Apkures sistēmas projektēšana un siltuma aprēķins ir obligāts posms mājas apkures sakārtošanā. Skaitļošanas darbību galvenais uzdevums ir noteikt katla un radiatora sistēmas optimālos parametrus.
Piekrītu, no pirmā acu uzmetiena var šķist, ka siltumtehnikas aprēķinus var veikt tikai inženieris. Tomēr ne viss ir tik sarežģīti. Zinot darbību algoritmu, izrādīsies, ka tas patstāvīgi veic nepieciešamos aprēķinus.
Rakstā sīki aprakstīta aprēķina procedūra un sniegtas visas nepieciešamās formulas. Lai labāk izprastu, mēs esam sagatavojuši privātmājas siltuma aprēķina piemēru.
Telpu temperatūras režīmu normas
Pirms jebkādu sistēmas parametru aprēķinu veikšanas ir jāzina vismaz paredzamo rezultātu secība, kā arī jābūt pieejamiem dažu tabulu vērtību standartizētiem raksturlielumiem, kas formulās jāaizstāj vai vadīties pēc tiem.
Veicot parametru aprēķinus ar šādām konstantēm, var pārliecināties par meklētā sistēmas dinamiskā vai konstanta parametra ticamību.
Dažādu mērķu telpām ir standarti dzīvojamo un nedzīvojamo telpu temperatūras režīmiem. Šīs normas ir nostiprinātas tā sauktajos GOST.
Apkures sistēmai viens no šiem globālajiem parametriem ir istabas temperatūra, kurai jābūt nemainīgai neatkarīgi no sezonas un apkārtējās vides apstākļiem.
Saskaņā ar sanitāro standartu un noteikumu regulējumu ir atšķirīgas temperatūras salīdzinājumā ar vasaras un ziemas sezonu. Gaisa kondicionēšanas sistēma ir atbildīga par istabas temperatūras režīmu vasaras sezonā, tās aprēķināšanas princips ir sīki aprakstīts šajā rakstā.
Bet istabas temperatūru ziemā nodrošina apkures sistēma. Tāpēc mūs interesē temperatūras diapazoni un to pielaide ziemas sezonas novirzēm.
Lielākā daļa normatīvo dokumentu nosaka šādus temperatūras diapazonus, kas ļauj personai būt ērti telpā.
Biroju tipa nedzīvojamām telpām ar platību līdz 100 m2:
- 22-24 ° C - optimālā gaisa temperatūra;
- 1 ° C - pieļaujamās svārstības.
Biroja tipa telpām, kuru platība pārsniedz 100 m2, temperatūra ir 21–23 ° C. Rūpnieciska tipa nedzīvojamām telpām temperatūras diapazoni ievērojami atšķiras atkarībā no telpu mērķa un noteiktajiem darba aizsardzības standartiem.
Katram cilvēkam ir sava ērtā istabas temperatūra. Kādam patīk, ka telpā ir ļoti silts, kādam ir ērti, kad istabā ir vēss - tas viss ir diezgan individuāli
Kas attiecas uz dzīvojamām telpām: dzīvokļiem, privātmājām, īpašumiem utt., Ir noteikti temperatūras diapazoni, kurus var pielāgot atkarībā no iedzīvotāju vēlmēm.
Un tomēr attiecībā uz konkrētām dzīvokļa un mājas telpām mums ir:
- 20-22 ° C - viesistaba, ieskaitot bērnu istabu, pielaide ± 2 ° С -
- 19-21 ° C - virtuve, tualete, pielaide ± 2 ° С;
- 24-26 ° C - vannas istaba, duša, peldbaseins, pielaide ± 1 ° С;
- 16-18 ° C - gaiteņi, gaiteņi, kāpnes, noliktavas, pielaide + 3 ° С
Ir svarīgi atzīmēt, ka ir vēl vairāki pamata parametri, kas ietekmē temperatūru telpā un kuriem jums jāpievērš uzmanība, aprēķinot apkures sistēmu: mitrums (40-60%), skābekļa un oglekļa dioksīda koncentrācija gaisā (250: 1), gaisa masas kustības ātrums (0,13-0,25 m / s) utt.
Siltuma pārneses mehānismi siltummaiņu aprēķināšanā
Siltuma nodošana tiek veikta, izmantojot trīs galvenos siltuma pārneses veidus. Tie ir konvekcija, siltuma vadīšana un starojums.
Siltuma apmaiņas procesos, kas norisinās pēc siltuma vadīšanas mehānisma principiem, siltuma pārnese notiek kā molekulu un atomu elastīgo vibrāciju enerģijas pārnešana. Šī enerģija tiek pārnesta no viena atoma uz otru samazināšanās virzienā.
Aprēķinot siltuma pārneses parametrus pēc siltumvadītspējas principa, tiek izmantots Furjē likums:
Lai aprēķinātu siltuma daudzumu, tiek izmantoti dati par plūsmas pārejas laiku, virsmas laukumu, temperatūras gradientu un arī par siltumvadītspējas koeficientu. Temperatūras gradientu saprot kā tā izmaiņas siltuma pārneses virzienā uz vienu garuma vienību.
Siltumvadītspējas koeficientu saprot kā siltuma pārneses ātrumu, tas ir, siltuma daudzumu, kas laika vienībā iet caur vienu virsmas vienību.
Veicot jebkādus siltuma aprēķinus, tiek ņemts vērā, ka metāliem ir visaugstākais siltuma vadītspējas koeficients. Dažādu cietvielu attiecība ir daudz mazāka. Šķidrumiem šis skaitlis parasti ir mazāks nekā jebkurai cietai daļai.
Aprēķinot siltummaiņus, kur siltuma pārnese no vienas vides uz otru iet caur sienu, Furjē vienādojumu izmanto arī, lai iegūtu datus par nodotā siltuma daudzumu. To aprēķina kā siltuma daudzumu, kas iet caur plakni ar bezgalīgi mazu biezumu:
Ja mēs integrējam temperatūras izmaiņu rādītājus gar sienas biezumu, mēs to iegūstam
Pamatojoties uz to, izrādās, ka temperatūra sienas iekšienē krītas saskaņā ar taisnas līnijas likumu.
Konvekcijas siltuma pārneses mehānisms: aprēķini
Vēl viens siltuma pārneses mehānisms ir konvekcija. Tas ir siltuma pārnese ar barotnes tilpumu, savstarpēji pārvietojoties. Šajā gadījumā siltuma pārnesi no barotnes uz sienu un otrādi, no sienas uz darba barotni sauc par siltuma pārnesi. Lai noteiktu pārnestās siltuma daudzumu, tiek izmantots Ņūtona likums
Šajā formulā a ir siltuma pārneses koeficients. Ar darba vides turbulentu kustību šis koeficients ir atkarīgs no daudziem papildu daudzumiem:
- šķidruma fizikālie parametri, jo īpaši siltuma jauda, siltuma vadītspēja, blīvums, viskozitāte;
- nosacījumus siltuma pārneses virsmas mazgāšanai ar gāzi vai šķidrumu, jo īpaši šķidruma ātrumu, virzienu;
- telpiskie apstākļi, kas ierobežo plūsmu (garums, diametrs, virsmas forma, tās raupjums).
Līdz ar to siltuma pārneses koeficients ir daudzu lielumu funkcija, kas parādīta formulā
Dimensiju analīzes metode ļauj iegūt funkcionālu saistību starp līdzības kritērijiem, kas raksturo siltuma pārnesi ar turbulentu plūsmu gludās, taisnās un garās caurulēs.
To aprēķina, izmantojot formulu.
Siltuma pārneses koeficients siltummaiņu aprēķināšanā
Ķīmiskajā tehnoloģijā bieži notiek siltumenerģijas apmaiņas gadījumi starp diviem šķidrumiem caur sadalošo sienu. Siltuma apmaiņas process iziet trīs posmus. Līdzsvara stāvokļa procesa siltuma plūsma nemainās.
Tiek veikts siltuma plūsmas aprēķins, kas iet no pirmās darba vides uz sienu, pēc tam caur siltuma pārneses virsmas sienu un pēc tam no sienas uz otro darba vidi.
Attiecīgi aprēķinos tiek izmantotas trīs formulas:
Vienādojumu kopīgā risinājuma rezultātā mēs iegūstam
Daudzums
un ir siltuma pārneses koeficients.
Vidējās temperatūras starpības aprēķins
Kad, izmantojot siltuma bilanci, ir noteikts nepieciešamais siltuma daudzums, jāaprēķina siltuma apmaiņas virsma (F).
Aprēķinot nepieciešamo siltuma apmaiņas virsmu, tiek izmantots tas pats vienādojums, kas iepriekšējos aprēķinos:
Vairumā gadījumu darba vides temperatūra mainīsies siltuma apmaiņas procesu laikā. Tas nozīmē, ka temperatūras starpība mainīsies gar siltuma apmaiņas virsmu. Tāpēc tiek aprēķināta vidējā temperatūras starpība.Tā kā temperatūras izmaiņas nav lineāras, tiek aprēķināta logaritmiskā starpība. Atšķirībā no tiešās caurplūdes ar darba vides pretplūsmu vajadzīgajam siltuma apmaiņas virsmas laukumam jābūt mazākam. Ja vienā siltummaiņa gājienā tiek izmantotas gan tiešās plūsmas, gan pretplūsmas plūsmas, temperatūras starpību nosaka, pamatojoties uz attiecību.
Siltuma zudumu aprēķins mājā
Saskaņā ar otro termodinamikas likumu (skolas fizika) nenotiek spontāna enerģijas pārnese no mazāk uzkarsētiem uz vairāk sakarsētiem mini- vai makro objektiem. Īpašs šī likuma gadījums ir “cenšanās” radīt temperatūras līdzsvaru starp divām termodinamiskām sistēmām.
Piemēram, pirmā sistēma ir vide ar temperatūru -20 ° C, otrā sistēma ir ēka ar iekšējo temperatūru + 20 ° C. Saskaņā ar iepriekš minēto likumu, šīs divas sistēmas centīsies panākt līdzsvaru, izmantojot enerģijas apmaiņu. Tas notiks ar otrās sistēmas siltuma zudumu un pirmās dzesēšanas palīdzību.
Mēs varam viennozīmīgi teikt, ka apkārtējā temperatūra ir atkarīga no platuma, kurā atrodas privātmāja. Temperatūras starpība ietekmē siltuma noplūdes daudzumu no ēkas (+)
Siltuma zudumi nozīmē piespiedu siltuma (enerģijas) izdalīšanos no kāda objekta (mājas, dzīvokļa). Parastam dzīvoklim šis process nav tik "pamanāms" salīdzinājumā ar privātmāju, jo dzīvoklis atrodas ēkas iekšienē un ir "blakus" citiem dzīvokļiem.
Privātmājā siltums vienā vai otrā pakāpē “izplūst” caur ārsienām, grīdu, jumtu, logiem un durvīm.
Zinot siltuma zudumu apjomu nelabvēlīgākajiem laika apstākļiem un šo apstākļu raksturojumu, ir iespējams ar lielu precizitāti aprēķināt apkures sistēmas jaudu.
Tātad siltuma noplūdes no ēkas apjomu aprēķina, izmantojot šādu formulu:
Q = Qfloor + Qwall + Qwindow + Qroof + Qdoor +… + Qikur
Qi - siltuma zudumu apjoms no ēkas aploksnes vienmērīgā izskata.
Katru formulas komponentu aprēķina pēc formulas:
Q = S * ∆T / Rkur
- J - termiskās noplūdes, V;
- S - noteikta veida konstrukcijas platība, kv. m;
- ∆T - temperatūras starpība starp apkārtējo un iekštelpu gaisu, ° C;
- R - noteikta veida konstrukcijas siltuma pretestība, m2 * ° C / W.
Patiesībā esošo materiālu siltuma pretestības vērtību ieteicams ņemt no palīggaldiem.
Turklāt siltuma pretestību var iegūt, izmantojot šādu attiecību:
R = d / kkur
- R - siltuma pretestība, (m2 * K) / W;
- k - materiāla siltumvadītspējas koeficients, W / (m2 * K);
- d Vai šī materiāla biezums ir m.
Vecākās mājās ar mitru jumta konstrukciju siltuma noplūde notiek caur ēkas augšpusi, proti, caur jumtu un bēniņiem. Veicot pasākumus mansarda jumta griestu sasilšanai vai siltumizolācijai, šī problēma tiek atrisināta.
Ja jūs izolējat mansarda telpu un jumtu, tad kopējos siltuma zudumus no mājas var ievērojami samazināt.
Mājā ir vairāki citi siltuma zudumu veidi, izmantojot plaisas konstrukcijās, ventilācijas sistēmu, virtuves pārsegu, atverot logus un durvis. Bet nav jēgas ņemt vērā to apjomu, jo tie veido ne vairāk kā 5% no kopējā siltuma noplūdes skaita.
Siltumtīkla siltuma attēlveidošanas pārbaude
Siltuma zudumu aprēķins siltumtīklos tika papildināts ar siltuma attēlveidošanas apsekojumu.
Siltumtīkla siltuma attēlveidošanas apsekojums palīdz atklāt vietējos cauruļvadu un siltumizolācijas defektus turpmākam remontam vai nomaiņai.
Bojāta cauruļvadu siltumizolācija ar siltumnesēju. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 59,3 ° C
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 54,5 ° C
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 56,2 ° C
Bojāta cauruļvadu siltumizolācija ar siltumnesēju.Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 66,3 ° C
Atvērtas cauruļvadu sekcijas bez izolācijas.
Atvērtas cauruļvadu sekcijas bez izolācijas.
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu.
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 62,5 ° C
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 63,2 ° C
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 63,8 ° C
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 66,5 ° C
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 63,5 ° C
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 69,5 ° C
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 62,2 ° C
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 52,0 ° C
Atvērtas cauruļvadu sekcijas bez izolācijas. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 62,4 ° C
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu vides ietekmē.
Uzziniet par ūdensapgādes sistēmu aptauju.
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu vides ietekmē.
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 67,6 ° C
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu. Maksimālā temperatūra atklātās vietās bija 58,8 ° C
Daļēja cauruļvadu siltumizolācijas iznīcināšana ar dzesēšanas šķidrumu vides ietekmē.
Katla jaudas noteikšana
Lai uzturētu temperatūras starpību starp vidi un temperatūru mājas iekšienē, nepieciešama autonoma apkures sistēma, kas uztur vajadzīgo temperatūru katrā privātmājas telpā.
Apkures sistēmas pamats ir dažāda veida katli: šķidrā vai cietā kurināmā, elektriskā vai gāzes.
Katls ir apkures sistēmas centrālā vienība, kas rada siltumu. Katla galvenā īpašība ir tā jauda, proti, siltuma daudzuma pārveidošanas ātrums laika vienībā.
Veicot siltuma siltuma slodzes aprēķinus, mēs iegūsim nepieciešamo katla nominālo jaudu.
Parastam daudzistabu dzīvoklim katla jaudu aprēķina pēc platības un īpatnējās jaudas:
Rboileris = (Sroom * Rudelnaya) / 10kur
- S istabas- apsildāmās telpas kopējā platība;
- Rudellnaja- jaudas blīvums attiecībā pret klimatiskajiem apstākļiem.
Bet šajā formulā netiek ņemti vērā siltuma zudumi, kas ir pietiekami privātmājā.
Ir vēl viena saikne, kas ņem vērā šo parametru:
Рboileris = (Qloss * S) / 100kur
- Rkotla- katla jauda;
- Qloss- siltuma zudumi;
- S - apsildāma platība.
Jāpalielina katla nominālā jauda. Krājumi ir nepieciešami, ja plānojat izmantot katlu ūdens sildīšanai vannas istabai un virtuvei.
Lielākajā daļā privātmāju apkures sistēmu ieteicams izmantot izplešanās tvertni, kurā tiks uzglabāta dzesēšanas šķidruma padeve. Katrai privātmājai ir nepieciešama karstā ūdens apgāde
Lai nodrošinātu katla jaudas rezervi, pēdējai formulai jāpievieno drošības koeficients K:
Рboileris = (Qloss * S * K) / 100kur
TO - būs vienāds ar 1,25, tas ir, aprēķinātā katla jauda tiks palielināta par 25%.
Tādējādi katla jauda ļauj uzturēt standarta gaisa temperatūru ēkas telpās, kā arī sākotnējo un papildu daudzumu karstā ūdens mājā.
Īss apkures tīkla apraksts
Siltuma slodžu segšanai tiek izmantota ražošanas un apkures katlu māja, kuras galvenā degviela ir dabasgāze.
Katlu telpa ģenerē
- tvaiks tehnoloģiskām vajadzībām - visu gadu
- karstā ūdens apkures vajadzībām - apkures sezonā un
- karstā ūdens padeve - visu gadu.
- Projektā paredzēta siltumtīkla darbība pēc temperatūras grafika 98/60 grādi. AR.
Apkures sistēmas pieslēguma shēma ir atkarīga.
Siltumtīkli, kas nodrošina siltuma pārnesi visa ciemata apkurei un tā labā krasta daļas karstā ūdens apgādei, ir uzstādīti virs zemes un pazemē.
Siltumtīkls ir norobežots, strupceļā.
Siltumtīkli tika nodoti ekspluatācijā 1958. gadā. Celtniecība turpinājās līdz 2007. gadam.
Veikta siltumizolācija
- paklāji, kas izgatavoti no 50 mm biezas stikla vates, ar pārklājumu ar ruļļa materiālu,
- ekstrudēta putupolistirola tips TERMOPLEKS 40 mm biezs, ar cinkotas loksnes pārklājumu un 50 mm biezu putu polietilēnu.
Darbības laikā daži siltumtīkla posmi tika remontēti, nomainot cauruļvadus un siltumizolāciju.
Radiatoru izvēles iezīmes
Radiatori, paneļi, grīdas apsildes sistēmas, konvektori utt. Ir standarta sastāvdaļas siltuma nodrošināšanai telpā.Visizplatītākās apkures sistēmas daļas ir radiatori.
Siltuma izlietne ir īpaša dobu moduļu konstrukcija, kas izgatavota no augstas siltuma izkliedēšanas sakausējuma. Tas ir izgatavots no tērauda, alumīnija, čuguna, keramikas un citiem sakausējumiem. Apkures radiatora darbības princips tiek samazināts līdz enerģijas starojumam no dzesēšanas šķidruma telpas telpā caur “ziedlapiņām”.
Alumīnija un bimetāla apkures radiators ir aizstājis masīvus čuguna radiatorus. Ražošanas vienkāršība, augsta siltuma izkliedēšana, laba konstrukcija un dizains ir padarījuši šo produktu par populāru un plaši izplatītu instrumentu siltuma izstarošanai telpās.
Ir vairākas metodes apkures radiatoru aprēķināšanai telpā. Zemāk esošo metožu saraksts ir sakārtots, lai palielinātu skaitļošanas precizitāti.
Aprēķina iespējas:
- Pēc apgabala... N = (S * 100) / C, kur N ir sekciju skaits, S ir telpas platība (m2), C ir vienas radiatora sekcijas siltuma padeve (W, ņemta no šīs pases vai produkta sertifikāts), 100 W ir siltuma plūsmas daudzums, kas nepieciešams 1 m2 apsildīšanai (empīriskā vērtība). Rodas jautājums: kā ņemt vērā telpas griestu augstumu?
- Pēc tilpuma... N = (S * H * 41) / C, kur N, S, C - līdzīgi. H ir telpas augstums, 41 W ir siltuma plūsmas daudzums, kas nepieciešams 1 m3 sildīšanai (empīriskā vērtība).
- Pēc izredzes... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, kur N, S, C un 100 ir līdzīgi. k1 - ņemot vērā kameru skaitu istabas loga stikla blokā, k2 - sienu siltumizolācija, k3 - logu platības attiecība pret telpas platību, k4 - vidējā zemākā temperatūra ziemas aukstākajā nedēļā, k5 - telpas ārsienu skaits (kas “iziet” uz ielu), k6 - telpas tips virsū, k7 - griestu augstums.
Tas ir visprecīzākais veids, kā aprēķināt sadaļu skaitu. Protams, daļēju aprēķinu rezultāti vienmēr tiek noapaļoti līdz nākamajam skaitlim.
Vispārīgi noteikumi
Jebkurai vienkāršai aprēķina metodei ir diezgan liela kļūda. Tomēr no praktiskā viedokļa mums ir svarīgi nodrošināt garantētu pietiekamu siltuma izlaidi. Ja tas izrādās vairāk vajadzīgs pat ziemas aukstuma virsotnē, tad kas?
Dzīvoklī, kur par apkuri maksā pēc platības, kaulu siltums nesāp; un droseļvārstu regulēšana un termostata temperatūras regulatori nav kaut kas ļoti rets un nepieejams.
Privātmājas un privātā apkures katla gadījumā mums kilovata siltuma cena ir labi zināma, un varētu šķist, ka liekā apkure iesitīs jūsu kabatā. Tomēr praksē tas tā nav. Visi mūsdienu gāzes un elektriskie katli privātmājas apkurei ir aprīkoti ar termostatus, kas regulē siltuma pārnesi atkarībā no temperatūras telpā.
Termostats novērsīs katla liekā siltuma izšķiešanu.
Pat ja mūsu aprēķins par radiatoru sildīšanas jaudu lielā mērā rada būtisku kļūdu, mēs riskējam tikai ar dažu papildu sekciju izmaksām.
Starp citu: papildus vidējai ziemas temperatūrai ik pēc pāris gadiem notiek ārkārtīgi sals.
Pastāv aizdomas, ka globālo klimatisko izmaiņu dēļ tās notiks arvien biežāk, tāpēc, aprēķinot apkures radiatorus, nebaidieties pieļaut lielu kļūdu.
Hidrauliskais ūdens apgādes aprēķins
Protams, “attēls” par siltuma aprēķināšanu apkurei nevar būt pilnīgs, ja nav aprēķināti tādi raksturlielumi kā siltumnesēja tilpums un ātrums. Vairumā gadījumu dzesēšanas šķidrums ir parasts ūdens šķidrā vai gāzveida agregācijas stāvoklī.
Siltuma nesēja reālo tilpumu ieteicams aprēķināt, saskaitot visas apkures sistēmas dobumus. Izmantojot vienas ķēdes katlu, tas ir labākais risinājums. Izmantojot apkures sistēmā dubultās ķēdes katlus, higiēnas un citiem sadzīves nolūkiem ir jāņem vērā karstā ūdens patēriņš.
Aprēķinot ūdens daudzumu, ko silda ar dubultās ķēdes katlu, lai iedzīvotājiem nodrošinātu karstu ūdeni un dzesēšanas šķidruma sildīšanu, tiek veikta summējot apkures loku iekšējo tilpumu un reālās lietotāju vajadzības sasildītā ūdenī.
Karstā ūdens tilpumu apkures sistēmā aprēķina pēc formulas:
W = k * Pkur
- W - siltumnesēja tilpums;
- P - apkures katla jauda;
- k - jaudas koeficients (litru skaits uz jaudas vienību ir 13,5, diapazons - 10-15 litri).
Rezultātā galīgā formula izskatās šādi:
W = 13,5 * P
Sildīšanas vides plūsmas ātrums ir apkures sistēmas galīgais dinamiskais novērtējums, kas raksturo šķidruma cirkulācijas ātrumu sistēmā.
Šī vērtība palīdz novērtēt cauruļvada tipu un diametru:
V = (0,86 * P * μ) / ∆Tkur
- P - katla jauda;
- μ - katla efektivitāte;
- ∆T - temperatūras starpība starp pieplūdes ūdeni un atplūdes ūdeni.
Izmantojot iepriekš minētās hidrauliskās aprēķināšanas metodes, būs iespējams iegūt reālus parametrus, kas ir nākotnes apkures sistēmas “pamats”.
Par apkures ierīču izvēli un siltuma aprēķinu
Apaļajā galdā tika apspriesti vairāki jautājumi, piemēram, ēku un būvju inženiertehnisko sistēmu pārbaudes sistēmas izveide, ražotāju, piegādātāju un mazumtirdzniecības ķēžu atbilstība patērētāju tiesību aizsardzības prasībām, obligāta preču pārbaude sildierīces ar obligātu norādi par ierīču testēšanas nosacījumiem, projektēšanas noteikumu izstrādi un apkures ierīču izmantošanu. Diskusijas laikā atkal tika atzīmēta instrumentu neapmierinošā darbība.
Šajā sakarā es gribētu atzīmēt, ka par neapmierinošu apkures sistēmas darbību var spriest ne tikai pēc sildierīces... Iemesls ir iespējams arī pazeminātajos siltumtehnikas datos (salīdzinājumā ar projektēšanas datiem) ārsienās, logos, pārklājumos un ūdens padevē apkures sistēmai ar pazeminātu temperatūru. Tas viss jāatspoguļo materiālos, lai visaptveroši novērtētu apkures sistēmas tehnisko stāvokli.
Dažādu iemeslu dēļ faktiskā apkures ierīču siltuma pārnešana var būt mazāka par nepieciešamo. Pirmkārt, patiesībā apkures ierīces no dažāda veida telpām atdala dekoratīvi žogi, aizkari un mēbeles. Otrkārt, neatbilstība apkures sistēmu tehniskās ekspluatācijas noteikumu prasībām [1].
Ierīču siltuma izkliedi ietekmē, piemēram, krāsas sastāvs un krāsa. Samazina siltuma pārnesi un radiatorus, kas atrodas nišās.
Apkures ierīču siltuma aprēķināšanas metode, kas norādīta labi pazīstamā dizainera rokasgrāmatā [2], vairāku iemeslu dēļ pašlaik nav derīga.
Pašlaik apkures ierīces bieži izvēlas atbilstoši tās nominālās siltuma plūsmas vērtībai, tas ir, neņemot vērā sarežģīto koeficientu nominālās siltuma plūsmas novedšanai reālos apstākļos atkarībā no apkures sistēmas (viencauruļu vai divu cauruļu) ), dzesēšanas šķidruma un gaisa temperatūra telpā, kuras vērtība parasti ir mazāka par 1. Darbā ir parādīts mūsdienu ierīču ieteicamais siltuma aprēķins [3].
Ierīču izvēle sastāv no saliekama radiatora sekciju skaita noteikšanas vai nesalokāma radiatora vai konvektora veida, kura ārējai siltuma pārneses virsmai jānodrošina vismaz vajadzīgās siltuma plūsmas pārnešana telpā ( 1. attēls).
Aprēķins tiek veikts dzesēšanas šķidruma temperatūrā pirms un pēc sildītāja (dzīvojamās un sabiedriskās ēkās parasti tiek izmantots ūdens vai nesalstošs šķidrums), telpas siltuma patēriņš Qnom, kas atbilst aprēķinātajam siltumam deficīts tajā, atsaucoties uz vienu sildierīci, pie aprēķinātās ārējā gaisa temperatūras [četras].
Aprēķināto saliekamo radiatoru sekciju skaitu ar pietiekamu precizitāti var noteikt pēc šādas formulas:
Neatdalāmu radiatoru un konvektoru tips un garums jānosaka ar nosacījumu, ka to nominālajai siltuma plūsmai Qpom jābūt ne mazākai par aprēķināto siltuma pārnesi Qopr:
kur Qopr ir aprēķinātā sildītāja siltuma jauda, W; qsecr ir aprēķināts ierīces vienas sekcijas siltuma plūsmas blīvums W; Qtr ir telpās atklāti ieklātu stāvvada cauruļu, savienojumu kopējā siltuma pārnese, kas saistīta ar apkures ierīci W β ir koeficients, kas ņem vērā uzstādīšanas metodi, sildītāja atrašanās vietu [2, 3] (piemēram, uzstādot ierīci, tā ir atvērta pie ārsienas β = 1, ja priekšā ir vairogs ierīces ar spraugām augšējā daļā β = 1,4, un, atrodoties konvektorā grīdas konstrukcijā, koeficienta vērtība sasniedz 2); β1 - koeficients, ņemot vērā siltuma pārneses izmaiņas no radiatora atkarībā no sekciju skaita vai ierīces garuma, β1 = 0,95-1,05; b - koeficients, ņemot vērā atmosfēras spiedienu, b = 0,95-1,015; qв un qr - siltuma pārnese 1 m vertikālu un horizontālu atvērtu cauruļu [W / m], kas paredzēta neizolētām un izolētām caurulēm saskaņā ar tabulu. 1 [2, 3]; lw un lg - vertikālo un horizontālo cauruļu garums telpās, m; qnom un Qnom - saliekamās vai atbilstoša nesabojājamās sildierīces vienas sekcijas nominālais siltuma plūsmas blīvums, kas norādīts [3], sildierīču laboratorijas "NIIsantekhniki" (LLC "Vitaterm") ieteikumos un ierīču ražotāju katalogos ar dzesēšanas šķidruma un telpas gaisa vidējās temperatūras starpību Δtav, kas vienāda ar 70 ° C, un ar ūdens plūsmas ātrumu ierīcē; Δtav un Gpr - faktiskā temperatūras starpība 0,5 (tg + līdz) - tv un dzesēšanas šķidruma plūsma [kg / h] ierīcē; n un p ir eksperimentāli skaitliski rādītāji, kas ņem vērā ierīces siltuma pārneses koeficienta izmaiņas pie faktiskās vidējās temperatūras starpības un dzesēšanas šķidruma plūsmas ātruma vērtībām, kā arī savienojuma veida un shēmas. ierīce apkures sistēmas caurulēm, kas pieņemta saskaņā ar [3] vai saskaņā ar apkures ierīču laboratorijas "NIIsantekhniki" ieteikumiem; tg, to un tв - aprēķinātās dzesēšanas šķidruma temperatūras vērtības pirms un pēc ierīces un gaisa dotajā telpā, ° C; Kopotn ir sarežģīts koeficients, lai nominālā siltuma plūsma nonāktu reālos apstākļos.
Izvēloties apkures ierīces veidu [4], jāpatur prātā, ka tā garumam ēkās ar augstām sanitārajām prasībām jābūt vismaz 75%, dzīvojamās un citās sabiedriskajās ēkās - vismaz 50% no jumta loga garuma
Aprēķināto siltumnesēja plūsmas ātrumu, kas iet caur sildītāju, [kg / h] var noteikt pēc formulas:
Qpom vērtība šeit atbilst siltuma slodzei, kas piešķirta vienai apkures ierīcei (ja telpā ir divas vai vairākas no tām).
Izvēloties apkures ierīces veidu [4], jāpatur prātā, ka tā garumam ēkās ar paaugstinātām sanitāri higiēniskām prasībām (slimnīcās, pirmsskolas iestādēs, skolās, vecāka gadagājuma cilvēku un invalīdu mājās) jābūt vismaz 75%; dzīvojamās un citās sabiedriskās ēkās - ne mazāk kā 50% no gaismas atveres garuma.
Apkures ierīču izvēles piemēri
1. piemērs. Nosakiet nepieciešamo MC-140-M2 radiatora sekciju skaitu, kas uzstādīts bez aizsega zem 1,5 X 1,5 m loga palodzes, ja zināms: apkures sistēma ir divu cauruļu, vertikāla, cauruļu ieklāšana ir atvērta, nominālā vertikālo cauruļu (stāvvadi) diametri telpās 20 mm, horizontāli (savienojumi ar radiatoru) 15 mm, telpas Nr. 1 aprēķinātais siltuma patēriņš Qpom ir 1000 W, aprēķinātā pieplūdes ūdens temperatūra tg un atplūdes ūdens ir vienādi līdz 95 un 70 ° C, gaisa temperatūra telpā ir tв = 20 ° C, ierīci savieno ar shēmu "no augšas uz leju", vertikālo lw un horizontālo lg cauruļu garums ir attiecīgi 6 un 3 m . Vienas sekcijas qnom nominālā siltuma plūsma ir 160 W.
Lēmums.
1. Mēs atrodam ūdens plūsmas ātrumu Gpr, kas iet caur radiatoru:
Indeksi n un p ir attiecīgi 0,3 un 0,02; β = 1,02, β1 = 1 un b = 1.
2. Atrodiet temperatūras starpību Δtav:
3. Cauruļu siltuma pārnesi mēs atrodam Qtr, izmantojot atklāti novietoto vertikālo un horizontālo cauruļu siltuma pārneses tabulas:
4. Nosakiet sekciju skaitu Npr:
Uzstādīšanai jāpieņem četras sadaļas. Tomēr radiatora garums 0,38 m ir mazāks par pusi no loga izmēra. Tāpēc pareizāk ir uzstādīt konvektoru, piemēram, "Santekhprom Auto". Konvektora indeksi n un p tiek ņemti attiecīgi par 0,3 un 0,18.
Aprēķinātais konvektora Qopr siltuma pārnesums tiek noteikts pēc formulas:
Mēs pieņemam konvektoru "Santekhprom Auto" tipa KSK20-0.918kA ar nominālo siltuma plūsmu Qnom = 918 W. Konvektora apvalka garums ir 0,818 m.
2. piemērs. Nosakiet nepieciešamo MC-140-M2 radiatoru sekciju skaitu pie aprēķinātās pieplūdes ūdens temperatūras tg un atgriešanās tо vienāda ar 85 un 60 ° C. Pārējie sākotnējie dati ir vienādi.
Lēmums.
Šajā gadījumā: Δtav = 52,5 ° C; cauruļu siltuma pārnese būs
Uzstādīšanai tiek pieņemtas sešas sadaļas. Nepieciešamā radiatoru sekciju skaita pieaugumu otrajā piemērā izraisa aprēķinātās plūsmas un atgaitas temperatūras pazemināšanās apkures sistēmā.
Saskaņā ar aprēķiniem (5. piemērs) uzstādīšanai var pieņemt vienu sienas konvektoru "Santechprom Super Auto" ar nominālo siltuma plūsmu 3070 W. Kā piemērs - konvektors KSK 20-3070k vidēja dziļuma ar leņķa tērauda vārsta korpusu KTK-U1 un ar aizvēršanas sekciju. Konvektora korpusa garums 1273 mm, kopējais augstums 419 mm
Radiatora garums 0,57 m ir mazāks par pusi no loga izmēra. Tāpēc jums jāuzstāda zemāka augstuma radiators, piemēram, MC-140-300 tipa, kura vienas sadaļas nominālā siltuma plūsma ir 0,12 kW (120 W).
Sadaļu skaitu mēs atrodam pēc šādas formulas:
Mēs pieņemam uzstādīšanai astoņas sadaļas. Radiatora garums ir 0,83 m, kas ir vairāk nekā puse no loga izmēra.
3. piemērs. Nosakiet vajadzīgo sekciju skaitu radiatoram MC-140-M2, kas uzstādīts zem palodzēm bez divu logu sieta, kura izmērs ir 1,5 X 1,5 m ar sienu, ja zināms: apkures sistēma ir divu cauruļu, vertikāla, atvērta cauruļu ieklāšana , vertikālo cauruļu nominālais diametrs telpā 20 mm, horizontāls (savienojumi pirms un pēc radiatora) 15 mm, aprēķinātais telpas siltuma patēriņš Qpom ir 3000 W, aprēķinātā pieplūdes tg un atgriešanās ūdens temperatūra ir 95 un 70 ° C, gaisa temperatūra telpā ir tв = 20 ° C, ierīces savienojums
saskaņā ar shēmu "no augšas uz leju" vertikālo lw un horizontālo lg cauruļu garums ir attiecīgi 6 un 4 m. Vienas sekcijas nominālā siltuma plūsma qnom = 0,16 kW (160 W). Lēmums.
1. Nosakiet ūdens Gpr plūsmas ātrumu, kas iet caur diviem radiatoriem:
Indeksi n un p ir attiecīgi 0,3 un 0,02; β = 1,02, β1 = 1 un b = 1.
2. Atrodiet temperatūras starpību Δtav:
3. Cauruļu siltuma pārnesi mēs atrodam Qtr, izmantojot atklāti novietoto vertikālo un horizontālo cauruļu siltuma pārneses tabulas:
4. Nosakiet kopējo sekciju skaitu Npr:
Mēs pieņemsim uzstādīšanai divus 9 un 10 sekciju radiatorus.
4. piemērs. Nosakiet nepieciešamo MC-140-M2 radiatoru sekciju skaitu pie aprēķinātā pieplūdes ūdens temperatūras tg un reversā līdz, vienādai ar 85 un 60 ° C. Pārējie sākotnējie dati ir vienādi.
Lēmums.
Šajā gadījumā: Δtav = 52,5 ° C; cauruļu siltuma pārnese būs:
Mēs pieņemsim uzstādīšanai divus 12 sekciju radiatorus.
5. piemērs. Nosakiet konvektora tipu pie aprēķinātās pieplūdes ūdens temperatūras tp un atgriezieties līdz 85 un 60 ° C, un telpas aprēķināto siltuma patēriņu Qpom, kas vienāds ar 2000 W. Pārējie sākotnējie dati parādīti 3. piemērā: n = 0,3, p = 0,18.
Šajā gadījumā: Δtav = 52,5 ° C; cauruļu siltuma pārnese būs:
Tad
Uzstādīšanai ir iespējams pieņemt vienu sienas konvektoru "Santekhprom Super Auto" ar nominālo siltuma plūsmu 3070 W. Konvektors KSK 20-3070k vidēja dziļuma, piemēram, ar leņķa tērauda vārsta korpusu KTK-U1 un ar aizvēršanas sekciju. Konvektora apvalka garums ir 1273 mm, kopējais augstums ir 419 mm.
Ir iespējams uzstādīt arī NBBK LLC ražotu KS20-3030 konvektoru ar nominālo siltuma plūsmu 3030 W un korpusa garumu 1327 mm.
Termiskā dizaina piemērs
Kā siltuma aprēķina piemērs ir parastā 1 stāvu māja ar četrām viesistabām, virtuvi, vannas istabu, “ziemas dārzu” un palīgtelpām.
Pamats ir izgatavots no monolītas dzelzsbetona plātnes (20 cm), ārsienas ir betona (25 cm) ar apmetumu, jumts ir izgatavots no koka sijām, jumts ir metāla un minerālvates (10 cm)
Apzīmēsim mājas sākotnējos parametrus, kas nepieciešami aprēķiniem.
Ēkas izmēri:
- grīdas augstums - 3 m;
- neliels ēkas priekšpuses un aizmugures logs 1470 * 1420 mm;
- liels fasādes logs 2080 * 1420 mm;
- ieejas durvis 2000 * 900 mm;
- aizmugurējās durvis (izeja uz terasi) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.
Ēkas kopējais platums ir 9,5 m2, garums - 16 m2. Apsildīs tikai dzīvojamās istabas (4 gab.), Vannas istabu un virtuvi.
Lai precīzi aprēķinātu siltuma zudumus uz sienām no ārsienu platības, jums jāatskaita visu logu un durvju laukums - tas ir pilnīgi cita veida materiāls ar savu siltuma pretestību
Mēs sākam, aprēķinot viendabīgu materiālu laukumus:
- grīdas platība - 152 m2;
- jumta platība - 180 m2, ņemot vērā bēniņu augstumu 1,3 m un spolu platumu - 4 m;
- loga laukums - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
- durvju laukums - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m2.
Ārsienu platība būs 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m2.
Pārejam pie siltuma zudumu aprēķināšanas katram materiālam:
- 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;
Un arī Qwall ir ekvivalents 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Visu siltuma zudumu summa būs 19628,4 W.
Rezultātā mēs aprēķinām katla jaudu: 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.
Mēs aprēķināsim radiatoru sekciju skaitu vienai no telpām. Visiem pārējiem aprēķini ir vienādi. Piemēram, stūra istaba (diagrammas kreisais, apakšējais stūris) ir 10,4 m2.
Tādējādi 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.
Šajā telpā nepieciešamas 9 sekcijas apkures radiatora ar siltuma jaudu 180 W.
Mēs turpinām aprēķināt dzesēšanas šķidruma daudzumu sistēmā - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litri. Tas nozīmē, ka dzesēšanas šķidruma ātrums būs: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) / 20 = 812,7 litri.
Rezultātā pilnīgs dzesēšanas šķidruma tilpuma apgrozījums sistēmā būs līdzvērtīgs 2,87 reizēm stundā.
Rakstu izvēle par siltuma aprēķinu palīdzēs precīzi noteikt apkures sistēmas elementu parametrus:
- Privātmājas apkures sistēmas aprēķins: noteikumi un aprēķinu piemēri
- Ēkas termiskais aprēķins: aprēķinu veikšanas specifika un formulas + praktiski piemēri
Aprēķina radiatoru kā siltummaini ar piespiedu konvekciju.
Tiek parādīts paņēmiens, izmantojot Intel Pentium4 Willamette 1,9 GHz procesora un ADDA Corporation ražotā dzesētāja B66-1A piemēru, kurā aprakstīta atdalītu radiatoru aprēķināšanas procedūra, kas paredzēta elektronisko iekārtu siltuma radošo elementu atdzesēšanai ar piespiedu konvekciju un plakanu termiskās saskares virsmas ar jaudu līdz 100 W. Šī metode ļauj praktiski aprēķināt mūsdienu augstas veiktspējas maza izmēra ierīces siltuma noņemšanai un pielietot tās visam radioelektronisko ierīču spektram, kam nepieciešama dzesēšana.
Sākotnējos datos iestatītie parametri:
P
= 67 W, jauda, ko izkliedē atdzesētais elements;
qar
= 296 ° K, barotnes (gaisa) temperatūra Kelvina grādos;
qpirms
= 348 ° K, kristāla ierobežojošā temperatūra;
qR
= nn ° K, radiatora bāzes vidējā temperatūra (aprēķināta aprēķina laikā);
H
= 3 10-2 m, radiatora spuras augstums metros;
d
= 0,8 10-3 m, ribu biezums metros;
b
= 1,5 10-3 m, attālums starp ribām;
lm
= 380 W / (m ° K), radiatora materiāla siltumvadītspējas koeficients;
L
= 8,3 10-2 m, radiatora lielums gar malu metros;
B
= 6,9 10-2 m, radiatora izmērs pāri spurām;
BET
= 8 10-3 m, radiatora pamatnes biezums;
V
³ 2 m / s, gaisa ātrums radiatora kanālos;
Z
= 27, radiatora spuru skaits;
uR
= nn K, radiatora bāzes pārkaršanas temperatūra, tiek aprēķināta aprēķina laikā;
eR
= 0,7, radiatora melnuma pakāpe.
Tiek pieņemts, ka siltuma avots atrodas radiatora centrā.
Visus lineāros izmērus mēra metros, temperatūru Kelvinos, jaudu vatos un laiku sekundēs.
Radiatora konstrukcija un aprēķiniem nepieciešamie parametri parādīti 1. attēlā.
1. attēls.
Aprēķina procedūra.
1. Nosakiet kanālu kopējo šķērsgriezuma laukumu starp ribām pēc formulas:
Sк = (Z - 1) · b · H [1]
Pieņemtajiem sākotnējiem datiem - Sk = (Z - 1) b H = (27-1) 1,5 10-3 3 10-2 = 1,1 10-3 m2
Ventilatora centrālai uzstādīšanai gaisa plūsma iziet caur abām gala virsmām, un kanālu šķērsgriezuma laukums dubultojas līdz 2,2 10-3 m2.
2. Mēs iestatām divas vērtības radiatora pamatnes temperatūrai un veicam katras vērtības aprēķinu:
qр = {353 (+ 80 ° С) un 313 (+ 40 ° С)}
No šejienes tiek noteikta radiatora pamatnes pārkaršanas temperatūra. uR
attiecībā uz vidi.
uр = qр - qс [2]
Pirmajam punktam, uр = 57 ° K, otrajam, uр = 17 ° K.
3. Nosakiet temperatūru q
nepieciešami, lai aprēķinātu Nusselt (Nu) un Reinolds (Re) kritērijus:
q = qс + P / (2 · V · Sк · r · Cр) [3]
Kur: qar
–
apkārtējā gaisa temperatūra, vide,
V
- gaisa ātrums kanālos starp ribām, m / s;
Suz
- kanālu kopējais šķērsgriezuma laukums starp ribām, m2;
r
- gaisa blīvums temperatūrā
q
Trešdiena, kg / m3,
q
cf = 0,5 (
qp +qar)
;
CR
- gaisa siltuma jauda temperatūrā
q
Trešdiena, J / (kg x ° K);
P
- radiatora izkliedētā jauda.
Pieņemtajiem sākotnējiem datiem - 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)
* Dotā radiatora ar centrālo ventilatoru uzstādīšanas vērtība, V
no aprēķiniem 1,5 - 2,5 m / sek (sk. 2. pielikumu), no publikācijām [L.3] aptuveni 2 m / sek. Īsiem, paplašinošiem kanāliem, piemēram, Golden Orb dzesētājam, dzesēšanas gaisa ātrums var sasniegt 5 m / s.
4. Nosakiet Reinoldsa un Nuseltas kritēriju vērtības, kas nepieciešamas, lai aprēķinātu radiatora spuru siltuma pārneses koeficientu:
Re = V · L / n [4]
Kur: n
- gaisa kinemātiskās viskozitātes koeficients pie
qar,m2/ ar
no 1. papildinājuma 1. tabulas.
Pieņemtajiem sākotnējiem datiem - Re = VL / n = 2 8,3 10-2 / 15,8 10-6 = 1,05104
Nu = 0,032 Re 0,8 [5]
Pieņemtajiem sākotnējiem datiem - Nu = 0,032 Re 0,8 = 0,032 (2,62 104) 0,8 = 52,8
5. Nosakiet radiatora spuru konvekcijas siltuma pārneses koeficientu:
auz
=Nu·lplkst/
L W / (m
2
K) [6]
Kur, l
- gaisa siltuma vadītspējas koeficients (W / (m deg)), pie
qar
no 1. papildinājuma 1. tabulas.
Pieņemtajiem sākotnējiem datiem - ak = Nu · lv / L = 52,8 · 2,72 10-2 / 8,3 10-2 = 17,3
6. Nosakiet papildu koeficientus:
m = (2 · ak / lm · d) 1/2 [7]
mēs nosakām mh vērtību un hiperboliskā th (mh) tangenci.
Pieņemtajiem sākotnējiem datiem - m = (2 ak / lm d) 1/2 = (2 17,3 / (380 0,8 10-3)) 1/2 = 10,6
Pieņemtajiem sākotnējiem datiem - m · H = 10,6 · 3 10-2 = 0,32; th (mH) = 0,31
7. Nosakiet siltuma daudzumu, ko izdala ar konvekciju no radiatora spuras:
Prc = Z · lm · m · Sr · u · th (m · H) [8]
Kur: Z
- ribu skaits;
lm
= radiatora metāla siltuma vadītspējas koeficients, W / (m
·
° K);
m
- skatīt 7. formulu;
SR
- radiatora spuras šķērsgriezuma laukums, m2,
Sр = L · d [9]
uR
- radiatora pamatnes pārkaršanas temperatūra.
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. Nosakiet radiatora spuras vidējo temperatūru:
qср = (qр / 2) [1 + 1 / ch (m · H)] [10]
Kur: ch
(mH)
- kosinuss ir hiperbolisks.
Pieņemtajiem sākotnējiem datiem - qср = (qр / 2) [1 + 1 / ch (m · H)] = (353/2) [1 + 1 / 1,05] = 344 ° K (71 ° С)
* Hiperboliskā pieskāriena un kosinusa lielumu aprēķina inženierzinātņu kalkulatorā, secīgi veicot "hyp" un "tg" vai "cos" darbības.
9. Nosaka izstarojošā siltuma pārneses koeficientu:
al = eр · f (qср, qс) · j [11]
f (qср, qс) = 0,23 [5 10-3 (qср + qс)] 3
Pieņemtajiem sākotnējiem datiem - f (qcr, qc) = 0,23 [5 10-3 (qcr + qc)] 3 = 0,23 [5 10-3 (335 + 296)] 3 = 7,54
Apstarošanas koeficients:
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. Nosakiet izstarojošās siltuma plūsmas virsmu:
Sl = 2 L [(Z -1) · (b + d) + d] +2 H · L · Z (m2) [12]
Pieņemtajiem sākotnējiem datiem - Sl = 2 L [(Z -1) · (b + d) + d] +2 H · L · Z = 0,1445 m2
11. Nosakiet ar radiāciju izdalītā siltuma daudzumu:
Pl = al · Sl (qav - qc) [13]
Pieņemtajiem sākotnējiem datiem - Pl = alSl (qav - qc) = 0,25 0,1445 (344 - 296) = 1,73 W
12. Kopējais radiatora izdalītais siltuma daudzums noteiktā radiatora temperatūrā qр = 353K:
P = Prk + Pl [14]
Pieņemtajiem sākotnējiem datiem - P = Prk + Pl = 127 + 1,73 = 128,7 W.
13. Mēs atkārtojam radiatora temperatūras aprēķinus q
p = 313K, un mēs aprēķinām aprēķinātā radiatora siltuma raksturlielumus divos punktos. Šim punktam P = 38W. Šeit vertikālā ass norāda siltuma daudzumu, ko izstaro radiators.
PR
, un radiatora horizontālā temperatūra ir
qR
.
2. attēls
No iegūtā grafika mēs nosakām noteiktai 67 W jaudai, qR
= 328 ° K vai 55 ° C.
14. Saskaņā ar radiatora siltuma raksturlielumu mēs nosakām, ka ar noteiktu jaudu PR
= 67W, radiatora temperatūra
qR
= 328,5 ° C. Radiatora pārkaršanas temperatūra
uR
var noteikt pēc formulas 2.
Tas ir vienāds ar uр = qр - qс = 328 - 296 = 32 ° K.
15. Nosakiet kristāla temperatūru un salīdziniet to ar ražotāja noteikto robežvērtību
quz
=q
p + P (
r
pc +
r
pr) ° K = 328 + 67 (0,003 + 0,1) = 335 (62 ° C), [15]
Kur:
qR
–
radiatora pamatnes temperatūra konkrētam projektēšanas punktam,
R
- aprēķina rezultāts pēc formulas 14,
r
pc - procesora korpusa siltuma pretestība - kristāls, šim siltuma avotam ir 0,003 K / W
r
pr ir korpusa-radiatora siltuma pretestība, konkrētam siltuma avotam tā ir 0,1K / W (ar siltumu vadošu pastu).
Iegūtais rezultāts ir zemāks par ražotāja noteikto maksimālo temperatūru un ir tuvu datiem [L.2] (aptuveni 57 ° C). Šajā gadījumā kristāla pārkaršanas temperatūra attiecībā pret apkārtējo gaisu iepriekšminētajos aprēķinos ir 32 ° C un [L.2] 34 ° C.
Siltuma pretestība starp divām plakanām virsmām, lietojot lodmetālus, pastas un līmes:
r =
d
uz
lk-1
·
Scont
-1
[16]
Kur: d
k ir atstarpes biezums starp radiatoru un dzesēšanas ierīces korpusu, kas piepildīts ar siltumu vadošu materiālu, metros,
luz
- siltumu vadoša materiāla siltuma vadītspējas koeficients spraugā W / (m K),
Sturpinājums
Ir kontakta virsmas laukums m2.
Aptuvenā rcr vērtība ar pietiekamu pievilkšanu un bez blīvēm un smērvielām ir
rcr = 2,2 / skont
Lietojot pastas, siltuma pretestība samazinās apmēram 2 reizes.
16. Salīdziniet quz
ar
qpirms
, mēs saņēmām radiatoru
quz
= 325 ° K, mazāk
qpirms=
348 ° K, - dotais radiators nodrošina ierīces termisko režīmu ar rezervi.
17. Nosakiet aprēķinātā radiatora siltuma pretestību:
r =
u
R
/ P (° K / W) [17]
r = uр / P (° / W) = 32/67 = 0,47 ° / W
Secinājumi:
Aprēķinātais siltummainis nodrošina 67 W siltumenerģijas noņemšanu apkārtējās vides temperatūrā līdz 23 ° C, savukārt kristāla temperatūra 325 ° K (62 ° C) nepārsniedz šim procesoram pieļaujamo 348 ° K (75 ° C) temperatūru.
Īpašas virsmas apstrādes izmantošana, lai palielinātu siltuma jaudu ar starojumu temperatūrā līdz 50 ° C, izrādījās neefektīva un nav ieteicama, jo neatmaksā izmaksas.
Es vēlētos, lai šis materiāls palīdzētu jums ne tikai aprēķināt un izgatavot modernu maza izmēra ļoti efektīvu siltummaini, līdzīgu tiem, kas tiek plaši izmantoti datortehnoloģijā, bet arī kompetenti pieņemt lēmumus par šādu ierīču izmantošanu saistībā ar jūsu uzdevumiem .
Konstanti siltummaiņa aprēķināšanai.
1. tabula
| qs, K. (° C) | l *10-2 W / (m K) | n * 10 6 m 2 / sek | Vid. J / (kg * K) | r , kg / m 2 |
| 273 (0) td> | 2,44 | 13,3 | 1005 | 1,29 |
| 293 (20) | 2,59 | 15,1 | 1005 | 1,21 |
| 333 (60) | 2,9 | 19 | 1005 | 1,06 |
| 373 (100) | 3,21 | 23,1 | 1009 | 0,95 |
Konstantu vērtības vidējām temperatūrām pirmajā aptuvenajā vērtībā var iegūt, uzzīmējot funkciju grafikus temperatūrām, kas norādītas pirmajā kolonnā.
2. papildinājums.
Radiatora gaisa dzesēšanas ātruma aprēķins.
Dzesēšanas šķidruma kustības ātrums piespiedu konvekcijas laikā gāzēs:
V = Gv / Sк
Kur: Gv ir dzesēšanas šķidruma tilpuma plūsmas ātrums (70x70 ventilatoram Sp = 30 cm2, 7 asmeņi, Rem = 2,3 W, w = 3500 apgr./min., Gv = 0,6-0,8 m3 / min. Vai faktiski 0, 2 -0,3 vai V = 2m / s),
Sк - kanāla šķērsgriezuma laukums, kas nav pieejams pārejai.
Ņemot vērā to, ka ventilatora plūsmas laukums ir 30 cm2 un radiatora kanālu laukums ir 22 cm2, tiek noteikts, ka gaisa izpūšanas ātrums ir mazāks un būs vienāds ar:
V = Gv / S = 0,3 m3
/ min / 2,2 10
-3
m
2
= 136 m / min = 2,2 m / s.
Aprēķiniem mēs ņemam 2 m / s.
Literatūra:
- CEA dizainera rokasgrāmata, red. RG Varlamovs, M, padomju radio, 1972;
- REA dizaineru rokasgrāmata, RG Varlamova redakcijā, M, padomju radio, 1980;
- https://www.ixbt.com/cpu/, Socket 478 dzesētāji, 2002. gada pavasaris-vasara, Vitālijs Krinicins
, Publicēts - 2002. gada 29. jūlijs;
- https://www.ixbt.com/cpu/, Gaisa ātruma mērīšana aiz dzesēšanas ventilatoriem un dzesētājiem, Aleksandrs Cikulins, Aleksejs Rameikins, Publicēts - 2002. gada 30. augusts.
sagatavots 2003. gadā, pamatojoties uz materiāliem L.1 un 2
Sorokins A.D.
Šo tehniku PDF formātā var lejupielādēt šeit.
Precīzs siltuma izlaides aprēķins
Šim nolūkam tiek izmantoti korekcijas koeficienti:
- K1 ir atkarīgs no logu veida. Divkameru pakešu logi atbilst 1, parastais stiklojums - 1,27, trīs kameru logs - 0,85;
- K2 parāda sienu siltumizolācijas pakāpi. Tas ir robežās no 1 (putu betons) līdz 1,5 betona blokiem un mūrim 1,5 ķieģeļos;
- K3 atspoguļo attiecību starp logu laukumu un grīdu. Jo vairāk ir logu rāmju, jo lielāki ir siltuma zudumi. Pie 20% stiklojuma koeficients ir 1, un pie 50% tas palielinās līdz 1,5;
- K4 ir atkarīgs no minimālās temperatūras ārpus ēkas apkures sezonā. Temperatūra -20 ° C tiek ņemta kā vienība, un pēc tam katrai 5 grādai pievieno vai atņem 0,1;
- K5 ņem vērā ārsienu skaitu. Vienai sienai koeficients ir 1, ja ir divi vai trīs, tad tas ir 1,2, kad četri - 1,33;
- K6 atspoguļo telpas tipu, kas atrodas virs noteiktas telpas. Ja augšpusē ir dzīvojamais stāvs, korekcijas vērtība ir 0,82, silta bēniņi - 0,91, aukstā bēniņi - 1,0;
- K7 - atkarīgs no griestu augstuma. 2,5 metru augstumam tas ir 1,0, bet 3 metriem - 1,05.
Kad ir zināmi visi korekcijas koeficienti, katrai telpai tiek aprēķināta apkures sistēmas jauda, izmantojot formulu:
Telpas un ēkas kopumā siltuma aprēķins, siltuma zudumu formula
Termiskais aprēķins
Tātad, pirms aprēķināt apkures sistēmu savai mājai, jums jānoskaidro daži dati, kas attiecas uz pašu ēku.
No mājas projekta jūs uzzināsiet apsildāmo telpu izmērus - sienu augstumu, platību, logu un durvju atvērumu skaitu, kā arī to izmērus. Kā māja atrodas attiecībā pret kardinālajiem punktiem. Jāapzinās vidējā ziemas temperatūra jūsu apkārtnē. No kāda materiāla ir būvēta pati ēka?
Īpaša uzmanība jāpievērš ārsienām. Noteikti nosakiet komponentus no grīdas līdz zemei, kas ietver ēkas pamatu. Tas pats attiecas uz augšējiem elementiem, t.i., griestiem, jumtu un plātnēm.
Tieši šie struktūras parametri ļaus jums pāriet uz hidraulisko aprēķinu. Atzīsim, ka visa iepriekš minētā informācija ir pieejama, tāpēc ar tās apkopošanu nevajadzētu būt problēmām.
Visaptverošs siltuma slodzes aprēķins
Projektēšanas laikā papildus teorētiskajam jautājumu risinājumam, kas saistīts ar siltuma slodzēm, tiek veikti vairāki praktiski pasākumi. Visaptverošie siltumtehniskie apsekojumi ietver visu ēkas konstrukciju, ieskaitot griestus, sienas, durvis, logus, termogrāfiju. Pateicoties šim darbam, ir iespējams noteikt un reģistrēt dažādus faktorus, kas ietekmē mājas vai rūpniecības ēkas siltuma zudumus.
Termiskie apsekojumi sniedz visuzticamākos datus par siltuma slodzēm un siltuma zudumiem konkrētai ēkai noteiktā laika periodā. Praktiski pasākumi ļauj skaidri parādīt to, ko teorētiskie aprēķini nevar parādīt - nākotnes struktūras problemātiskās jomas.
No visa iepriekš minētā mēs varam secināt, ka siltuma slodžu aprēķini karstā ūdens apgādei, apkurei un ventilācijai, līdzīgi kā apkures sistēmas hidrauliskie aprēķini, ir ļoti svarīgi, un tie noteikti jāveic pirms siltumapgādes sakārtošanas sākuma. siltumapgādes sistēmu savā mājā vai objektā citam nolūkam. Kad pieeja darbam tiek veikta pareizi, tiks nodrošināta apkures struktūras bez traucējumiem darbība un bez papildu izmaksām.
Video piemērs ēkas apkures sistēmas siltuma slodzes aprēķināšanai:
