteremo per l'installazione due radiatori di 12 sezioni.

Esempio 5. Determinare il tipo di termoconvettore alle temperature dell'acqua di mandata di progetto tp e di ritorno pari a 85 e 60 ° C, e il consumo termico calcolato del locale Qpom, pari a 2000 W. Il resto dei dati iniziali sono mostrati nell'esempio 3: n = 0,3, p = 0,18.

In questo caso: Δtav = 52,5 ° C; il trasferimento di calore dei tubi sarà:

Poi

È possibile accettare per l'installazione un termoconvettore a parete "Santekhprom Super Auto" con un flusso termico nominale di 3070 W. Convettore KSK 20-3070k di media profondità, ad esempio, con corpo valvola angolare in acciaio KTK-U1 e con sezione di chiusura. La lunghezza dell'involucro del convettore è di 1273 mm, l'altezza totale è di 419 mm.

È anche possibile installare un convettore KS20-3030 prodotto da NBBK LLC con un flusso termico nominale di 3030 W e una lunghezza dell'involucro di 1327 mm.

Esempio di progetto termico

Come esempio di calcolo del calore, c'è una casa normale a un piano con quattro soggiorni, una cucina, un bagno, un "giardino d'inverno" e locali di servizio.

La fondazione è costituita da una soletta monolitica in cemento armato (20 cm), i muri esterni sono in calcestruzzo (25 cm) con intonaco, il tetto è in travi di legno, il tetto è in metallo e lana minerale (10 cm)

Designiamo i parametri iniziali della casa, necessari per i calcoli.

Dimensioni edificio:

• altezza del pavimento - 3 m;
• piccola finestra della parte anteriore e posteriore dell'edificio 1470 * 1420 mm;
• grande finestra della facciata 2080 * 1420 mm;
• porte d'ingresso 2000 * 900 mm;
• porte posteriori (uscita sul terrazzo) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

La larghezza totale dell'edificio è di 9,5 m2, la lunghezza è di 16 m2. Saranno riscaldati solo soggiorni (4 pz.), Un bagno e una cucina.

Per calcolare con precisione la perdita di calore sulle pareti dall'area delle pareti esterne, è necessario sottrarre l'area di tutte le finestre e le porte: questo è un tipo di materiale completamente diverso con la sua resistenza termica

Iniziamo calcolando le aree dei materiali omogenei:

• superficie - 152 m2;
• superficie del tetto - 180 m2, tenendo conto dell'altezza della soffitta di 1,3 me della larghezza della pista - 4 m;
• area della finestra - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
• area della porta - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m2.

L'area delle pareti esterne sarà 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m2.

Passiamo al calcolo della dispersione termica per ogni materiale:

• 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;

E anche Qwall è equivalente a 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. La somma di tutte le perdite di calore sarà 19628,4 W.

Di conseguenza, calcoliamo la potenza della caldaia: 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.

Calcoleremo il numero di sezioni del radiatore per una delle stanze. Per tutti gli altri, i calcoli sono gli stessi. Ad esempio, una stanza d'angolo (sinistra, angolo inferiore del diagramma) è di 10,4 m2.

Quindi, 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.

Questa stanza richiede 9 sezioni di un radiatore di riscaldamento con una potenza termica di 180 W.

Passiamo al calcolo della quantità di refrigerante nel sistema - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litri. Ciò significa che la velocità del liquido di raffreddamento sarà: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) /20=812,7 litri.

Di conseguenza, un turnover completo dell'intero volume del refrigerante nel sistema sarà equivalente a 2,87 volte all'ora.

Una selezione di articoli sul calcolo termico aiuterà a determinare i parametri esatti degli elementi del sistema di riscaldamento:

1. Calcolo dell'impianto di riscaldamento di una casa privata: regole ed esempi di calcolo
2. Calcolo termico di un edificio: specifiche e formule per eseguire calcoli + esempi pratici

Calcolo di un radiatore alettato come elemento di uno scambiatore di calore a convezione forzata.

Viene presentata una tecnica, utilizzando l'esempio di un processore Intel Pentium4 Willamette da 1,9 GHz e un dispositivo di raffreddamento B66-1A prodotto da ADDA Corporation, che descrive la procedura per il calcolo dei radiatori alettati progettati per raffreddare elementi generatori di calore di apparecchiature elettroniche con convezione forzata e piatto superfici di contatto termico con una potenza fino a 100 W. La tecnica consente il calcolo pratico di dispositivi moderni di piccole dimensioni ad alte prestazioni per la rimozione del calore e li applica all'intero spettro dei dispositivi radioelettronici che necessitano di raffreddamento.

Parametri specificati nei dati iniziali:

P

= 67 W, la potenza dissipata dall'elemento raffreddato;

qa partire dal

= 296 ° K, la temperatura del mezzo (aria) in gradi Kelvin;

qprima

= 348 ° K, la temperatura limite del cristallo;

qR

= nn ° K, temperatura media della base del dissipatore (calcolata durante il calcolo);

H

= 3 10-2 m, altezza dell'aletta del radiatore in metri;

d

= 0,8 10-3 m, spessore delle nervature in metri;

b

= 1,5 10-3 m, la distanza tra le costole;

lm

= 380 W / (m ° K), coefficiente di conducibilità termica del materiale del radiatore;

L

= 8,3 10-2 m, la dimensione del radiatore lungo il bordo in metri;

B

= 6,9 10-2 m, la dimensione del radiatore attraverso le alette;

E

= 8 10-3 m, lo spessore della base del radiatore;

V

³ 2 m / s, velocità dell'aria nei canali del radiatore;

Z

= 27, il numero di alette del radiatore;

uR

= nn K, la temperatura di surriscaldamento della base del dissipatore, viene calcolata durante il calcolo;

eR

= 0,7, il grado di oscurità del radiatore.

Si presume che la fonte di calore si trovi al centro del radiatore.

Tutte le dimensioni lineari sono misurate in metri, la temperatura in Kelvin, la potenza in watt e il tempo in secondi.

Il design del radiatore ei parametri necessari per i calcoli sono mostrati in Fig.1.

Immagine 1.

Procedura di calcolo.

1. Determinare l'area della sezione trasversale totale dei canali tra le nervature con la formula:

Sê = (Z - 1) · b · H [1]

Per i dati iniziali accettati - Sk = (Z - 1) b H = (27-1) 1,5 10-3 3 10-2 = 1,1 10-3 m2

Per un'installazione centrale del ventilatore, il flusso d'aria esce attraverso le due superfici terminali e l'area della sezione trasversale dei canali raddoppia a 2,2 10-3 m2.

2. Impostiamo due valori per la temperatura della base del radiatore ed eseguiamo il calcolo per ogni valore:

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

Da qui viene determinata la temperatura di surriscaldamento della base del radiatore. uR

per quanto riguarda l'ambiente.

uр = qр - qс [2]

Per il primo punto, uр = 57 ° K, per il secondo, uр = 17 ° K.

3. Determina la temperatura q

necessari per calcolare i criteri di Nusselt (Nu) e Reynolds (Re):

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

Dove: qa partire dal
–
temperatura dell'aria ambiente, ambiente,

V

- velocità dell'aria nei canali tra le costole, in m / s;

Sper

- l'area della sezione trasversale totale dei canali tra le nervature, in m2;

r

- densità dell'aria alla temperatura
q
Mercoledì, in kg / m3,

q

cf = 0,5 (
qp +qa partire dal)
;

CR

- capacità termica dell'aria a temperatura
q
Mercoledì, in J / (kg x ° K);

P

- la potenza dissipata dal radiatore.

Per i dati iniziali accettati - q = qñ + P / (2 V Sê r Cр) = 296 K + 67 / (2 2 m / s 1,1 10-3m2 1,21 1005) = 302, 3 ° C (29,3 ° C)

* Il valore per un dato radiatore alettato con installazione di un ventilatore centrale, V

da calcoli 1,5 - 2,5 m / s (vedere Appendice 2), da pubblicazioni [L.3] circa 2 m / s. Per canali brevi e in espansione, come il radiatore Golden Orb, la velocità dell'aria di raffreddamento può raggiungere i 5 m / s.

4. Determinare i valori dei criteri di Reynolds e Nusselt richiesti per calcolare il coefficiente di scambio termico delle alette del radiatore:

Re = V · L / n [4]

Dove: n

- coefficiente di viscosità cinematica dell'aria a
qa partire dal,m2/a partire dal
dall'appendice 1, tabella 1.

Per i dati iniziali accettati - Re = VL / n = 2 8,3 10-2 / 15,8 10-6 = 1,05 104

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

Per i dati iniziali accettati - Nu = 0,032 Re 0,8 = 0,032 (2,62 104) 0,8 = 52,8

5. Determinare il coefficiente di scambio termico convettivo delle alette del radiatore:

unper
=Nu·lnel/
L W / (m
2
K) [6]

Dove, l

- coefficiente di conducibilità termica dell'aria (W / (m gradi)), a
qa partire dal
dall'appendice 1, tabella 1.

Per i dati iniziali accettati - ak = Nu · lv / L = 52,8 · 2,72 10-2 / 8,3 10-2 = 17,3

6. Determina i coefficienti ausiliari:

m = (2 · ak / lm · d) 1/2 [7]

determiniamo il valore di mh e la tangente del th iperbolico (mh).

Per i dati iniziali accettati - m = (2 ak / lm d) 1/2 = (2 17,3 / (380 0,8 10-3)) 1/2 = 10,6

Per i dati iniziali accettati - m · H = 10,6 · 3 10-2 = 0,32; th (m H) = 0,31

7. Determinare la quantità di calore emessa per convezione dalle alette del radiatore:

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

Dove: Z

- numero di costole;

lm

= coefficiente di conducibilità termica del metallo del radiatore, W / (m
·
° K);

m

- vedi formula 7;

SR

- area della sezione trasversale dell'aletta del radiatore, m2,

Sр = L · d [9]

uR

- temperatura di surriscaldamento della base del radiatore.

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. Determinare la temperatura media dell'aletta del radiatore:

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

Dove: cap
(mH)
- il coseno è iperbolico.

Per i dati iniziali accettati - qср = (qр / 2) [1 + 1 / ch (m · H)] = (353/2) [1 + 1 / 1.05] = 344 ° K (71 ° С)

* L'ampiezza della tangente e del coseno di iperbolica viene calcolata su una calcolatrice ingegneristica eseguendo in sequenza le operazioni "hyp" e "tg" o "cos".

9. Determinare il coefficiente di scambio termico radiante:

al = eр · f (qср, qс) · j [11]

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

Per i dati iniziali accettati - f (qcr, qc) = 0,23 [5 10-3 (qcr + qc)] 3 = 0,23 [5 10-3 (335 + 296)] 3 = 7,54

Coefficiente di irraggiamento:

j = b / (b + 2h)

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. Determinare l'area della superficie del flusso di calore radiante:

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

Per i dati iniziali accettati - Sl = 2 L [(Z -1) · (b + d) + d] +2 H · L · Z = 0,1445 m2

11. Determinare la quantità di calore emessa per irraggiamento:

Pl = al · Sl (qav - qc) [13]

Per i dati iniziali accettati - Pl = alSl (qav - qc) = 0,25 0,1445 (344 - 296) = 1,73 W

12. La quantità totale di calore emessa dal radiatore a una data temperatura del radiatore qр = 353K:

P = Prk + Pl [14]

Per i dati iniziali accettati - P = Prk + Pl = 127 + 1,73 = 128,7 W.

13. Ripetiamo i calcoli per la temperatura del dissipatore q

p = 313K e tracciamo la caratteristica termica del radiatore calcolato in due punti. Per questo punto, P = 38W. Qui, lungo l'asse verticale, si deposita la quantità di calore sprigionata dal radiatore
PR
e la temperatura orizzontale del radiatore è
qR
.

figura 2

Dal grafico risultante, determiniamo per una data potenza di 67 W, qR

= 328 ° K o 55 ° C.

14. In base alla caratteristica termica del radiatore, determiniamo che per una data potenza PR

= 67 W, temperatura del dissipatore di calore
qR
= 328,5 ° C. Temperatura di surriscaldamento del radiatore
uR
può essere determinato dalla formula 2.

È uguale a uр = qр - qñ = 328-296 = 32 ° K.

15. Determinare la temperatura del cristallo e confrontarla con il valore limite impostato dal produttore

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

Dove:

qR
–
temperatura della base del radiatore per un dato punto di progetto,

R

- il risultato del calcolo secondo la formula 14,

r

pc - resistenza termica del case del processore - cristallo, per questa fonte di calore è 0,003 K / W

r

pr - resistenza termica del case-radiatore, per una data fonte di calore è pari a 0,1K / W (con pasta termoconduttrice).

Il risultato ottenuto è inferiore alla temperatura massima determinata dal produttore, ed è prossimo al dato [L.2] (circa 57 ° C). In questo caso, la temperatura di surriscaldamento del cristallo rispetto all'aria ambiente nei calcoli precedenti è di 32 ° C, e in [L.2] 34 ° C.

In termini generali, la resistenza termica tra due superfici piane quando si utilizzano saldature, paste e adesivi:

r =

d
per
lk-1
·
Scont
-1
[16]

Dove: d

k è lo spessore dello spazio tra il radiatore e l'involucro dell'unità raffreddata riempito con materiale termoconduttore in m

lper

- coefficiente di conduttività termica di un materiale termoconduttore nello spazio W / (m · K),

Scont

È l'area della superficie di contatto in m2.

Il valore approssimativo di rcr con serraggio sufficiente e senza guarnizioni e lubrificanti è

rcr = 2.2 / Scont

Quando si usano le paste, la resistenza termica diminuisce di circa 2 volte.

16. Confronta qper

a partire dal
qprima
, abbiamo ricevuto una fornitura di radiatore
qper
= 325 ° K, inferiore
qprima=
348 ° K, - il radiatore dato fornisce un margine alla modalità termica dell'unità.

17. Determinare la resistenza termica del dissipatore di calore calcolato:

r =

u
R
/ P (° K / W) [17]

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

Risultati:

Lo scambiatore di calore calcolato fornisce una potenza termica di 67 W a una temperatura ambiente fino a 23 ° C, mentre la temperatura del cristallo di 325 ° K (62 ° C) non supera i 348 ° K (75 ° C) consentiti per questo processore.

L'utilizzo di uno speciale trattamento superficiale per aumentare la resa di potenza termica per irraggiamento a temperature fino a 50 ° C si è rivelato inefficace e sconsigliabile, perché non ripaga i costi.

Vorrei che questo materiale ti aiutasse non solo a calcolare e produrre un moderno scambiatore di calore di piccole dimensioni ad alta efficienza, simile a quelli ampiamente utilizzati nella tecnologia informatica, ma anche a prendere decisioni con competenza sull'uso di tali dispositivi in ​​relazione alle tue attività .

Costanti per il calcolo dello scambiatore di calore.

Tabella 1

I valori delle costanti per temperature intermedie, in prima approssimazione, possono essere ottenuti tracciando i grafici delle funzioni per le temperature indicate nella prima colonna.

Appendice 2.

Calcolo della velocità di movimento dell'aria che raffredda il radiatore.

La velocità di movimento del liquido di raffreddamento durante la convezione forzata nei gas:

V = Gv / Sк

Dove: Gv è la portata volumetrica del liquido di raffreddamento, (per una ventola 70x70, Sp = 30 cm2, 7 pale, Rem = 2,3 W, w = 3500 rpm, Gv = 0,6-0,8 m3 / min. O effettivamente 0, 2 -0,3 o V = 2 m / sec),

Sк - area della sezione trasversale del canale libera per il passaggio.

Considerando che l'area di flusso del ventilatore è di 30 cm2 e l'area dei canali del radiatore è di 22 cm2, la velocità di soffiaggio dell'aria è determinata essere inferiore, e sarà pari a:

V = Gv / S = 0,3 m3

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

Per i calcoli, prendiamo 2 m / s.

Letteratura:

1. Manuale del designer REA, sotto la direzione di RG Varlamov, M, radio sovietica, 1972;
2. Manuale del progettista CEA, a cura di RG Varlamov, M, radio sovietica, 1980;
3. https://www.ixbt.com/cpu/, Coolers for Socket 478, primavera-estate 2002, Vitaly Krinitsin

   , Pubblicato - 29 luglio 2002;

4. https://www.ixbt.com/cpu/, Misurazione della velocità dell'aria dietro ventole e dispositivi di raffreddamento, Alexander Tsikulin, Alexey Rameykin, Pubblicato - 30 agosto 2002.

preparato nel 2003 sulla base dei materiali L.1 e 2

Sorokin A.D.

Questa tecnica può essere scaricata in formato PDF qui.

Calcolo preciso della potenza termica

Per questo, vengono utilizzati fattori di correzione:

• K1 dipende dal tipo di finestre. Le finestre con doppi vetri a due camere corrispondono a 1, vetri ordinari - 1,27, finestra a tre camere - 0,85;
• K2 mostra il grado di isolamento termico delle pareti. È compreso tra 1 (calcestruzzo espanso) e 1,5 per blocchi di cemento e 1,5 mattoni;
• K3 riflette il rapporto tra l'area delle finestre e il pavimento. Più infissi ci sono, maggiore è la perdita di calore. Al 20% di vetri, il coefficiente è 1 e al 50% aumenta a 1,5;
• K4 dipende dalla temperatura minima esterna all'edificio durante la stagione di riscaldamento. Una temperatura di -20 ° C viene presa come unità, quindi viene aggiunto o sottratto 0,1 per ogni 5 gradi;
• K5 tiene conto del numero di pareti esterne. Il coefficiente per un muro è 1, se ce ne sono due o tre, allora è 1,2, quando quattro - 1,33;
• K6 riflette il tipo di stanza che si trova sopra una certa stanza. Se c'è un piano residenziale in cima, il valore di correzione è 0,82, una soffitta calda - 0,91, una soffitta fredda - 1,0;
• K7 - dipende dall'altezza dei soffitti. Per un'altezza di 2,5 metri, questo è 1,0 e per 3 metri - 1,05.

Quando tutti i fattori di correzione sono noti, la potenza del sistema di riscaldamento viene calcolata per ogni stanza utilizzando la formula:

Calcolo termico di una stanza e di un edificio nel suo complesso, formula di dispersione termica

Calcolo termico

Quindi, prima di calcolare l'impianto di riscaldamento per la propria abitazione, occorre informarsi su alcuni dati che riguardano l'edificio stesso.

Dal progetto della casa, imparerai le dimensioni dei locali riscaldati: l'altezza delle pareti, l'area, il numero di aperture di finestre e porte, nonché le loro dimensioni. Come si trova la casa rispetto ai punti cardinali. Sii consapevole delle temperature invernali medie nella tua zona. Di che materiale è costruito l'edificio stesso?

Particolare attenzione alle pareti esterne. Assicurati di determinare i componenti dal pavimento al terreno, che include le fondamenta dell'edificio. Lo stesso vale per gli elementi superiori, ovvero soffitto, tetto e solai.

Sono questi parametri della struttura che ti permetteranno di procedere al calcolo idraulico. Ammettiamolo, tutte le informazioni di cui sopra sono disponibili, quindi non dovrebbero esserci problemi con la raccolta.

Calcolo completo del carico termico

Oltre alla soluzione teorica dei problemi relativi ai carichi termici, durante la progettazione vengono eseguite una serie di misure pratiche. Le indagini complete sull'ingegneria termica includono la termografia di tutte le strutture dell'edificio, inclusi soffitti, pareti, porte e finestre. Grazie a questo lavoro è possibile determinare e registrare diversi fattori che influenzano la dispersione termica di una casa o di un edificio industriale.

Le indagini termiche forniscono i dati più affidabili sui carichi termici e sulle perdite di calore per un particolare edificio in un determinato periodo di tempo. Le misure pratiche consentono di dimostrare chiaramente ciò che i calcoli teorici non possono mostrare: aree problematiche della struttura futura.

Da tutto quanto sopra, si può concludere che i calcoli dei carichi termici per la fornitura di acqua calda, riscaldamento e ventilazione, simili al calcolo idraulico del sistema di riscaldamento, sono molto importanti e dovrebbero certamente essere eseguiti prima dell'inizio della sistemazione del sistema di fornitura di calore nella propria casa o in una struttura per un altro scopo. Quando l'approccio al lavoro è eseguito correttamente, sarà garantito il funzionamento senza problemi della struttura di riscaldamento e senza costi aggiuntivi.

Esempio video di calcolo del carico termico sull'impianto di riscaldamento di un edificio: