Как рассчитать теплопередачу

••• valeriopardi/iStock/Getty Images

Обновлено 24 апреля 2017 г. холоднее, твое тело. Когда вы чувствуете что-то холодное, вы ощущаете передачу тепловой энергии в другом направлении: из вашего тела во что-то более холодное. Такой вид теплопередачи называется теплопроводностью. Другой основной тип теплопередачи, происходящий на Земле, — это теплопередача между жидкостями, известная как конвекция. 92, Thot = 100 градусов Цельсия, Tcold = 50 градусов Цельсия и d = 2 метра, тогда q = (50*10(100–50))/2.

Затем вычтите две температуры, чтобы выполнить эту часть уравнения и получить разницу температур. В этом примере вычисление будет следующим: 100 градусов Цельсия – 50 градусов Цельсия = 50 градусов Цельсия, в результате чего получится упрощенное уравнение q = (50*10(50))/2.

Умножьте теплопроводность и площадь поверхности. Итак, теперь упрощенное уравнение q = (500 * 50)/2.

Умножьте произведение теплопроводности и площади поверхности, которое вы нашли на предыдущем шаге, на разницу температур, чтобы получить q = 25 000/2. 2, Tsurface = 100 градусов Цельсия и Tfluid = 50 градусов Цельсия, то ваше уравнение можно записать как q = 50 * 10 (100–50).

Рассчитать разницу температур. В этом примере вычисление будет следующим: 100 градусов Цельсия – 50 градусов Цельсия = 50 градусов Цельсия, в результате чего q = 50*10(50).

Затем умножьте теплопроводность на площадь поверхности, чтобы получить q = 500(50).

Наконец, умножьте это произведение на разницу температур, оставив скорость передачи энергии в ваттах. В этом примере q = 25 000 Вт.

Вещи, которые вам понадобятся

• Как для теплопроводности, так и для конвекции:
• Теплопроводность (k), естественная теплопроводность материала или жидкости при нагревании или охлаждении.
• Площадь (A), определяемая как площадь поперечного сечения, через которое передается тепло.
• Только для проводимости:
• Температурный градиент проводимости (Thot–Tcold), определяемый как разность температур в направлении потока энергии из горячей области в холодную. 4).

Об авторе

Бретт Смит — научный журналист из Буффало, штат Нью-Йорк. Выпускник Государственного университета Нью-Йорка — Буффало, он имеет более чем семилетний опыт работы в профессиональной лаборатории.

Фото предоставлены

valeriopardi/iStock/Getty Images

Погружение глубоко в метры BTU

Пример датчика расхода на гидравлической установке.

Я назвал эту статью «Счетчики БТЕ», потому что я думаю, что это название более известно, чем «правильный» термин счетчиков тепловой энергии. Я могу сказать вам, что эта тема довольно близка моему сердцу, так как последние несколько лет я работал над ней. Поэтому, если мне кажется, что я слишком углубляюсь, это потому, что я думаю, что некоторая информация необходима, чтобы действительно понять, что они делают и как они работают. Итак, давайте копать.

Что такое счетчик БТЕ?

БТЕ Счетчики также известны как счетчики тепла, но я предпочитаю термин «тепловая энергия», потому что слово «тепло» исключает возможность расчета тепловой энергии охлаждения, которую могут выполнять эти устройства, ну, по крайней мере, некоторые из них.

Я уверен, что вы узнали немного больше об этих устройствах в Интернете или в печати. Причина в том, что учет тепловой энергии – это своего рода последний рубеж приборов учета. Это была «дыра» в индустрии учета, по крайней мере, в Северной Америке, когда компании или люди выставляли счета на основе количества использованной тепловой энергии.

По своей сути счетчик тепловой энергии представляет собой устройство, которое измеряет количество тепловой энергии, используемой в жидкостной системе в течение заданного периода времени. Чтобы представить это в перспективе, счетчик воды измеряет количество использованной воды, электрический счетчик измеряет потребляемую электроэнергию, а газовый счетчик, как вы уже догадались, измеряет количество природного газа, потребленного в определенном месте. Для всего этого есть «приборы учета», и эти приборы сертифицированы для целей выставления счетов. Это очень важный аспект, так как это делает их очень точными, и поэтому существуют условия их использования.

Как это работает?

Как вы все, наверное, знаете, расчет БТЕ таков: Расход (галлонов в минуту) x DeltaT x 500. Таким образом, для расчета тепловой энергии, используемой в гидравлической системе, нам нужен некоторый расход, а также температура на подаче и Возврат.

Тогда есть это неуловимое число «500». Это число является коэффициентом теплоты, а коэффициент теплопроводности воды равен 500 (в любом случае, колодец с чистой водой, но не будем мутить воду, LOL). Это число показывает, сколько энергии может удерживать жидкость. В это число входит очень сложный расчет с учетом плотности воды, которая зависит от температуры и давления в системе, а также наличия в жидкости гликоля или другого антифриза. И есть еще одна переменная, называемая энтальпией, которая в основном означает, сколько энергии на самом деле может быть передано жидкости. Это число будет варьироваться от 300 до 500 или даже немного выше.

Как только мы получим все наши значения, мы сможем добиться очень точного расчета Btu. Этот расчет должен быть выполнен с точностью до пяти знаков после запятой. Ладно, достаточно скучного материала для одной статьи!

Итак, теперь давайте посчитаем «энергию» воображаемой «квартиры»: это БТЕ = 5,6 (гал/мин) x 23 (DeltaT) x 457, что равно 58 861,6. Но подождите, это мгновенное число 58 861,6 БТЕ/час.

Точность этих устройств должна быть очень высокой. Таким образом, мы нарезаем это число каждую секунду и таким образом выполняем накопление.
Таким образом, в данном случае это будет 58 861,6/3 600 (секунд/час), что равно 16,3504 БТЕ в секунду. Добавляем это число к нашему накопленному числу.

Это значение в БТЕ может меняться все время, поэтому, чтобы получить идеальное значение за определенный период времени, вам нужно взять очень маленькие количества и сложить их вместе. Если этого не сделать, фактическое значение будет вне допустимого диапазона, и клиентам будут выставлены неправильные счета. Таким образом, вычислительная часть устройства очень важна.

Механика

Теперь перейдем к «внутренностям» счетчика тепловой энергии. Начнем с расходной части. Существует три основных типа датчиков расхода: технология вихреобразования, ультразвуковые и турбинные. У каждого есть преимущества и недостатки. Проблемы с обнаружением, такие как мусор, концентрация жидкости или ориентация устройства, могут повлиять на работу счетчика электроэнергии. Правильный монтаж датчика потока также очень важен.

Это относится и к турбулентным частицам в потоке пара. Они могут состоять из слишком близких клапанов, слишком близких насосов или даже слишком близкого изменения размера трубы. Размер также может быть решающим фактором, когда речь заходит об использовании счетчика электроэнергии. Механическая конструкция может привести к тому, что некоторые устройства просто не поместятся в пространстве.

До недавнего времени все счетчики энергии использовали одну и ту же базовую технологию. Имеют расходомер и два датчика температуры ПТ-100 или 1000 (термисторы). Эта технология имеет свои ограничения. При использовании резистивного датчика температуры нельзя изменять длину датчика. Это одна из причин того, что в Северной Америке внедрение было медленным.

Эти типы счетчиков не могут быть установлены во многих современных системах отопления, по крайней мере, не очень легко. Типичные счетчики энергии имеют длину датчика около трех метров. Вы можете сделать длиннее, я думаю, до 15 м, но проблема в том, что вы не можете изменить этот провод. Таким образом, вы должны найти свободный путь для размещения датчика температуры на другом конце системы.

Разница температур очень важна при расчетах. Дифференциал температуры подачи и обратки может сильно изменить результат, поэтому датчики должны быть такими точными и откалиброванными, чтобы отличаться от заводских значений менее чем на 0,185°C.

Это приводит нас к различным классам счетчиков энергии: Класс 1 — это точность +/- 3,5 %, Класс 2 (куда попадает большинство счетчиков) — точность +/- 5 %, а Класс 3 — также +/- 5 %. , но есть и другие небольшие отличия, они называются максимально допустимой ошибкой. Это сумма всех ошибок, которые могут произойти с устройством. Сюда входят ошибки калькулятора, ошибка расхода и ошибка DeltaT. Когда сертификация завершена, они суммируют все отклонения, чтобы найти общую сумму. Нам не нужно вдаваться в расчеты ошибок, просто знайте, что полностью сертифицировать устройство непросто.

Зачем они нам?

Счетчик энергии, как и большая часть нашей технологии гидроники, имеет свои корни в Европе. Европейский рынок лазеров ориентирован на использование наименьшего количества газа или электричества для получения максимальной производительности. Измерение того, сколько энергии вы используете в пространстве, помогает достичь этой цели. В Европе уже много лет используют счетчики энергии. У них есть целая индустрия для установки, обслуживания и калибровки этих счетчиков.

Необходимо регулярно сертифицировать и калибровать. Помните, что эти устройства используются для выставления счетов клиентам, поэтому они должны быть точными с самого начала и оставаться точными в течение многих лет.