Cálculo de desempenho para aquecimento de ar de um determinado volume
Determine a taxa de fluxo de massa do ar aquecido
G
(kg / h) =
eu
x
R
Onde:
eu
- quantidade volumétrica de ar aquecido, m3 / hora
p
- densidade do ar na temperatura média (a soma da temperatura do ar na entrada e na saída do aquecedor é dividida por dois) - a tabela de indicadores de densidade é apresentada acima, kg / m3
Determine o consumo de calor para aquecimento do ar
Q
(W) =
G
x
c
x (
t
vigarista -
t
começo)
Onde:
G
- taxa de fluxo de massa de ar, kg / h s - capacidade de calor específica do ar, J / (kg • K), (o indicador é obtido a partir da temperatura do ar que entra da mesa)
t
início - temperatura do ar na entrada do trocador de calor, ° С
t
con é a temperatura do ar aquecido na saída do trocador de calor, ° С
Exemplo de cálculo de ventilação de exaustão
Antes do começo cálculo de ventilação de exaustão é necessário estudar o SN e P (Sistema de Normas e Regras) do dispositivo de sistemas de ventilação. De acordo com SN e P, a quantidade de ar necessária para uma pessoa depende de sua atividade.
Baixa atividade - 20 metros cúbicos / hora. Média - 40 m3 / h. Alto - 60 m3 / h. A seguir, consideramos o número de pessoas e o volume da sala.
Além disso, você precisa conhecer a multiplicidade - uma troca completa de ar em uma hora. Para o quarto é igual a um, para cômodos domésticos - 2, para cozinha, banheiro e despensa - 3.
Para exemplo - cálculo de ventilação de exaustão quartos 20 m²
Digamos que duas pessoas morem na casa, então:
V (volume) da sala é igual a: SxH, onde H é a altura da sala (padrão 2,5 metros).
V = S x H = 20 x 2,5 = 50 metros cúbicos.
Além disso, V x 2 (multiplicidade) = 100 metros cúbicos / h. De outra forma - 40 km / h. (atividade média) x 2 (pessoa) = 80 metros cúbicos / hora. Escolhemos um valor maior - 100 mb / h.
Da mesma forma, calculamos o desempenho da ventilação exaustora de toda a casa.
Cálculo da seção frontal do dispositivo necessária para a passagem do fluxo de ar
Decidida a potência térmica necessária para aquecer o volume necessário, encontramos a secção frontal para passagem de ar.
Seção frontal - seção interna de trabalho com tubos de transferência de calor, através dos quais passam diretamente os fluxos de ar frio forçado.
f
(m²) =
G
/
v
Onde:
G
- consumo de massa de ar, kg / h
v
- velocidade da massa de ar - para aquecedores de ar com aletas, é considerada no intervalo de 3 - 5 (kg / m.kv • s). Valores permitidos - até 7 - 8 kg / m.kv • s
Vantagens e desvantagens dos aquecedores de água
Um aquecedor de água para fornecimento de ventilação tem desvantagens significativas que limitam seu uso em instalações residenciais:
- grandes dimensões;
- a complexidade de se conectar a um sistema comum de abastecimento de água quente;
- a necessidade de controle estrito da temperatura do refrigerante no sistema de abastecimento de água.
No entanto, a fim de criar uma temperatura confortável em grandes salas (galpões de produção, estufas, centros comerciais), o uso de tais unidades de aquecimento é o mais conveniente, eficiente e econômico.
O aquecedor de água não carrega a rede elétrica, sua avaria não provoca incêndio - fatores esses que tornam o uso do equipamento seguro.
Calculando Valores de Velocidade de Massa
Encontre a velocidade de massa real para o aquecedor de ar
V
(kg / m.kv • s) =
G
/
f
Onde:
G
- consumo de massa de ar, kg / h
f
- a área da seção frontal real considerada, sq.
Opinião de um 'expert
Importante!
Não consegue lidar com os cálculos sozinho? Envie-nos os parâmetros existentes da sua sala e os requisitos do aquecedor. Vamos ajudá-lo com o cálculo. Como alternativa, observe as perguntas existentes de usuários sobre este tópico.
Tipos de aquecedores de ar
Conforme mencionado anteriormente, os aquecedores de ar são divididos de acordo com o princípio de operação e cada tipo tem suas próprias vantagens e desvantagens:
Diagrama de conexão do aquecedor elétrico.
- Aquecedores elétricos são fáceis de instalar e simples o suficiente para operar quando usados em um sistema de ventilação para aquecer o ar que passa. No entanto, a maioria dos aquecedores elétricos tem capacidade limitada, então o uso de um aquecedor elétrico é aceitável nos tipos de ventilação que não são projetados para um fluxo de ar de mais de 4500 m3 / h. Além disso, os aquecedores elétricos têm outra desvantagem significativa - altos custos operacionais, especialmente ao usar um aquecedor elétrico durante o inverno frio. Dependendo da potência do aquecedor elétrico, podem ser necessárias alterações na fiação elétrica: se os aquecedores com uma potência de até 5 kW puderem ser conectados a redes monofásicas (220 V) e trifásicas (380 V), em seguida, conectar um aquecedor elétrico com uma potência de mais de 5 kW é possível apenas a uma rede elétrica trifásica;
- Os aquecedores de água utilizam água quente para aquecer o ar que os atravessa, pelo que devem ser ligados a um sistema de aquecimento autónomo (caldeira a gás ou eléctrica em casa privada) ou central (para edifícios de escritórios ou empresas). Aquecedores de água são muito mais potentes do que seus equivalentes elétricos e podem ser usados em sistemas de ventilação com uma vazão de 1.000 a 16.000 metros cúbicos de ar por hora. As desvantagens deste tipo de aquecedores incluem o fato de serem mais difíceis de instalar e operar. Além disso, os aquecedores de água quente estão sujeitos ao risco de degelo e, portanto, não podem ser deixados sem um fornecimento constante de água quente durante o inverno.
- Os aquecedores a vapor são os tipos mais comuns de aquecedores de ar. Sua popularidade depende diretamente de suas qualidades úteis e características técnicas. Um aquecedor de ar a vapor aquece rapidamente o ar na sala e, se o compararmos com outros tipos de aquecedores de ar, ele é o líder neste indicador. No entanto, os aquecedores de ar a vapor sofrem das desvantagens de sistemas de água semelhantes. Devem ser sempre alimentados com vapor quente, pois disso depende o seu trabalho. Além disso, os aquecedores a vapor não têm um valor de potência de aquecimento constante, eles dependem da temperatura e da pressão do vapor de água. No entanto, tais desvantagens são mais do que compensadas pelas vantagens deste tipo de aquecedores: uma vez que funcionam a partir de geradores de vapor, são bastante económicos para vários tipos de empresas; sua operação não requer grandes custos de energia, os aquecedores a vapor são bastante confiáveis e duráveis.
Cálculo do desempenho térmico do aquecedor de ar
Cálculo da produção de calor real:
q
(W) =
K
x
F
x ((
t
em +
t
out) / 2 - (
t
start +
t
con) / 2))
ou, se a cabeça de temperatura for calculada, então:
q
(W) =
K
x
F
x
cabeça de temperatura média
Onde:
K
- coeficiente de transferência de calor, W / (m.kv • ° C)
F
- área de superfície de aquecimento do aquecedor selecionado (tomada de acordo com a tabela de seleção), sq.
t
na - temperatura da água na entrada do trocador de calor, ° С
t
out - temperatura da água na saída do trocador de calor, ° С
t
início - temperatura do ar na entrada do trocador de calor, ° С
t
con é a temperatura do ar aquecido na saída do trocador de calor, ° С
Classificação do aquecedor de ar
Aquecedores estão incluídos no projeto do sistema de aquecimento para aquecer o ar.Existem os seguintes grupos desses dispositivos de acordo com o tipo de refrigerante utilizado: água, energia elétrica, vapor, fogo.
Faz sentido usar aparelhos elétricos para salas com uma área não superior a 100 m². Para edifícios com grandes áreas, uma escolha mais racional seriam os aquecedores de água, que funcionam apenas com fonte de calor.
Os mais populares são os aquecedores a vapor e água. Tanto a primeira quanto a segunda em superfícies de forma são divididas em 2 subespécies: nervurada e tubo liso. Aquecedores com aletas na geometria das costelas são de chapa e espiral.
O desempenho dos aquecedores que operam em um transportador de calor, como o vapor, é controlado por meio de válvulas especiais instaladas no tubo de entrada.
Por projeto, esses dispositivos podem ser de passagem única, quando o líquido refrigerante neles se move através dos tubos, aderindo a uma direção constante, e de passagem múltipla, nas tampas das quais existem divisórias, em decorrência das quais a direção do movimento do refrigerante está mudando constantemente.
Estão à venda 4 modelos de aquecedores de água e vapor, diferenciando-se na superfície de aquecimento:
- CM - o menor com uma fileira de tubos;
- M - pequeno com duas filas de tubos;
- COM - médio com tubos em 3 filas;
- B - grande, com 4 filas de tubos.
Aquecedores de água durante a operação suportam grandes flutuações de temperatura - 70-110⁰. Para o bom funcionamento deste tipo de aquecedor, a água que circula no sistema deve ser aquecida a no máximo 180⁰. Na estação quente, o aquecedor de ar pode funcionar como um ventilador.
Galeria de imagens
Foto de
Aquecedor de água na área de produção
Aquecedor a vapor em um terraço envidraçado
Aquecedor de ar elétrico compacto
Modelo de enrolamento em espiral a vapor
Cálculo da cortina de ar de mistura
Elementos estruturais de cortinas de ar
As cortinas tipo palheta, via de regra, são projetadas com descarga de ar bidirecional e são compostas por duas unidades independentes, constituídas por ventiladores radiais ou axiais, resistências de ar se a cortina for térmica de ar e caixas de distribuição de ar, que são instaladas em cada lado da abertura a ser aberta.
As caixas de distribuição de ar da cortina estão localizadas no interior da abertura a uma distância não superior a 0,1 (onde Fpр é a área da abertura equipada com a cortina). Na falta de espaço para instalação das caixas diretamente nas aberturas, são utilizadas cortinas com bicos estendidos de saída de ar. O fluxo de ar da cortina deve ser direcionado em um ângulo de 300 em relação ao plano da abertura. A altura da saída de ar é considerada igual à altura da abertura aberta. O projeto das caixas de distribuição de ar deve garantir o movimento horizontal do fluxo de ar da cortina de ar e a relação entre a velocidade mínima de saída de ar e a altura máxima da fenda de pelo menos 0,7. Como regra, o ar é levado para a cortina do tipo palheta ao nível do tubo de sucção do ventilador. Ao instalar o ventilador no chão, é recomendável retirar ar da zona superior da sala se a temperatura do ar na zona superior for 50 ° C ou mais do que a temperatura na zona de trabalho.
A saída de ar das cortinas térmicas de ar do tipo misto deve ser fornecida em ambos os lados nas imediações da abertura das portas, de modo que os fluxos de ar da cortina não sejam interrompidos pela abertura das portas. O projeto das saídas de ar deve garantir a direção horizontal do fluxo de ar da cortina. A altura das saídas de ar é medida de 0,1 a 1,6 m do chão, a largura é determinada por cálculo. A aspiração de ar para a cortina, em regra, realiza-se sob o tecto do átrio. A entrada de ar externa é fornecida ao combinar uma cortina térmica de ar com ventilação de alimentação.Recomenda-se fornecer ar: com aspiração de ar da sala - para o vestíbulo, com entrada de ar do exterior - para o átrio.
Para salas com indústrias de explosivos, ventiladores em um design intrinsecamente seguro devem ser usados, e a temperatura do refrigerante para os aquecedores de ar através dos quais o ar recirculado passa não deve exceder 80% da temperatura de autoignição de gases, vapores ou poeira. Se a água quente for usada como um transportador de calor, sua temperatura para as categorias de produção A, B e E na presença de poeira combustível e explosiva nas instalações não deve ser superior a 1100 C e, na sua ausência, não superior a 1500 C . Na ausência de equipamento à prova de faíscas adequado para a cortina em salas com categorias A, B e E, é permitido retirar ar externo ou de salas adjacentes de categorias C, D e E, se não houver poeira combustível em isto.
Os meios de automação para cortinas de ar devem garantir: ligar o ventilador quando a abertura de serviço for aberta e quando a temperatura próxima à abertura for inferior ao valor ajustado; desligar o ventilador após fechar a abertura de serviço e quando a temperatura do ar próximo à abertura fechada for restaurada ao valor ajustado.
30,2. Cálculo de uma cortina tipo portão
A taxa de fluxo total de ar fornecido pela cortina tipo comporta é determinada pela fórmula
, (30.1)
onde é a característica da cortina - a relação entre a taxa de fluxo do ar fornecido pela cortina e a taxa de fluxo de ar que passa para a sala através da abertura durante a operação da cortina; - o coeficiente da taxa de fluxo do abertura durante a operação da cortina (tomada dependendo de e; Fпр - a área da abertura equipada com a cortina, m2; - a diferença nas pressões de ar de ambos os lados da cerca externa ao nível da abertura, Pa ; - densidade, kg / m3, da mistura fornecida pela cortina e o ar externo a uma temperatura tcm igual ao padrão.
A diferença de pressão é determinada por cálculo como resultado da resolução das equações de equilíbrio do ar, levando em consideração a pressão do vento para o modo frio do ano.
Para cálculos aproximados, se não houver dados iniciais completos, o valor pode ser obtido pela fórmula
, (30.2)
onde k1 é um fator de correção para a pressão do vento, levando em consideração o grau de estanqueidade dos edifícios;
; (30.3)
, (30.4)
onde hcalc é a altura calculada, ou seja, distância vertical do centro da abertura equipada com cortina ao nível de pressões zero, onde as pressões de fora e de dentro do edifício são iguais (altura da zona neutra), m; - densidade do ar, kg / m3, no temperatura externa do ar (parâmetros B); - o mesmo, na altura média das instalações, a temperatura do ar interno tв; - a velocidade estimada do vento, cujo valor é obtido com os parâmetros B para o período frio do ano; с - coeficiente aerodinâmico calculado, cujo valor deve ser considerado de acordo com SNiP 2.01.07-85.
A altura estimada hcalculated pode ser tomada aproximadamente;
a) para edifícios sem aberturas de aeração e lanternas
, (30.5)
onde hpr é a altura da abertura a ser aberta;
b) para edifícios com aberturas de aeração fechadas durante a estação fria,
, (30.6)
onde h1 é a distância do centro da abertura equipada com uma cortina ao centro das aberturas de alimentação, m; h2 é a distância entre os centros das aberturas de alimentação e exaustão, m; lp é o comprimento dos alpendres das aberturas de abastecimento, que são abertas na estação quente, m; lv - o mesmo, aberturas de exaustão;
c) para edifícios com aberturas de aeração abertas durante a estação fria:
, (30.7)
ou
,
onde hp é a distância do centro das aberturas de aeração de fornecimento aberto até o nível de pressão zero obtido ao calcular a aeração na estação fria (parâmetros B), m; - os produtos das vazões das aberturas, respectivamente, as aberturas de aeração de admissão e exaustão e suas áreas, m2.
Na presença de um desequilíbrio e excesso na sala da exaustão mecânica sobre o valor de entrada, aproximadamente, pode ser determinado pelas seguintes fórmulas:
a) quando a entrada de ar pela cortina da sala
; (30.8)
b) quando entrada de ar pela cortina do lado de fora
, (30.9)
onde é a soma dos produtos das vazões das aberturas de abastecimento e suas áreas, m2; - a soma dos produtos dos caudais das aberturas abertas simultaneamente equipadas com cortinas e das respectivas áreas, m2.
No cálculo deve-se verificar o valor de Gz de acordo com a fórmula (30.1), e para a vazão estimada tomar o maior dos valores obtidos pela fórmula
(30,8) e (30,1) ou (30,9) e (30,1). O valor não deve ultrapassar uma única troca de 1 hora.
A temperatura do ar necessária da cortina tg é determinada com base na equação do balanço de calor de acordo com a fórmula
, (30.10)
onde é a relação entre o calor perdido com o ar que sai pelas aberturas para o exterior e a saída de calor da cortina.
Energia térmica de aquecedores de cortina de aquecimento de ar
, (30.11)
onde A = 0,28 é o coeficiente: tinit é a temperatura do ar aspirado pela cortina, 0С.
Se, como resultado do cálculo de tz, for menor que tinit, então cortinas sem seções de aquecimento devem ser usadas.
30,3. Cálculo de cortina de ar combinada
Para economizar energia térmica, é aconselhável utilizar cortinas combinadas ar-térmico (KVTZ), que fornecem parte do ar sem aquecimento. O KVTZ consiste em dois pares de caixas verticais de distribuição de ar instaladas no interior das instalações. O par externo de risers, localizado mais próximo ao portão, não libera o ar aquecido, mas o vapor interno, aquecido a 70 ° C, o que permite reduzir as perdas de calor do jato da cortina de ar.
O cálculo de KHTZ é executado na seguinte ordem. A taxa de fluxo de ar relativa e a área relativa das fendas no par externo dos risers de cortina de ar são definidas. Recomenda-se tomar. Os valores são usados para determinar as perdas de calor relativas com o jato da cortina externa. Quando,. Em seguida, o fluxo de ar relativo através da cortina "interna" é calculado usando a fórmula
(30.12)
A área relativa das ranhuras de saída de ar da "cortina interna" é calculada
(30.13)
A área relativa total das fendas de saída de ar e a taxa de fluxo relativa total do KVTZ são determinadas
(30.14)
(30.15)
Com base nos valores obtidos e, o fluxo de ar total fornecido pelo KHTZ é encontrado e calculado de acordo com a fórmula (30.1). Em seguida, é determinado o fluxo de ar pelas cortinas externas e internas, respectivamente.
(30.16)
(30.17)
A energia térmica dos aquecedores KVTZ é calculada pela fórmula (30.11) em e
30,4. Cálculo de cortina de tipo de mistura
O consumo de ar para uma cortina de ar do tipo de mistura é determinado pela fórmula
, (30.18)
onde k é um fator de correção para levar em consideração o número de pessoas que passam, o local de entrada de ar da cortina e o tipo de saguão; - coeficiente de vazão, dependendo do desenho da entrada; Fвх - área de uma faixa que pode ser aberta das portas de entrada externas, m2. Ao combinar uma cortina térmica de ar com ventilação de fornecimento, o valor de Gz é considerado igual ao fluxo de ar necessário para ventilação de fornecimento, mas não inferior ao valor determinado pela fórmula (30.18).
O valor é determinado a partir do cálculo do regime de ar do edifício, tendo em conta a pressão do vento. Na ausência de dados iniciais completos, pode ser calculado utilizando a fórmula (30.3), onde o valor de h calculado é calculado levando em consideração a pressão do vento em função do número de andares do edifício de acordo com as fórmulas:
para edifícios com 3 ou menos andares
(30.19)
para edifícios com mais de 3 andares
(30.20)
onde hl.k. - a altura da escada a partir do nível de planejamento do solo, m; hдв - altura da folha da porta, m; ele tem a altura total de um andar, m.
A potência térmica dos aquecedores de ar da cortina térmica de ar é determinada pela fórmula (30.11).
