Расчет теплоотдачи радиатора: Как произвести расчет секций радиаторов отопления

Содержание

Расчет теплоотдачи радиаторов отопления по площади

Задача любой системы отопления является эффективная передача энергии от теплоносителя (горячей воды) в помещение. Обогрев одними трубами неэффективен, так как они имеют малую площадь нагреваемой поверхности. Для этого используют специальные элементы системы отопления – радиаторы.

Радиаторы предназначены для повышения теплопередачи накопившейся в системе тепловой энергии в помещение. Они представляют собой секционную или монолитную конструкцию, внутри которой циркулирует теплоноситель. Радиаторы подключаются последовательно или параллельно в системе отопления.

Содержание

Основные характеристики радиатора отопления:
Что такое теплоотдача и чем она определяется
Самостоятельный расчет теплоотдачи
Дополнительные факторы, влияющие на теплоотдачу

Основные характеристики радиатора отопления:

Материал изготовления.
Тип конструкции.
Габаритные размеры (кол-во секций).
Теплоотдача.

Последнее является существенным показателем, так как определяет фактическое количество энергии, передаваемое от поверхности радиатора в комнату.

Что такое теплоотдача и чем она определяется

Теплоотдача — это процесс передачи тепловой энергии от нагретого тела (радиатора) во внешнее пространство (помещение). Данный показатель измеряется в Вт. От чего же зависит теплоотдача?

[box type=»success» ]Основная задача радиаторов отопления – передача тепловой энергии от системы отопления в квартиру. Эффективность определяется теплопроводностью материала, т.е. тепловыми потерями.[/box]

Теплопроводность – это показатель, определяющий тепловые потери энергии, проходящей через материал определенного объема за 1 мин. Измеряется в Вт/(м*К).

В таблице 1 показаны коэффициенты теплопроводности для основных материалов изготовления радиаторов.

Материал	*Теплопроводность, Вт/(мК)**
Сталь	58
Алюминий	230
Чугун	50
Медь	380

Чем выше этот показатель, тем меньше тепловых потерь будет при передаче энергии от теплоносителя в помещение. Как видно, лучший материал для изготовления радиаторов – это медь. Но из-за высокой стоимости и технологической сложности изготовления они менее всего популярны. Чаще используют стальные или алюминиевые модели. Нередко применение в конструкции сочетание вышеописанных элементов.

Каждый из производителей указывает мощность теплоотдачи для своих изделий. Она напрямую зависит от температуры воды в системе отопления на начальном (выход из котла) и конечном (ввод обратки в котел) отрезке и температуры в помещении. Определяется по формуле:

Пример:

Практически все производители указывают величину перепада температуры в системе 90/70. Именно для этой величины определена теплоотдача в паспорте радиатора. Но если система высокоэффективная и теплоноситель не имеет большую тепловую разницу на входе и выходе?

Самостоятельный расчет теплоотдачи

Для проведения расчета теплоотдачи(Q) необходимо знать следующие параметры:

ΔT – температурный напор системы.
Коэффициент теплопроводности радиатора (k).
Площадь секций (S).

Расчет мощности проводится по формуле:

Возьмем в качестве примера систему с эффективным нагревом теплоносителя и для комнатной температуры 22°С:

Далее, рассчитываем мощность теплоотдачи радиатора по показателям:

Материал изготовления – сталь (k=52 Вт/(м*К).
Площадь – 1,125*0,57= 0,64 м².

При этом необходимо учитывать и потери тепла в помещении, способ подключения радиаторов и место их установки.

Дополнительные факторы, влияющие на теплоотдачу

Помимо физических свойств радиаторов существуют и внешние показатели, которые могут существенным образом влиять на его КПД.

Первое, на что необходимо обратить внимание- это способы подключения радиаторов. На рисунке 1 показаны варианты подсоединения труб отопления и % потери энергии при этом.

Способы подключения радиаторов

Как видно из рисунка, оптимальным является 1-й способ подключения, когда подводящий патрубок находится в верхней части радиатора, а выводящий -в нижней, на другой стороне системы. Но не всегда такой способ возможно сделать по факту, так как многое зависит от разводки отопительного трубопровода.

Так же существенное влияние оказывает и место установки радиатора относительно оконной конструкции. На рис. 2 показаны, как изменится теплоотдача в зависимости от монтажа.

Изменение теплоотдачи радиаторов (k)

При максимальной изоляции радиаторов происходит сохранение их теплоотдачи, так как энергия в результате отражения от дополнительных поверхностей частично возвращается на поверхность радиатора. Но при этом понижается эффективность нагрева помещения. При планировании монтажа следует соблюсти «золотую середину». Для средних комнат (15-20 м²) предпочтителен открытый монтаж, с таким расчетом, чтобы подоконник закрывал радиатор на 2/3.

Выбор мощности радиатора зависит от характеристик помещения и отопительной системы. Применяя комплексный анализ и систему расчета можно подобрать оптимальный размер и мощность отопительного прибора. И тогда, даже при низких температурах на улице, в доме сохранится тепло и уют.

Расчет теплоотдачи радиатора батарей отопления на квадратный метр

Один из наиболее важных вопросов создания комфортных условий проживания в доме или квартире – это надежная, правильно рассчитанная и смонтированная, хорошо сбалансированная система отопления. Именно поэтому создание такой системы – главнейшая задача при организации строительства собственного дома или при проведении капитального ремонта в квартире многоэтажки.

Несмотря на современное разнообразие систем отопления различных типов, лидером по популярности все же остается проверенная схема: контуры труб с циркулирующим по ним теплоносителем, и приборы теплообмена – радиаторы, установленные в помещениях. Казалось бы – все просто, батареи стоят под окнами и обеспечивают требуемый нагрев… Однако, необходимо знать, что теплоотдача от радиаторов должна соответствовать и площади помещения, и целому ряду других специфических критериев. Теплотехнические расчеты, основанные на требованиях СНиП – достаточно сложная процедура, выполняемая специалистами. Тем не менее, можно выполнить ее и своими силами, естественно, с допустимым упрощением. В настоящей публикации будет рассказано, как самостоятельно провести расчет батарей отопления на площадь обогреваемого помещения с учетом различных нюансов.

Расчет батарей отопления на площадь

Но, для начала, нужно хотя бы бегло ознакомиться с существующими радиаторами отопления – от их параметров во многом будут зависеть и результаты проводимых расчетов.

Содержание

Кратко о существующих типах радиаторов отопления
Стальные радиаторы
Чугунные радиаторы
Алюминиевые радиаторы
Биметаллические радиаторы отопления
Видео: рекомендации по выбору радиаторов отопления
Как рассчитать нужное количество секций радиатора отопления
Самые простые способы расчета
Подробный расчет с учетом особенностей помещения
Калькулятор для точного расчета радиаторов отопления
Общие рекомендации по расчётам и требования
Как рассчитать количество секций радиаторов отопления для комнаты
По площади помещения
По объёму
Если помещение нестандартное
Как корректировать результаты расчётов
Расчет радиаторов отопления по площади
Как посчитать секции радиатора по объему помещения
Корректировка результатов
Стены и кровля
Климатические факторы
Расчет разных типов радиаторов
Корректировка в зависимости от режима отопительной системы

Кратко о существующих типах радиаторов отопления

Современный ассортимент радиаторов, представленных в продаже, включает следующие их виды:

Стальные радиаторы панельной или трубчатой конструкции.
Чугунные батареи.
Алюминиевые радиаторы нескольких модификаций.
Биметаллические радиаторы.

Стальные радиаторы

Этот тип радиаторов не снискал себе особой популярности, несмотря на то, что некоторым моделям придается весьма элегантное дизайнерское оформление. Проблема в том, что недостатки таких приборов теплообмена существенно превышают их достоинства – невысокую цену¸ относительно небольшую массу и простоту монтажа.

Стальные радиаторы отопления имеют немало недостатков

Тонкие стальные стенки таких радиаторов недостаточно теплоёмки – быстро нагреваются, но и столь же стремительно остывают. Могут возникнуть проблемы и при гидравлических ударах – сварные соединения листов иногда дают при этом течь. Кроме того, недорогие модели, не имеющие специального покрытия, подвержены коррозии, и срок службы таких батарей невелик – обычно производители дают им довольно небольшую по длительности эксплуатации гарантию.

В подавляющем большинстве случаев стальные радиаторы представляют собой цельную конструкцию, и варьировать теплоотдачу изменением числа секций не позволяют. Они имеют паспортную тепловую мощность, которую сразу же нужно выбирать, исходя из площади и особенностей помещения, где они планируются к установке. Исключение – некоторые трубчатые радиаторы имеют возможность изменения количества секций, но это обычно делается под заказ, при изготовлении, а не в домашних условиях.

Чугунные радиаторы

Представители этого типа батарей наверняка знакомы каждому еще с раннего детства – именно такие гармошки устанавливались ранее буквально повсеместно.

Знакомый всем с детских лет чугунный радиатор МС-140-500

Возможно, такие батареи МС-140—500 и не отличались особым изяществом, но зато верно служили не одному поколению жильцов. Каждая секция подобного радиатора обеспечивала теплоотдачу в 160 Вт. Радиатор сборный, и количество секций, в принципе, ничем не ограничивалось.

Современные чугунные батареи отопления

В настоящее время в продаже немало современных чугунных радиаторов. Их уже отличает более элегантный внешний вид, ровные гладкие наружные поверхности, которые облегчают уборку. Выпускаются и эксклюзивные варианты, с интересным рельефным рисунком чугунного литься.

При всем этом, такие модели в полной мере сохраняют основные достоинства чугунных батарей:

Высокая теплоемкость чугуна и массивность батарей способствуют длительному сохранению и высокой отдаче тепла.
Чугунные батареи, при правильной сборке и качественном уплотнении соединений, не боятся гидроударов, перепадов температур.
Толстые чугунные стенки мало восприимчивы к коррозии и к абразивному износу. Может использоваться практически любой теплоноситель, так что такие батареи одинаково хороши и для автономной, и для центральной систем отопления.

Если не принимать в расчёт внешние данные старых чугунных батарей, то из недостатков можно отметить хрупкость металла (недопустимы акцентированные удары), относительную сложность монтажа, связанную в больше мере с массивностью.

Кроме того, далеко не любые стеновые перегородки смогут выдержать вес таких радиаторов.

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые радиаторы, появившись сравнительно недавно, очень быстро завоевали популярность. Они относительно недороги, имеют современный, достаточно элегантный внешний вид, обладают отменной теплоотдачей.

При выборе алюминиевых радиаторов нужно учитывать некоторые важные нюансы

Качественные алюминиевые батареи способны выдерживать давление в 15 и более атмосфер, высокую температуру теплоносителя – порядка 100 градусов. При этом тепловая отдача от одной секции у некоторых моделей достигает порой 200 Вт. Но при этом они небольшой массой (вес секции – обычно до 2 кг) и не требуют большого объема теплоносителя (емкость – не более 500 мл).

Алюминиевые радиаторы представлены в продаже как наборными батареями, с возможностью изменения количества секций, так и цельными изделиями, рассчитанными на определенную мощность.

Недостатки алюминиевых радиаторов:

Некоторые типы весьма подвержены кислородной коррозии алюминия, с высоким риском газообразования при этом. Это предъявляет особы требования к качеству теплоносителя, поэтому такие батареи обычно устанавливают в автономных системах отопления.
Некоторые алюминиевые радиаторы неразборной конструкции, секции которых изготавливаются по технологии экструзии, могут при определенных неблагоприятных условиях дать течь на соединениях. При этом провести ремонт – попросту невозможно, и придется менять всю батарею в целом.

Изо всех алюминиевых батарей самые качественные – изготовленные с применением анодного оксидирования металла. Этим изделиям практически не страшна кислородная коррозия.

Внешне все алюминиевые радиаторы примерно похожи, поэтому необходимо очень внимательно читать техническую документацию, делая выбор.

Биметаллические радиаторы отопления

Подобные радиаторы по своей надежности оспаривают первенство с чугунными, а по тепловой отдаче – с алюминиевыми. Причина тому заключается в их особой конструкции.

Строение биметаллического радиатора отопления

Каждая из секций состоит из двух, верхнего и нижнего, стальных горизонтальных коллекторов (поз. 1), соединенных таким же стальным вертикальным каналом (поз.2). Соединение в единую батарею производится высококачественными резьбовыми муфтами (поз. 3). Высокая теплоотдача обеспечивается наружной алюминиевой оболочкой.

Стальные внутренние трубы выполнены из металла, которые не подвержен коррозии или имеет защитное полимерное покрытие. Ну а алюминиевый теплообменник ни при каких обстоятельствах не контактирует с теплоносителем, и коррозия ему абсолютно не страшна.

Таким образом, получается сочетание высокой прочности и износоустойчивости с отличными теплотехническими показателями.

Такие батареи не боятся даже очень больших скачков давления, высоких температур. Они, по сути, универсальны, и подходят для любых систем отопления, правда, наилучшие эксплуатационные характеристики они все же показывают в условиях высокого давления центральной системы – для контуров с естественной циркуляцией они малопригодны.

Пожалуй, единственных их недостаток – высокая цена по сравнению с любыми другими радиаторами.

Для удобства восприятия размещена таблица, в которой приведены сравнительные характеристики радиаторов. Условные обозначения в ней:

ТС – трубчатые стальные;
Чг – чугунные;
Ал – алюминиевые обычные;
АА – алюминиевые анодированные;
БМ – биметаллические.

Видео: рекомендации по выбору радиаторов отопления

Как рассчитать нужное количество секций радиатора отопления

Понятно, что установленный в помещении радиатор (один или несколько) должен обеспечить прогрев до комфортной температуры и компенсировать неизбежные теплопотери, независимо от погоды на улице.

Базовой величиной для вычислений всегда выступает площадь или объем комнаты. Сами по себе профессиональные расчеты – весьма сложны, и учитывают очень большое число критериев. Но для бытовых нужд можно воспользоваться упрощенными методиками.

Самые простые способы расчета

Принято считать, что для создания нормальных условий в стандартном жилом помещении достаточно 100 Вт на квадратный метр площади. Таким образом, следует всего лишь вычислить площадь комнаты и умножить ее на 100.

Q = S × 100

Q– требуемая теплоотдача от радиаторов отопления.

S– площадь обогреваемого помещения.

Если планируется установка неразборного радиатора, то это значение и станет ориентиром для подбора необходимой модели. В случае, когда будут устанавливаться батареи, допускающие изменение количества секций, следует провести еще один подсчет:

N = Q/ Qус

N– рассчитываемое количество секций.

Qус – удельная тепловая мощность одной секции. Эта величина в обязательном порядке указывается в техническом паспорте изделия.

Как видите, расчеты эти чрезвычайно просты, и не требуют каких-либо особых знаний математики – достаточно рулетки чтобы измерить комнату и листка бумаги для вычислений. Кроме того, можно воспользоваться и таблицей, расположенной ниже – там приведены уже рассчитанные значения для комнат различной площади и определённых мощностей обогревательных секций.

Таблица секции

Однако, нужно помнить, что эти значения – для стандартной высоты потолка (2,7 м) многоэтажки. Если высота комнаты иная, то лучше просчитать количество секций батареи, исходя из объема помещения. Для этого применяется усредненный показатель – 41 Вт тепловой мощности на 1 м³ объема в панельном доме, или 34 Вт – в кирпичном.

Q = S × h× 40 (34)

где h – высота потолка над уровнем пола.

Дальнейший расчет – ничем не отличается от представленного выше.

Подробный расчет с учетом особенностей помещения

А теперь перейдем к более серьезным расчетам. Упрощенная методика вычисления, приведенная выше, может преподнести хозяевам дома или квартиры «сюрприз». Когда установленные радиаторы не будут создавать в жилых помещениях требуемого комфортного микроклимата. И причина тому – целый перечень нюансов, которых рассмотренный метод просто не учитывает. А между тем, подобные нюансы могут иметь весьма важное значение.

Итак, за основу вновь берется площадь помещения и всё те же 100 Вт на м². Но сама формула уже выглядит несколько иначе:

Q = S × 100 × А × В × С ×

D× Е × F× G× H× I× J

Буквами от А до J условно обозначены коэффициенты, учитывающие особенности помещения и установки в нем радиаторов. Рассмотрим их по порядку:

А – количество внешних стен в помещении.

Понятно, что чем выше площадь контакта помещения с улицей, то есть, чем больше в комнате внешних стен, тем выше общие теплопотери. Эту зависимость учитывает коэффициент А:

Одна внешняя стена – А = 1,0
Две внешних стены – А = 1,2
Три внешний стены – А = 1,3
Все четыре стены внешние – А = 1,4

В – ориентация помещения по сторонам света.

Максимальные теплопотери всегда в комнатах, в которые не поступает прямого солнечного света. Это, безусловно, северная сторона дома, и сюда же можно отнести восточную – лучи Солнца здесь бывают только по утрам, когда светило еще «не вышло на полную мощность».

Прогреваемость помещений во многом зависит от их расположения относительно сторон света

Южная и западная стороны дома всегда прогреваются Солнцем значительно сильнее.

Отсюда – значения коэффициента В:

Комната выходит на север или восток – В = 1,1
Южная или западная комнаты – В = 1, то есть, может не учитываться.

С – коэффициент, учитывающий степень утепленности стен.

Понятно, что теплопотери из отапливаемого помещения будут зависеть от качества термоизоляции внешних стен. Значение коэффициента

С принимают равным:

Средний уровень — стены выложены в два кирпича, или предусмотрено их поверхностное утепление другим материалом – С = 1,0
Внешние стены не утеплены – С = 1,27
Высокий уровень утепления на основе теплотехнических расчетов – С = 0,85.

D – особенности климатических условий региона.

Естественно, что нельзя равнять все базовые показатели требуемой мощности обогрева «под одну гребенку» — они зависят и от уровня зимних отрицательных температур, характерного для конкретной местности. Это учитывает коэффициент D. Для его выбора берутся средние температуры самой холодной декады января – обычно это значение несложно уточнить в местной гидрометеорологической службе.

— 35 °С и ниже – D= 1,5
— 25 ÷ — 35 °С – D= 1,3
до – 20 °С – D= 1,1
не ниже – 15 °С – D= 0,9
не ниже – 10 °С – D= 0,7

Е – коэффициент высоты потолков помещения.

Как уже говорилось, 100 Вт/м² — это усредненное значение для стандартной высоты потолков. Если она отличается, следует ввести поправочный коэффициент Е:

До 2,7 м – Е = 1,0
2,8 – 3,0 м – Е = 1,05
3,1 – 3,5 м – Е = 1,1
3,6 – 4,0 м – Е = 1,15
Более 4,1 м – Е = 1,2

F– коэффициент, учитывающий тип помещения, расположенного выше

Устраивать систему отопления в помещениях с холодным полом – бессмысленное занятие, и хозяева всегда в этом вопросе принимают меры. А вот тип помещения, расположенного выше, часто от них никак не зависит.

А между тем, если сверху жилое или утепленное помещение, то общая потребность в тепловой энергии значительно снизится:

холодный чердак или неотапливаемое помещение – F= 1,0
утепленный чердак (в том числе – и утепленная кровля) – F= 0,9
отапливаемое помещение – F= 0,8

G– коэффициент учета типа установленных окон.

Различные оконные конструкции подвержены теплопотерям неодинаково. Это учитывает коэффициент G:

обычные деревянные рамы с двойным остеклением – G= 1,27
окна оснащены однокамерным стеклопакетом (2 стекла) – G= 1,0
однокамерный стеклопакет с аргоновым заполнением или двойной стеклопакет (3 стекла) — G= 0,85

Н – коэффициент площади остекления помещения.

Общее количество теплопотерь зависит и от суммарной площади окон, установленных в помещении. Эта величина рассчитывается на основании отношения площади окон к площади помещения. В зависимости от полученного результата находим коэффициент Н:

Отношение менее 0,1 – Н = 0,8
0,11 ÷ 0,2 – Н = 0,9
0,21 ÷ 0,3 – Н = 1,0
0,31÷ 0,4 – Н = 1,1
0,41 ÷ 0,5 – Н = 1,2

I– коэффициент, учитывающий схему подключения радиаторов.

От того, как подключены радиаторы к трубам подачи и обратки, зависит их теплоотдача. Это тоже следует учесть при планировании установки и определения нужного количества секций:

Схемы врезки радиаторов в контур отопления

а – диагональное подключение, подача сверху, обратка снизу – I = 1,0
б – одностороннее подключение, подача сверху, обратка снизу – I = 1,03
в – двустороннее подключение, и подача, и обратка снизу – I = 1,13
г – диагональное подключение, подача снизу, обратка сверху – I = 1,25
д – одностороннее подключение, подача снизу, обратка сверху – I = 1,28
е – одностороннее нижнее подключение обратки и подачи – I = 1,28

J– коэффициент, учитывающий степень открытости установленных радиаторов.

Многое зависит и от того, насколько установленные батареи открыты для свободного теплообмена с воздухом помещения. Имеющиеся или искусственно созданные преграды способны существенно снизить теплоотдачу радиатора. Это учитывает коэффициент J:

На теплоотдачу батарей влияет место и способ их установки в помещении

а – радиатор расположен открыто на стене или не прикрыт подоконником – J= 0,9

б – радиатор прикрыт сверху подоконником или полкой – J= 1,0

в – радиатор прикрыт сверху горизонтальным выступом стеновой ниши – J= 1,07

г – радиатор сверху прикрыт подоконником, а с фронтальной стороны — частично прикрыт декоративным кожухом – J= 1,12

д – радиатор полностью прикрыт декоративным кожухом – J= 1,2

⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰ ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰ ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰ ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰ ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰ ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰ ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰ ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰

Ну вот, наконец, и все. Теперь можно подставлять в формулу нужные значения и соответствующие условиям коэффициенты, и на выходе получится требуемая тепловая мощность для надежного обогрева помещения, с учетом все нюансов.

После этого останется или подобрать неразборный радиатор с нужной тепловой отдачей, или же разделить вычисленное значение на удельную тепловую мощность одной секции батареи выбранной модели.

Наверняка, многим такой подсчет покажется чрезмерно громоздким, в котором легко запутаться. Для облегчения проведения вычислений предлагаем воспользоваться специальным калькулятором – в него уже заложены все требуемые величины. Пользователю остается лишь ввести запрашиваемые исходные значения или выбрать из списков нужные позиции. Кнопка «рассчитать» сразу приведет к получению точного результата с округлением в большую сторону.

Калькулятор для точного расчета радиаторов отопления

Перейти к расчётам

Последовательно введите запрашиваемые значения или отметьте нужные варианты в предлагаемых списках

Установите ползунком значение площади помещения, м²

Сколько внешних стен в помещении?

В какую сторону света смотрят внешние стены

Укажите степень утепленности внешних стен

Укажите среднюю температуру воздуха в регионе в самую холодную декаду года

Укажите высоту потолка в помещении

Что располагается над помещением?

Укажите тип установленных окон

Укажите количество окон в помещении

Выберите схему подключения батарей

Укажите особенности установки радиаторов

Ниже будет предложено ввести паспортную мощность одной секции выбранной модели радиатора.
Если целью расчетов стоит определение потребной суммарной тепловой мощности для отопления комнаты (например, для выбора неразборных радиаторов) то оставьте поле пустым

Введите паспортную тепловую мощность одной секции выбранной модели радиатора

Автор публикации, и он же – составитель калькулятора, надеется, что посетитель нашего портала получил полноценную информацию и хорошее подспорье для самостоятельного расчета.

Правильный расчёт секций радиаторов отопления — довольно важная задача для каждого домовладельца. Если будет использовано недостаточное количество секций, помещение не прогреется во время зимних холодов, а приобретение и эксплуатация слишком больших радиаторов повлечёт неоправданно высокие расходы на отопление.

Для стандартных помещений можно воспользоваться самыми простыми расчётами, однако иногда возникает необходимость учесть различные нюансы, чтобы получить максимально точный результат.

Общие рекомендации по расчётам и требования

Для выполнения расчётов нужно знать определённые параметры

Габариты помещения, которое необходимо отопить;
Вид батареи, материал ее изготовления;
Мощность каждой секции или цельной батареи в зависимости от ее вида;
Максимально допустимое количество секций выбранной модели радиатора;

По материалу изготовления радиаторы разделяются так:

Стальные. Эти радиаторы имеют тонкие стенки и весьма элегантный дизайн, но популярностью они не пользуются из-за многочисленных недостатков. К ним можно отнести малую теплоемкость, быстрый нагрев и остывание. При гидравлических ударах в местах соединений часто возникает течь, а дешевые модели быстро ржавеют и работают недолго. Обычно бывают цельные, не разделяются на секции, мощность стальных батарей указана в паспорте.
Чугунные радиаторы знакомы каждому человеку с детства, это традиционный материал, из которого делают долговечные и обладающие прекрасными техническими характеристиками батареи. Каждая секция чугунной гармошки советских времен выдавала теплоотдачу 160 Вт. Это сборная конструкция, количество секций в ней ничем не ограничено. Могут быть как современного, так и винтажного дизайна. Чугун прекрасно держит тепло, не подвержен коррозии, абразивному износу, совместимы с любыми теплоносителями.
Алюминиевые батареи легки, современны, имеют высокую теплоотдачу, благодаря своим достоинствам приобретают все большую популярность у покупателей. Теплоотдача одной секции доходит до 200 Вт, выпускаются они и цельными конструкциями. Из минусов можно отметить кислородную коррозию, но эту проблему решают при помощи анодного оксидирования металла.
Биметаллические радиаторы состоят из внутренних коллекторов и внешнего теплообменника. Внутренняя часть сделана из стали, а внешняя – из алюминия. Высокие показатели теплоотдачи, до 200 Вт, сочетаются с прекрасной износостойкостью. Относительный минус этих батарей – высокая цена по сравнению с другими видами.

Материалы радиаторов отличаются своими характеристиками, что влияет на расчёты

Как рассчитать количество секций радиаторов отопления для комнаты

Произвести расчёты можно несколькими способы, в каждом из которых используются определённые параметры.

По площади помещения

Предварительный расчёт можно сделать, ориентируясь на площадь помещения, для которого покупаются радиаторы. Это очень простое вычисление, которое подходит для комнат с низкими потолками (2,40-2,60 м). Согласно строительным нормам для обогрева понадобится 100 Вт тепловой мощности на каждый квадратный метр помещения.

Вычисляем количество тепла, которое понадобится для всей комнаты. Для этого площадь умножаем на 100 Вт, т. е. для комнаты в 20 кв. м расчётная тепловая мощность составит 2 000 Вт (20 кв. м*100 Вт) или 2 кВт.

Правильный расчёт радиаторов отопления необходим, чтобы гарантировать достаточное количество тепла в доме

Этот результат нужно разделить на теплоотдачу одной секции, указанную производителем. Например, если она равна 170 Вт, то в нашем случае необходимое количество секций радиатора будет составлять: 2 000 Вт/170 Вт = 11,76, т. е. 12, поскольку результат следует округлить до целого числа. Округление обычно осуществляется в сторону увеличения, однако для помещений, в которых теплопотери ниже среднего, например, для кухни, можно округлять в меньшую сторону.

Обязательно следует учесть возможные теплопотери в зависимости от конкретной ситуации. Разумеется, комната с балконом или расположенная в углу здания теряет тепло быстрее. В этом случае следует увеличить значение расчётной тепловой мощности для комнаты на 20%. Примерно на 15-20% стоит повысить расчеты, если планируется скрыть радиаторы за экраном или монтировать их в нишу.

А чтобы вам было удобнее считать онлайн, мы сделали для вас этот калькулятор:

Для комнаты с площадью ‘+s_room+’м2 необходимо ‘+value+’ секций с теплоотдачей ‘+t_room+’ Вт

Поля заполнены неправильно. Пожалуйста, заполните все поля верно для расчета количества секций

По объёму

Более точные данные можно получить, если сделать расчёт секций радиаторов отопления с учётом высоты потолка, т. е. по объёму помещения. Принцип здесь примерно такой же, как и в предыдущем случае. Сначала вычисляется общая потребность в тепле, затем рассчитывают количество секций радиаторов.

Если радиатор будет скрыт экраном, нужно увеличить потребность помещения в тепловой энергии на 15-20%

Согласно рекомендациям СНИП на обогрев каждого кубического метра жилого помещения в панельном доме необходим 41 Вт тепловой мощности. Умножив площадь комнаты на высоту потолка, получаем общий объём, который умножаем на это нормативное значение. Для квартир с современными стеклопакетами и наружным утеплением понадобится меньше тепла, всего 34 Вт на кубический метр.

Например, рассчитаем необходимое количество тепла для комнаты площадью 20 кв. м с потолком высотой 3 метра. Объём помещения составит 60 куб. м (20 кв. м*3 м). Расчетная тепловая мощность в этом случае будет равна 2 460 Вт (60 куб. м*41 Вт).

А как рассчитать количество радиаторов отопления? Для этого нужно разделить полученные данные на указанную производителем теплоотдачу одной секции. Если взять, как и в предыдущем примере, 170 Вт, то для комнаты будет нужно: 2 460 Вт / 170 Вт = 14,47, т. е. 15 секций радиатора.

Производители стремятся указывать завышенные показатели теплоотдачи своей продукции, предполагая, что температура теплоносителя в системе будет максимальной. В реальных условиях это требование соблюдается редко, поэтому следует ориентироваться на минимальные показатели теплоотдачи одной секции, которые отражены в паспорте изделия. Это сделает расчёты более реалистичными и точными.

Если помещение нестандартное

К сожалению, далеко не каждая квартира может считаться стандартной. Ещё в большей степени это относится к частным жилым домам. Как же произвести расчёты с учётом индивидуальных условий их эксплуатации? Для это понадобится учесть множество различных факторов.

При расчёте количества секций отопления нужно учесть высоту потолка, количество и размеры окон, наличие утепления стен и т. п.

Особенность этого метода состоит в том, что при вычислении необходимого количества тепла используется ряд коэффициентов, учитывающих особенности конкретного помещения, способные повлиять на его способность сохранять или отдавать тепловую энергию.

Формула для расчетов выглядит так:

КТ=100 Вт/кв. м* П*К1*К2*К3*К4*К5*К6*К7, где

КТ — количество тепла, необходимого для конкретного помещения;
П — площадь комнаты, кв. м;
К1 — коэффициент, учитывающий остекление оконных проемов:

для окон с обычным двойным остеклением — 1,27;
для окон с двойным стеклопакетом — 1,0;
для окон с тройным стеклопакетом — 0,85.

К2 — коэффициент теплоизоляции стен:

низкая степень теплоизоляции — 1,27;
хорошая теплоизоляция (кладка в два кирпича или слой утеплителя) — 1,0;
высокая степень теплоизоляции — 0,85.

К3 — соотношение площади окон и пола в помещении:

50% — 1,2;
40% — 1,1;
30% — 1,0;
20% — 0,9;
10% — 0,8.

К4 — коэффициент, позволяющий учесть среднюю температуру воздуха в самую холодную неделю года:

для -35 градусов — 1,5;
для -25 градусов — 1,3;
для -20 градусов — 1,1;
для -15 градусов — 0,9;
для -10 градусов — 0,7.

К5 — корректирует потребность в тепле с учетом количества наружных стен:

одна стена— 1,1;
две стены— 1,2;
три стены— 1,3;
четыре стены— 1,4.

К6 — учет типа помещения, которое расположено выше:

холодный чердак — 1,0;
отапливаемый чердак — 0,9;
отапливаемое жилое помещение — 0,8

К7 — коэффициент, учитывающий высоту потолков:

при 2,5 м — 1,0;
при 3,0 м — 1,05;
при 3,5 м — 1,1;
при 4,0 м — 1,15;
при 4,5 м — 1,2.

Остается полученный результат разделить на значение теплоотдачи одной секции радиатора и полученный результат округлить до целого числа.

Как корректировать результаты расчётов

При расчёте количества секций необходимо учесть и потери тепла. В доме тепло может уходить в довольно значительном количестве через стены и примыкания, пол и подвал, окна, кровлю, систему естественной вентиляции.

Причём можно и сэкономить, если утеплить откосы окон и дверей или лоджию, убрав по 1-2 секции, полотенцесушители и плита в кухне также позволяют убрать одну секцию радиатора. Использование камина и системы теплых полов, правильное утепление стен и пола сведет теплопотери к минимуму и также позволит уменьшить размер батареи.

Теплопотери обязательно нужно учесть при расчётах

Количество секций может меняться в зависимости от режима работы отопительной системы, а также от места расположения батарей и подключения системы в отопительный контур.

В частных домах используется автономное отопление, эта система эффективнее централизованной, которая применяется в многоквартирных домах.

Способ подключения радиаторов также влияет на показатели теплоотдачи. Диагональный способ, когда подача воды происходит сверху, считается самым экономичным, а боковое подключение создает потери 22%.

Количество секций может зависеть от режима системы отопления и способа подключения радиаторов

Для однотрубных систем конечный результат также подлежит коррекции. Если двухтрубные радиаторы получают теплоноситель одной температуры, то однотрубная система работает по-другому, и каждая последующая секция получает остывшую воду. В таком случае сначала делают расчёт для двухтрубной системы, а топом увеличивают количество секций с учетом тепловых потерь.

Схема расчёта однотрубной системы отопления представлена ниже.

В случае с однотрубной системой следующие друг за другом секции получают остывшую воду

Если на входе мы имеем 15 кВт, то на выходе остается 12 кВт, значит потеряно 3 кВт.

Для комнаты с шестью батареями потери составят в среднем около 20%, что создаст необходимость добавления двух секций на батарею. Последняя батарея при таком расчёте должна быть огромных размеров, для решения проблемы применяют монтаж запорной арматуры и подключение через байпас для регулировки теплоотдачи.

Некоторые производители предлагают более простой способ получить ответ. На их сайтах можно найти удобный калькулятор, специально предназначенный для того чтобы сделать данные вычисления. Чтобы воспользоваться программой, нужно ввести необходимые значения в соответствующие поля, после чего будет выдан точный результат. Или же можно воспользоваться специальной программой.

Такой расчёт количества радиаторов отопления включает практически все нюансы и базируется на довольно точном определении потребности помещения в тепловой энергии.

Корректировки позволяют сэкономить на покупке лишних секций и оплате счетов за отопление, обеспечат на долгие годы экономичную и эффективную работу системы отопления, а также позволяют создать комфортную и уютную атмосферу тепла в доме или квартире.

Материал актуализирован 29. 03.2018

Автор: Олеся

(18 голосов, среднее: 3.8 из 5)

Для расчета количества радиаторов существует несколько методик, но суть их одна: узнать максимальные теплопотери помещения, а затем рассчитать количество отопительных приборов, необходимое для их компенсации.

Методы расчета есть разные. Самые простые дают приблизительные результаты. Тем не менее, их можно использовать, если помещения стандартные или применить коэффициенты, которые позволяют учесть имеющиеся «нестандартные» условия каждого конкретного помещения (угловая комната, выход на балкон, окно во всю стену и т.п.). Есть более сложный расчет по формулам. Но по сути это те же коэффициенты, только собранные в одну формулу.

Есть еще один метод. Он определяет фактические потери. Специальное устройство — тепловизор — определяет реальные потери тепла. И на основании этих данных рассчитывают сколько нужно радиаторов для их компенсации. Чем еще хорош этот метод, так это тем, что на снимке тепловизора точно видно, где тепло уходит активнее всего. Это может быть брак в работе или в строительных материалах, трещина и т.д. Так что заодно можно выправить положение.

Расчет радиаторов зависит от потерь тепла помещением и номинальной тепловой мощности секций

Расчет радиаторов отопления по площади

Самый простой способ. Посчитать требуемое на обогрев количество тепла, исходя из площади помещения, в котором будут устанавливаться радиаторы. Площадь каждой комнаты вы знаете, а потребность тепла можно определить по строительным нормам СНиПа:

для средней климатической полосы на отопление 1м2 жилого помещения требуется 60-100Вт;
для областей выше 60о требуется 150-200Вт.

Исходя из этих норм, можно посчитать, сколько тепла потребует ваша комната. Если квартира/дом находятся в средней климатической полосе, для отопления площади 16м2, потребуется 1600Вт тепла (16*100=1600). Так как нормы средние, а погода постоянством не балует, считаем, что требуется 100Вт. Хотя, если вы проживаете на юге средней климатической полосы и зимы у вас мягкие, считайте по 60Вт.

Расчет радиаторов отопления можно сделать по нормам СНиП

Запас по мощности в отоплении нужен, но не очень большой: с увеличением количества требуемой мощности возрастает количество радиаторов. А чем больше радиаторов, тем больше теплоносителя в системе. Если для тех, кто подключен к центральному отоплению это некритично, то для тех у кого стоит или планируется индивидуальное отопление, большой объем системы означает большие (лишние) затраты на обогрев теплоносителя и большую инерционность системы (менее точно поддерживается заданная температура). И возникает закономерный вопрос: «Зачем платить больше?»

Рассчитав потребность помещения в тепле, можем узнать, сколько потребуется секций. Каждый из отопительных приборов выделять может определенное количество тепла, которое указывается в паспорте. Берут найденную потребность в тепле и делят на мощность радиатора. Результат — необходимое количество секций, для восполнения потерь.

Посчитаем количество радиаторов для того же помещения. Мы определили, что требуется выделить 1600Вт. Пусть мощность одной секции 170Вт. Получается 1600/170=9,411шт. Округлять можно в большую или меньшую сторону на ваше усмотрение. В меньшую можно округлить, например, в кухне — там хватает дополнительных источников тепла, а в большую — лучше в комнате с балконом, большим окном или в угловой комнате.

Система проста, но недостатки очевидны: высота потолков может быть разной, материал стен, окна, утепление и еще целый ряд факторов не учитывается. Так что расчет количества секций радиаторов отопления по СНиП — ориентировочный. Для точного результата нужно внести корректировки.

Как посчитать секции радиатора по объему помещения

При таком расчете учитывается не только площадь, но и высота потолков, ведь нагревать нужно весь воздух в помещении. Так что такой подход оправдан. И в этом случае методика аналогична. Определяем объем помещения, а затем по нормам узнаем, сколько нужно тепла на его обогрев:

в панельном доме на обогрев кубометра воздуха требуется 41Вт;
в кирпичном доме на м3 — 34Вт.

Обогревать нужно весь объем воздуха в помещении потому правильнее считать количество радиаторов по объему

Рассчитаем все для того же помещения площадью 16м2 и сравним результаты. Пусть высота потолков 2,7м. Объем: 16*2,7=43,2м3.

Дальше посчитаем для вариантов в панельном и кирпичном доме:

В панельном доме. Требуемое на отопление тепло 43,2м3*41В=1771,2Вт. Если брать все те же секции мощностью 170Вт, получаем: 1771Вт/170Вт=10,418шт (11шт).
В кирпичном доме. Тепла нужно 43,2м3*34Вт=1468,8Вт. Считаем радиаторы: 1468,8Вт/170Вт=8,64шт (9шт).

Как видно, разница получается довольно большая: 11шт и 9шт. Причем при расчете по площади получили среднее значение (если округлять в ту же сторону) — 10шт.

Корректировка результатов

Для того чтобы получить более точный расчет нужно учесть как можно больше факторов, которые уменьшают или увеличивают потери тепла. Это то, из чего с деланы стены и как хорошо они утеплены, насколько большие окна, и какое на них остекление, сколько стен в комнате выходит на улицу и т. п. Для этого существуют коэффициенты, на которые нужно умножить найденные значения теплопотерь помещения.

Количество радиаторов зависит от величины потерь тепла

На окна приходится от 15% до 35% потерь тепла. Конкретная цифра зависит от размеров окна и от того, насколько хорошо оно утеплено. Потому имеются два соответствующих коэффициента:

соотношение площади окна к площади пола:
- 10% — 0,8
- 20% — 0,9
- 30% — 1,0
- 40% — 1,1
- 50% — 1,2
- трехкамерный стеклопакет или аргон в двухкамерном стеклопакете — 0,85
- обычный двухкамерный стеклопакет — 1,0
- обычные двойные рамы — 1,27.
Стены и кровля
Для учета потерь важен материал стен, степень теплоизоляции, количество стен, выходящих на улицу. Вот коэффициенты для этих факторов.
- кирпичные стены толщиной в два кирпича считаются нормой — 1,0
- недостаточная (отсутствует) — 1,27
- хорошая — 0,8
Наличие наружных стен:
- внутреннее помещение — без потерь, коэффициент 1,0
- одна — 1,1
- две — 1,2
- три — 1,3
На величину теплопотерь оказывает влияние отапливаемое или нет помещение находится сверху. Если сверху обитаемое отапливаемое помещение (второй этаж дома, другая квартира и т.п.), коэффициент уменьшающий — 0,7, если отапливаемый чердак — 0,9. Принято считать, что неотапливаемый чердак никак не влияет на температуру в и (коэффициент 1,0).
Нужно учесть особенности помещений и климата чтобы правильно рассчитать количество секций радиатора
Если расчет проводили по площади, а высота потолков нестандартная (за стандарт принимают высоту 2,7м), то используют пропорциональное увеличение/уменьшение при помощи коэффициента. Считается он легко. Для этого реальную высоту потолков в помещении делите на стандарт 2,7м. Получаете искомый коэффициент.
Посчитаем для примера: пусть высота потолков 3,0м. Получаем: 3,0м/2,7м=1,1. Значит количество секций радиатора, которое рассчитали по площади для данного помещения нужно умножить на 1,1.
Все эти нормы и коэффициенты определялись для квартир. Чтобы учесть теплопотери дома через кровлю и подвал/фундамент, нужно увеличить результат на 50%, то есть коэффициент для частного дома 1,5.
Климатические факторы
Можно внести корректировки в зависимости от средних температур зимой:
- -10оС и выше — 0,7
- -15оС — 0,9
- -20оС — 1,1
- -25оС — 1,3
- -30оС — 1,5
Внеся все требуемые корректировки, получите более точное количество требуемых на обогрев комнаты радиаторов с учетом параметров помещений. Но это еще не все критерии, которые оказывают влияние на мощность теплового излучения. Есть еще технические тонкости, о которых расскажем ниже.
Расчет разных типов радиаторов
Если вы собрались ставить секционные радиаторы стандартного размера (с осевым расстоянием 50 см высоты) и уже выбрали материал, модель и нужный размер, никаких сложностей с расчетом их количества быть не должно. У большинства солидных фирм, поставляющих хорошее отопительное оборудование, на сайте указаны технические данные всех модификаций, среди которых есть и тепловая мощность. Если указана не мощность, а расход теплоносителя, то перевести в мощность просто: расход теплоносителя в 1 л/мин примерно равен мощности в 1 кВт (1000 Вт).
Осевое расстояние радиатора определяется по высоте между центрами отверстий для подачи/отведения теплоносителя.
Чтобы облегчить жизнь покупателям на многих сайтах устанавливают специально разработанную программу-калькулятор. Тогда расчет секций радиаторов отопления сводится к внесению данных по вашему помещению в соответствующие поля. А на выходе вы имеете готовый результат: количество секций данной модели в штуках.
Осевое расстояние определяют между центрами отверстий для теплоносителя
Но если просто пока прикидываете возможные варианты, то стоит учесть, что радиаторы одного размера из разных материалов имеют разную тепловую мощность. Методика расчета количества секций биметаллических радиаторов от расчета алюминиевых, стальных или чугунных ничем не отличается. Разной может быть только тепловая мощность одной секции.
Чтобы считать было проще, есть усредненные данные, по которым можно ориентироваться. Для одной секции радиатора с осевым расстоянием 50см приняты такие значения мощностей:
- алюминиевые — 190Вт
- биметаллические — 185Вт
- чугунные — 145Вт.
Если вы пока только прикидываете, какой из материалов выбрать, можете воспользоваться этими данными. Для наглядности приведем самый простой расчет секций биметаллических радиаторов отопления, в котором учитывается только площадь помещения.
При определении количества отопительных приборов из биметалла стандартного размера (межосевое расстояние 50см) принимается, что одна секция может обогреть 1,8м2 площади. Тогда на помещение 16м2 нужно: 16м2/1,8м2=8,88шт. Округляем — нужны 9 секций.
Аналогично считаем для чугунные или стальные баратери. Нужны только нормы:
- биметаллический радиатор — 1,8м2
- алюминиевый — 1,9-2,0м2
- чугунный — 1,4-1,5м2.
Это данные для секций с межосевым расстоянием 50см. Сегодня же в продаже есть модели с самой разной высоты: от 60см до 20см и даже еще ниже. Модели 20см и ниже называют бордюрными. Естественно, их мощность отличается от указанного стандарта, и, если вы планируете использовать «нестандарт», придется вносить коррективы. Или ищите паспортные данные, или считайте сами. Исходим из того, что теплоотдача теплового прибора напрямую зависит от его площади. С уменьшением высоты уменьшается площадь прибора, а, значит, и мощность уменьшается пропорционально. То есть, нужно найти соотношение высот выбранного радиатора со стандартом, а потом при помощи этого коэффициента откорректировать результат.
Расчет чугунных радиаторов отопления. Считать может по площади или объему помещения
Для наглядности сделаем расчет алюминиевых радиаторов по площади. Помещение то же: 16м2. Считаем количество секций стандартного размера: 16м2/2м2=8шт. Но использовать хотим маломерные секции высотой 40см. Находим отношение радиаторов выбранного размера к стандартным: 50см/40см=1,25. И теперь корректируем количество: 8шт*1,25=10шт.
Корректировка в зависимости от режима отопительной системы
Производители в паспортных данных указывают максимальную мощность радиаторов: при высокотемпературном режиме использования — температура теплоносителя в подаче 90оС, в обратке — 70оС (обозначается 90/70) в помещении при этом должно быть 20оС. Но в таком режиме современные системы отопления работают очень редко. Обычно используется режим средних мощностей 75/65/20 или даже низкотемпературный с параметрами 55/45/20. Понятно, что требуется расчет откорректировать.
Для учета режима работы системы нужно определить температурный напор системы. Температурный напор — это разница между температурой воздуха и отопительных приборов. При этом температура отопительных приборов считается как среднее арифметическое между значениями подачи и обратки.
Нужно учесть особенности помещений и климата чтобы правильно рассчитать количество секций радиатора
Чтобы было понятнее произведем расчет чугунных радиаторов отопления для двух режимов: высокотемпературного и низкотемпературного, секции стандартного размера (50см). Помещение то же: 16м2. Одна чугунная секция в высокотемпературном режиме 90/70/20 обогревает 1,5м2. Потому нам потребуется 16м2/1,5м2=10,6шт. Округляем — 11шт. В системе планируется использовать низкотемпературный режим 55/45/20. Теперь найдем температурный напор для каждой из систем:
- высокотемпературная 90/70/20- (90+70)/2-20=60оС;
- низкотемпературный 55/45/20 — (55+45)/2-20=30оС.
То есть если будет использоваться низкотемпературный режим работы, понадобится в два раза больше секций для обеспечения помещения теплом. Для нашего примера на комнату 16м2 требуется 22 секции чугунных радиаторов. Большая получается батарея. Это, кстати, одна из причин, почему этот вид отопительных приборов не рекомендуют использовать в сетях с низкими температурами.
При таком расчете можно принять во внимание и желаемую температуру воздуха. Если вы хотите, чтобы в помещении было не 20оС а, например, 25оС просто рассчитайте тепловой напор для этого случая и найдите нужный коэффициент. Сделаем расчет все для тех же чугунных радиаторов: параметры получатся 90/70/25. Считаем температурный напор для этого случая (90+70)/2-25=55оС. Теперь находим соотношение 60оС/55оС=1,1. Чтобы обеспечить температуру в 25оС нужно 11шт*1,1=12,1шт.
Зависимость мощности радиаторов от подключения и места расположения
Кроме всех описанных выше параметров теплоотдача радиатора изменяется в зависимости от типа подключения. Оптимальным считается диагональное подключение с подачей сверху, в таком случае потерь тепловой мощности нет. Самые большие потери наблюдаются при боковом подключении — 22%. Все остальные — средние по эффективности. Приблизительно величины потерь в процентах указаны на рисунке.
Потери тепла на радиаторах в зависимости от подключения
Уменьшается фактическая мощность радиатора и при наличии заграждающих элементов. Например, если сверху нависает подоконник, теплоотдача падает на 7-8%, если он не полностью перекрывает радиатор, то потери 3-5%. При установке сетчатого экрана, который не доходит до пола, потери примерно такие же, как и в случае с нависающим подоконником: 7-8%. А вот если экран закрывает полностью весь отопительный прибор, его теплоотдача уменьшается на 20-25%.
Количество тепла зависит и от установки
Количество тепла зависит и от места установки
Определение количества радиаторов для однотрубных систем
Есть еще один очень важный момент: все вышеизложенное справедливо для двухтрубной системы отопления, когда на вход каждого из радиаторов поступает теплоноситель с одинаковой температурой. Однотрубная система считается намного сложнее: там на каждый последующий отопительный прибор вода поступает все более холодная. И если хотите рассчитать количество радиаторов для однотрубной системы, нужно каждый раз пересчитывать температуру, а это сложно и долго. Какой выход? Одна из возможностей — определить мощность радиаторов как для двухтрубной системы, а потом пропорционально падению тепловой мощности добавлять секции для увеличения теплоотдачи батареи в целом.
В однотрубной системе вода на каждый радиатор поступает все более холодная
Поясним на примере. На схеме изображена однотрубная система отопления с шестью радиаторами. Количество батарей определили для двухтрубной разводки. Теперь нужно внести корректировку. Для первого отопительного прибора все остается по-прежнему. На второй поступает уже теплоноситель с меньшей температурой. Определяем % падения мощности и на соответствующее значение увеличиваем количество секций. На картинке получается так: 15кВт-3кВт=12кВт. Находим процентное соотношение: падение температуры составляет 20%. Соответственно для компенсации увеличиваем количество радиаторов: если нужно было 8шт, будет на 20% больше — 9 или 10шт. Вот тут и пригодится вам знание помещения: если это спальня или детская, округлите в большую сторону, если гостиная или другое подобное помещение, округляете в меньшую. Принимаете во внимание и расположение относительно сторон света: в северных округляете в большую, в южных — в меньшую.
В однотрубных системах нужно в расположенных дальше по ветке радиаторах добавлять секции
Этот метод явно не идеален: ведь получится, что последняя в ветке батарея должна будет иметь просто огромные размеры: судя по схеме на ее вход подается теплоноситель с удельной теплоемкостью равной ее мощности, а снять все 100% на практике нереально. Потому обычно при определении мощности котла для однотрубных систем берут некоторый запас, ставят запорную арматуру и подключают радиаторы через байпас, чтобы можно было отрегулировать теплоотдачу, и таким образом компенсировать падение температуры теплоносителя. Из всего этого следует одно: количество или/и размеры радиаторов в однотрубной системе нужно увеличивать, и по мере удаления от начала ветки ставить все больше секций.
Приблизительный расчет количества секций радиаторов отопления дело несложное и быстрое. А вот уточнение в зависимости от всех особенностей помещений, размеров, типа подключения и расположения требует внимания и времени. Зато вы точно сможете определиться с количеством отопительных приборов для создания комфортной атмосферы зимой.
Возможно, вам интересно будет прочитать про расчет мощности котла или определение диаметра труб для системы отопления.

Расчет теплоотдачи радиаторов отопления

В создании эффективной системы отопления в квартире, в большинстве случаев, значительную роль играет такой показатель, как теплоотдача. Благодаря этому параметру на протяжении всего сезона холодов в доме создается благоприятный для проживания микроклимат. При выборе радиаторов отопления необходимо обратить внимание на их модель, тип, соответствие приборов необходимым требованиям. Значения, которые указываются в сопроводительной документации к радиаторам – это их потенциал. На саму же теплоотдачу влияет способ монтажа, перемещения теплоносителя по контуру. Для увеличения теплоотдачи, ее повышения при необходимости, следует знать некоторые особенности.

Характеристика теплоотдачи

Согласно обозначениям в технической документации к отопительным приборам, мощность пишется в Ваттах, калориях за час или как их соотношение (1 ВТ = 859,9 кал/час).

Передача тепла может происходить 3 способами:

Теплопроводностью
Конвекцией
Излучением

Принцип теплоотдачи заключается в использовании каждого способа, но с разницей в интенсивности. В зависимости от этого, радиаторами следует считать приборы, которые могут излучать от 25 % тепловой энергии, конвекторами же такие приборы, которые могут осуществлять передачу путем конвекции (в том числе внутрипольные конвекторы). Связь между названием и вариантами передачи тепла теряется. На сегодняшний день радиаторами называют все приборы, которые выполняют передачу тепла в большей степени за счет конвекции.

Связь характеристик и типов приборов

Основным документом, который следует изучить, выбирая радиатор отопления, является технический паспорт изделия. В данном случае конфигурация и габариты не являются главными показателями, на которые следует ориентироваться. На первый взгляд идентичные изделия могут различаться по многим параметрам. Влияние оказывает материал, из которого они изготовлены.

Чугун

Используемый для производства батарей чугун имеет низкую теплопроводность. Передача энергии происходит за счет излучения тепла (в большей степени). Конвективный способ передачи тепла выполняется только на 20 %. Мощность такого радиатора 180 Вт на каждую секцию. На практике значение бывает в несколько раз меньше.

Сталь

Из стального сплава выполняются панельные радиаторы с дополнительно наваренными на них ребрами, которые усиливают функцию конвекционной теплопередачи. Их основным преимуществом является эстетичность, отсутствие необходимости периодически окрашивать, чем и привлекают большинство покупателей. Относительно качества теплопередачи панельные радиаторы не особо превосходят чугунные аналоги. Другой вариант – трубчатые радиаторы, производимые из стальных труб, их все больше используют как элемент дизайна. По причине того, что в многоквартирных домах высокое давление в системе отопления и есть риск возникновения гидроударов, панельные итрубчатые радиаторы рекомендуют ставить в частных домах.

Алюминий

Алюминиевые радиаторы отопления принято считать одними из самых мощных излучателей тепловой энергии. Согласно документам к ним, мощность на секцию достигает 200 Вт. Перед покупкой следует учитывать, что они имеют ограниченную сферу использования. Если в системах используется некачественный теплоноситель, ставить их не рекомендуется.

Биметалл

Преимущества таких металлов как алюминий и сталь, конструкторы применили в радиаторах отопления, называемых биметаллическими. В них теплоотдача на одну секцию достигает 280 ВТ. Обратить внимание на них также следует в случаях использования химически активных теплоносителей. Дополнительный плюс от производителей – эстетичность. Минус – цена, она превышает аналоги из других видов металлов.

Принцип расчета теплопередачи радиаторов отопления

Для правильного расчета теплопередачи требуется проанализировать ситуацию для каждого отельного помещения исходя из его площади. Принято считать, что для лучшего результата на каждые 10 квадратов площади требуется 1 кВт мощности источника тепла. При этом не учитываются потери тепла. Поэтому для их компенсации необходимо превышение по параметрам приблизительно на 20 %. Так как данное значение не является корректным, то рекомендуется применять и другие методы расчета.

Если комната со стандартной высотой потолков (менее 3 м), учитывается соотношение 100 Вт на 1 квадрат площади плюс 20 % запаса. Если высота превышает предел трех метров, то в расчеты вносится корректировка: объем комнаты множится на 41 Вт. Округление выполняется в большую сторону.

Залогом выполнения правильных расчетов будет обеспечение оптимальной температуры в помещении. Если станет необходимо, эффективность от работы радиаторов можно будет повысить: для этого используются теплоотражающие экраны, устанавливаемые за прибором отопления. Важно обращать внимание на уход, своевременную очистку, окрашивание, промывание внутренних полостей радиаторов. При правильной эксплуатации, потенциал приборов можно будет использовать с максимальной эффективностью и гарантированным результатом по обеспечению тепла и уюта благодаря грамотно спланированному отоплению в квартире или доме

5.1 Коэффициент теплопередачи: примеры

Предмет(ы) курса 5 Закон охлаждения Ньютона

ПРИМЕР 5.1A: НАГРЕВАЕМАЯ ПЛИТА (ЭЛЕМЕНТАРНАЯ)

Внутри горизонтальной большой плоской пластины (площадь A, толщина d) выделяется тепло. Это делается единообразно, и, таким образом, производство тепла на единицу объема в секунду, Q ‴, является постоянным. Плоская пластина охлаждается через верхнюю и нижнюю части. Коэффициент теплопередачи для обеих сторон ч . Температура окружающего воздуха составляет: T _∞ . Сопротивление тепловому потоку находится полностью за пределами пластины.

Какой вывод можно сделать о распределении температуры пластины?
Выведите выражение для установившейся температуры пластины.
SRT English
PDF Dutch
SRT Dutch
PDF German
SRT German
PDF French
SRT French
PDF Italian
SRT Italian
PDF Spanish
SRT Spanish
PDF Greek
SRT греческий
PDF Hindi
SRT Hindi
PDF китайский
SRT китайский

SlidesPDF
PodcastMP3

Субтитры (заголовки) на других языках, кроме предусмотренных, можно просмотреть на YouTube. Выберите свой язык с помощью кнопки CC на YouTube.

ПРИМЕР 5.1B: ВОДА В ЦЕНТРАЛЬНОМ ОТОПЛЕНИИ (СРЕДНЕМ)

Вода в системах центрального отопления имеет температуру около 60 ^o C . Он протекает через наше здание по медным трубам. В этом упражнении нас будет интересовать нежелательное охлаждение этой воды в трубах, а не в радиаторах системы отопления.
Предположим, что вода течет по медной трубе (толщина стенки 2 мм , длина 2 м , внутренний диаметр 2 см , теплопроводность

Температура на входе 60 ^o С, температура на выходе Скорость потока через трубку

Температура окружающей среды 20 ^o C .

Если бы все сопротивление теплу было бы в стенке трубы, покажите, что вода существенно охладилась бы. , достаточно оценки порядка величины 9.0017
Коэффициент внешней теплопередачи около

Покажите, что вода остывает лишь незначительно. Опять же, достаточно оценки.

Рассматривайте эту задачу как стационарную и аппроксимируйте стенку трубы плоской пластиной при расчете теплопередачи. Видео0016 PDF Dutch

SRT Dutch
PDF German
SRT German
PDF French
SRT French
PDF Italian
SRT Italian
PDF Spanish
SRT Spanish
PDF Greek
SRT Greek
PDF Хинди
SRT Хинди
PDF Китайский
SRT Китайский

SlidesPDF
PodcastMP3

Извините, но, похоже, нет 9 загрузок..0004

ПРИМЕР 5.1C: ОХЛАЖДЕНИЕ СФЕРЫ (ДОПОЛНИТЕЛЬНО)

Мы исследуем охлаждение сферы, окруженной холодным газом или жидкостью. Возьмем случай, когда сопротивление теплу находится полностью вне сферы. Следовательно, распределение температуры внутри сферы однородно, т. е. не зависит от положения в сфере. Конечно, температура по-прежнему является функцией температуры, поскольку сфера остывает.

Кроме того, мы предположим, что механизм переноса тепла в окружающей жидкости или газе является только теплопроводностью. На лекциях мы составили тепловой баланс (как особую форму энергетического баланса) для шара, описывающий изменение температуры шара во времени. Он читается как:

можно написать

и в этом случае мы знаем, что Nu является константой, т.е. N u =2.

Вопрос: можете ли вы решить дифференциальное уравнение и найти зависимость температуры шара от времени?

Video

High2080p
Medium720p
Low360p

Subtitles

PDF English
SRT English
PDF Dutch
SRT Dutch
PDF German
SRT German
PDF French
SRT Французский
PDF Итальянский
SRT Итальянский
PDF Испанский
SRT Испанский
PDF Греческий
SRT Греческий
PDF Хинди
Srt hindi
PDF китайский
SRT китайский

SLIDESPDF
PODCASTMP3

Извините, но в других странах. на YouTube. Выберите свой язык с помощью кнопки CC на YouTube.

БОНУС: ПРИМЕР 5.1D: ГОРЯЧАЯ ДОРОГА (ДОПОЛНИТЕЛЬНО)

Представьте, что вы находитесь на черной асфальтовой дороге где-то в тропиках. Это солнечный день, и солнце светит в

В недавних отчетах во время сильной жары в Индии сообщалось, что асфальт тает. Это возможно?
Чтобы это выяснить, проанализируем ситуацию. Делаем следующее:

Настраиваем тепловой баланс дороги.
Оценить температуру дороги.

Окружающий воздух имеет температуру около 40 ^o C.

Видео

High2080p
Medium720p
Low360p

Subtitles

PDF English
SRT English
PDF Dutch
SRT Dutch
PDF German
SRT German
PDF French
SRT French
PDF Italian
SRT Italian
PDF Испанский
SRT Испанский
PDF Греческий
SRT Греческий
PDF Хинди
SRT Хинди
PDF Китайский
SRT Китайский

SlidesPDF
PodcastMP3

Извините, похоже, нет никаких загрузок. .

Субтитры (заголовки) на других языках можно посмотреть на YouTube. Выберите свой язык с помощью кнопки CC на YouTube.

Наверх

Коэффициент теплопередачи при тепловой конвекции

Коэффициент теплопередачи описывает конвективный перенос тепла от твердого тела к текущей жидкости и наоборот!

1 Введение
2 Определение коэффициента теплопередачи
3 Факторы, влияющие на коэффициент теплопередачи
4 Базовые температуры
5 Значение пограничного слоя для теплопередачи
6 Местный и средний коэффициент теплопередачи

Введение

Коэффициент теплопередачи описывает конвективный перенос тепла от твердого тела к текущей жидкости (газ или жидкость) или наоборот. Такую ситуацию можно увидеть, например, с радиатором. Холодный воздух проходит мимо радиатора за счет свободной конвекции и нагревается. Очевидно, радиатор передает тепло проходящему воздуху.

Такая конвективная передача тепла от нагретых ребер охлаждения к воздушному потоку, создаваемому вентилятором, проявляется и при охлаждении видеокарт. В случае водяного охлаждения тепло будет передаваться уже не газу, а жидкости. Однако в обоих случаях это уже не свободная конвекция, а принудительная конвекция с помощью вентилятора или насоса.

Определение коэффициента теплопередачи

Как всегда в термодинамических процессах, разница температур между твердым телом и жидкостью является движущей силой теплового потока. Скорость теплового потока Q*, передаваемого от твердого тела к жидкости, тем больше, чем больше разница температур между твердой «стенкой» T _w и текущей жидкостью T _ф . Тепловой поток пропорционален разности температур:

\begin{align}
&\dot Q \sim (T_w-T_f) \\[5px]
\end{align}

Кроме того, тепловой поток зависит от площади поверхности твердого тела, контактирующего с проходящей жидкостью. Эта площадь поверхности может охватывать всю внутреннюю поверхность трубы, если, например, нагревается вся труба, или только часть трубы, если труба нагревается только выборочно. Чем больше площадь, тем больше тепла может быть передано и тем больше тепловой поток через эту площадь. По этой причине радиаторы чипов состоят из множества охлаждающих ребер, чтобы создать максимально возможную площадь поверхности. Радиаторы также используют этот принцип, используя множество отдельных труб отопления. Существует также пропорциональная зависимость между площадью A и тепловым потоком Q*:

\begin{align}
&\dot Q \sim A \\[5px]
\end{align}

Таким образом, поток тепла пропорционален разнице температур и площади поверхности, так что при введении пропорциональности постоянная α тепловой поток между твердым телом и жидкостью можно определить следующим образом:

\begin{align}
&\dot Q \sim A \cdot (T_w-T_f) \\[5px]
\label{q}
&\boxed{\dot Q = \alpha \cdot A \cdot (T_w-T_f)} \\[5px]
\label{qq}
&\boxed{\dot q = \alpha \cdot (T_w-T_f) } ~~~\boxed{\dot q = \frac{\dot Q}{A}} ~~~\text{тепловой поток} \\[5px]
\end{align}

В уравнении (\ref{qq}) было использовано, что частное теплового потока и площади соответствует так называемому тепловому потоку ( плотности теплового потока ). Тепловой поток описывает скорость теплового потока на единицу площади (площадь стены, которая находится в контакте с жидкостью). Таким образом, в этом контексте константа пропорциональности α может быть определена как отношение между тепловым потоком и разностью температур и называется коэффициентом теплопередачи :

\begin{align}
\label{a}
&\boxed{\alpha := \frac{\dot q}{T_w-T_f}} ~~~\text{коэффициент теплопередачи}\\[5px]
\end{align}

Важно : Коэффициент теплопередачи не следует путать с теплопроводностью. Теплопроводность описывает передачу тепла за счет теплопроводности внутри одного материала, а коэффициент теплопередачи описывает передачу тепла между двумя разными материалами за счет тепловой конвекции.

Факторы, влияющие на коэффициент теплопередачи

Уравнения (\ref{q}) и (\ref{qq}) в основном справедливы и для противоположного случая, например. при передаче тепла от движущейся жидкости к твердому телу. Такая ситуация может быть, например, внутри радиатора, когда текущая вода отдает тепло радиатору. Однако распределение температуры в жидкости различно. Это, в свою очередь, влияет на коэффициент теплопередачи, несмотря на возможную одинаковую разницу температур. Таким образом, коэффициент теплопередачи также зависит от направления теплового потока.

В отличие от теплопроводности коэффициент теплопередачи не является константой материала. Коэффициент теплопередачи зависит, среди прочего, от сочетания твердого и жидкого материалов. Шероховатость поверхности твердого тела также играет роль. Кроме того, скорость потока влияет на теплопередачу и особенно на тип потока, то есть на то, является ли поток ламинарным или турбулентным.

На коэффициент теплопередачи влияет, среди прочего, комбинация веществ, свойства поверхности, скорость и тип потока, а также направление потока тепла!

Кроме того, коэффициент теплопередачи зависит от размера системы. В случае трубы это зависит от диаметра, а в случае пластины от размера пластины. Для аналогичных условий потока более низкие коэффициенты теплопередачи получаются для более крупных систем. Таким образом, коэффициент теплопередачи всегда зависит от конкретного применения. Поэтому без лишних слов общее описание процессов конвекции невозможно. Такое общее описание возможно только при введении безразмерного параметра подобия, так называемого числа Нуссельта. Более подробную информацию об этом можно найти в связанной статье.

Эталонные температуры

Если, как и в случае с радиатором, упоминается температура проходящего мимо него воздуха, возникает вопрос, к чему именно относится эта температура. Температура воздуха вблизи радиатора явно выше, чем на большем расстоянии. Поэтому в большинстве случаев коэффициент теплопередачи относится к температуре жидкости на достаточно большом расстоянии от стенки, где температура, перпендикулярная направлению основного потока *, почти не меняется (также называемая *). 0008 температура набегающего потока ). Поэтому для таких внешних потоков часто используется символ T _∞ вместо T _f . В случае радиатора эта эталонная температура будет соответствовать комнатной температуре в середине комнаты.

Также при наличии жидкости внутри трубы, например, когда горячая вода течет по системе труб радиатора, в жидкости существуют разные температуры. В центре трубы ( основной поток ), вода горячее, чем у стенки трубы, где жидкость уже передала тепло стенке трубы. Однако, в отличие от окружающего воздуха снаружи радиатора, вода внутри радиатора находится только в очень ограниченной области. По этой причине температура жидкости внутреннего потока относится к средней температуре внутри трубы. Эта средняя температура соответствовала бы температуре смешения , если бы жидкость была идеально перемешана.

Для внешних течений температура жидкости относится к температуре на достаточно большом расстоянии от стенки, а для внутренних течений к средней температуре жидкости!

*) Примечание: В дополнение к основному направлению потока жидкости, которая в трубах обычно нагнетается насосом (принудительная конвекция), также существует свободная конвекция из-за разницы плотностей, возникающей из-за разницы температур. Таким образом, на практике оба потока пересекаются. В зависимости от ситуации свободная конвекция может вносить значительный вклад в общий теплообмен.

Значение пограничного слоя для теплопередачи

Если жидкость течет вдоль стенки, это влияет на скорость потока. Из-за сил трения (описываемых вязкостью) между стенкой и жидкостью и внутри жидкости скорость потока жидкости нарушается. Этот возмущенный слой скорости также называется пограничным слоем скорости (также называемым гидродинамическим пограничным слоем ). Из-за условия прилипания скорость жидкости непосредственно у стенки равна нулю, а затем медленно увеличивается.

Поскольку таким образом жидкость прилипает непосредственно к стенке и, следовательно, не подвергается конвекции, перенос тепла возможен только за счет теплопроводности. Обратите внимание, что это не означает, что конвекция не оказывает существенного влияния на общий теплообмен! Потому что за счет конвективных процессов изменяется все температурное поле по сравнению с ситуацией без конвекции (коэффициент переноса тепла при наличии конвекции по сравнению с ситуацией без конвекции описывается так называемым числом Нуссельта)! Тем не менее, закон теплопроводности Фурье действует непосредственно на стенке λ _f обозначает теплопроводность жидкости):

\begin{align}
& \dot{q_w} =- \lambda_f \cdot \left(\frac{\text{d}T_f}{\text{d }y}\right)_\text{wall} \\[5px]
\end{align}

Используя уравнение (\ref{a}), коэффициент теплопередачи определяется по следующей формуле:

\begin {align}
&\alpha = \frac{\dot q_w}{T_w-T_f}\\[5px]
\label{wand}
&\boxed{\alpha = \frac{- \lambda_f \cdot \left( \frac{\text{d}T_f}{\text{d}y}\right)_\text{wall}}{T_w-T_f}}\\[5px]
\end{align}

Как видно из этого уравнения, температурный градиент на стене, таким образом, оказывает решающее влияние на коэффициент теплопередачи. Однако распределение температуры в жидкости (температурное поле) зависит от условий течения в жидкости (поле скоростей). И наоборот, поле температуры, в свою очередь, влияет на вязкость жидкости и, следовательно, на поле скоростей. Таким образом, поле скорости и поле температуры влияют друг на друга.

Пограничный слой между жидкостью и стенкой оказывает решающее влияние на общий конвективный теплообмен!

Местный и средний коэффициент теплопередачи

Пограничный слой, описанный в предыдущем разделе, обычно не является однородной областью, поэтому в зависимости от местоположения возникают различные условия потока. Таким образом, это также влияет на температурное поле, особенно на температурные градиенты на стенке. Согласно приведенному выше уравнению (\ref{wand}), это приводит к различным коэффициентам теплопередачи в зависимости от местоположения. В этом контексте также говорят о местный коэффициент теплопередачи .

Чтобы лучше проиллюстрировать эту ситуацию, рассмотрим изотермически нагретую пластину, обтекаемую жидкостью. Плоское течение считается ламинарным. Когда жидкость течет по пластине, слой жидкости непосредственно на стене прилипает к ней ( условие прилипания ). Это приводит к тому, что слои жидкости выше замедляются по мере продолжения потока. Таким образом, область, где скорость возмущена , постепенно растет, пока в какой-то момент не установится постоянная толщина пограничного слоя δ _ч сформировался.

Таким же образом формируется тепловой пограничный слой при обтекании пластины жидкостью. В то время как температура в невозмущенном потоке постоянна в каждой точке, жидкость нагревается, когда она обтекает пластину. В дальнейшем тепло проникает глубже в жидкость. Таким образом, над пластиной имеется не только область, в которой скорость возмущена, но и область, в которой температура равна побеспокоил . Оба пограничных слоя в целом отличаются друг от друга (как именно определяются эти пограничные слои, описано в статье Пограничный слой и безразмерные параметры подобия)!

Теперь ясно, что взаимодействующие поля скорости и поля температуры меняются от места к месту. Поэтому теплопередача также отличается от места к месту. Следовательно, в каждом положении x локальный коэффициент теплоотдачи α _loc, который описывает локальный тепловой поток q* _loc :

\begin{align}
&\boxed{\dot q_\text{loc} = \alpha_\text{loc} \cdot ( T_w-T_f)} ~~~~~\text{местный тепловой поток} \\[5px]
\end{align}

Обратите внимание, что температура T _w относится к постоянной температуре стенки, а T _f к температура невозмущенного потока ( набегающий поток ). Таким образом, член T _w -T _f является постоянным независимо от положения x. Таким образом, на локальный тепловой поток влияет только локальный коэффициент теплопередачи!

Компьютерное моделирование позволяет относительно легко определить локальные коэффициенты теплопередачи, так что после интегрирования локальных тепловых потоков по площади поверхности пластины можно определить общий конвективный тепловой поток Q*:

\begin{ align}
\label{dqq}
& \dot Q = \int \limits_A \dot q_\text{loc} ~ \text{d}A= (T_w-T_f) \int \limits_A \alpha_\text{loc} ~ \text{d}A \\[5px]
\end{align}

С определением среднего коэффициента теплопередачи ,

\begin{align}
\label{ma}
& \boxed{\overline{\alpha} =\frac{1}{A} \int \limits_A \alpha_\text{loc} ~ \text{ d}A} ~~~~~\text{средний коэффициент теплопередачи} \\[5px]
\end{align}

общий теплообмен от пластины к жидкости можно определить следующим образом:

\begin {align}
\label{dq}
& \boxed{\dot Q = \overline{\alpha} \cdot A \cdot (T_w-T_f)} ~~~~~\text{общий конвективный теплообмен} \\ [5px]
\end{align}

Обратите внимание, что при вставке уравнения (\ref{ma}) в уравнение (\ref{dq}) получается уравнение (\ref{dqq}).

В этом контексте более подробно следует рассмотреть уравнение (\ref{wand}), которое показывает (локальный) коэффициент теплопередачи как функцию градиента температуры в точке x на стене:

\begin{ align}
&\boxed{\alpha_\text{loc} = \frac{- \lambda_f \cdot \left(\frac{\text{d}T_f}{\text{d}y}\right)_\text {wall,x}}{T_w-T_f}}\\[5px]
\end{align}

Если предполагается постоянная теплопроводность λ _f жидкости, единственным параметром, который изменяется в этом уравнении, является температурный градиент. С увеличением положения x толщина теплового пограничного слоя увеличивается, т. е. температура увеличивается на большем расстоянии y. Таким образом, градиент температуры уменьшается в направлении х, как и локальный коэффициент теплопередачи. При этом локальный тепловой поток также уменьшается вдоль пластины (см. рис. выше)!

Это тоже понятно, потому что если представить себе (бесконечно) длинную пластину, то в какой-то момент жидкость нагреется настолько, что будет иметь (почти) такую же температуру, как и стенка трубы. В этом случае нет температурного градиента между стенкой и жидкостью и, следовательно, нет движущей силы для теплового потока. Поэтому поток тепла неизбежно должен уменьшаться при обтекании жидкостью изотермически нагретой пластины, так как температуры все более и более выравниваются.

Численное исследование естественной конвекции теплообмена в ребристом радиаторе

На этой странице

РезюмеВведениеРезультатыВыводыБлагодарностиСсылкиАвторское правоСтатьи по теме

В данной статье численно исследуется тепловой поток и теплопередача за счет естественной конвекции в полости, закрепленной с помощью решетки ребер. Расчетная область состоит как из твердых (медь), так и из жидких (воздух) областей. Метод конечных объемов и схема SIMPLE используются для моделирования стационарного течения в области. На основе численных результатов рассчитана функция градиента энергии теории градиента энергии. Из контуров функции градиента температуры и энергии видно, что положение, в котором имеет место тепловая неустойчивость, хорошо коррелирует с областью больших значений, что свидетельствует о том, что метод градиента энергии раскрывает физический механизм неустойчивости течения. Кроме того, также исследуется влияние высоты ребра, количества ребер и формы ребра на скорость теплопередачи. Установлено, что тепловые характеристики массива ребер определяются совместным влиянием пространства и высоты ребер. Также замечено, что влияние формы ребра на теплопередачу незначительно.

1. Введение

Естественная конвекционная теплопередача от оребренных поверхностей привлекла большое внимание как в численном, так и в экспериментальном моделировании, она широко применяется в различных промышленных устройствах, таких как ядерные реакторы с газовым охлаждением, автомобили, аэрокосмические аппараты и электронные системы. . В настоящее время, поскольку электронное оборудование имеет тенденцию быть как большим, так и миниатюрным, быстрое отведение тепла от оборудования является гораздо более желательным, чем раньше, поскольку термическая эффективность отвода тепла от оборудования может влиять на срок службы оборудования. В основном есть два способа улучшить теплопередачу от теплогенерирующего электронного оборудования. Первый удобный метод заключается в охлаждении электронного оборудования обдувом воздуха с умеренной скоростью, а второй способ заключается в использовании массивов ребер. Поскольку подход с принудительной конвекцией унаследовал проблемы и должен нести дополнительные эксплуатационные расходы, все больше и больше исследователей сосредотачиваются на разработке оптимальных массивов ребер, которые могут обеспечить умеренную скорость теплопередачи при правильном проектировании.

На ранней стадии Старнер и Макманус [1] провели несколько экспериментов, вставив четыре различных прямоугольных массива ребер в вертикальную пластину под углом 45 градусов и горизонтальную пластину соответственно. Они получили некоторые данные о свободной естественной конвекции, которые широко использовались в последующих исследованиях. Харахап и Макманус [2] получили более подробные данные, исследуя теплопередачу свободной конвекцией от горизонтальных реберных решеток с использованием метода шлирен-теневой диаграммы. Джонс и Смит [3] применили интерферометр Маха-Цендера в своих экспериментах для изучения изменения локального коэффициента теплопередачи для изотермических вертикальных реберных решеток на горизонтальном основании. При фиксированной высоте ребра мм экспериментальные данные показывают, что общий коэффициент теплопередачи сильно зависит от пространства ребра, но слабо от высоты ребра. Раммохан Рао и Венкатешан [4] экспериментально исследовали взаимодействие свободной конвекции и излучения в горизонтальной решетке ребер. Важнейший вывод, сделанный в их исследованиях, заключался в том, что существует взаимное взаимодействие между свободной конвекцией и излучением и, следовательно, упрощенный подход, основанный на аддитивности радиационного и конвекционного теплообмена, рассчитанных независимо на основе изотермических поверхностей, неудовлетворителен. Yüncü и Anbar [5] также провели несколько экспериментов по исследованию влияния пространства между ребрами, высоты ребер и перепада температур на теплопередачу при фиксированных высоте и толщине ребер. Они обнаружили, что существует оптимальное расстояние между ребрами, которое не связано с разницей температур. Однако оптимальное расстояние между ребрами было обратно пропорционально высоте ребер. Mobedi и Yüncü [6] численно исследовали стационарную теплообмен естественной конвекции в продольно коротких прямоугольных массивах ребер на горизонтальном основании. Они наблюдали два типа течения. Для решеток ребер с узким расстоянием между ребрами воздух мог поступать в канал только из концевых областей. Однако для ребристых решеток с большим расстоянием между ребрами воздух также увлекался в канал из области между ребрами, разворачивался в основании на 180 градусов, а затем продвигался вверх по поверхности ребра, а втекал в центральную часть ребра. канал.

Совсем недавно многие исследователи пытались увеличить скорость теплопередачи массивов ребер, используя массивы ребер. Аркис и Рэди [7] исследовали теплообмен естественной конвекции и характеристики потока жидкости из горизонтального слоя жидкости с ребристой нижней поверхностью и обнаружили, что количество конвекционных ячеек между двумя соседними ребрами является функцией значений высоты ребра и числа Рэлея. . Лю [8] рассмотрел задачу оптимального проектирования продольных решеток ребер с постоянным коэффициентом теплопередачи в нечеткой среде, где требования к решетке строго удовлетворяют общему объему ребер и ширине решетки и максимизируют скорость рассеивания тепла. Харахап и др. [9] провел несколько экспериментов для исследования влияния миниатюризации размеров опорной плиты вертикально расположенных прямых прямоугольных ребер на эффективность рассеяния тепла в стационарном режиме в условиях доминирующей естественной конвекции. Они обнаружили, что соответствующие корреляции, предложенные для больших массивов ребер, не применимы к экспериментальным данным, полученным для миниатюрных вертикальных прямоугольных массивов ребер. Впоследствии Харахап и соавт. [10] провели одновременные калориметрические и интерферометрические измерения, чтобы исследовать влияние, которое уменьшение размеров опорной плиты оказывает на устойчивые характеристики скорости естественной конвекции теплопередачи от миниатюрных горизонтальных систем с одной пластиной и ребрами и массивов пластин с ребрами. Их выводы показали, что высота ребра и количество ребер являются основными геометрическими переменными для обобщения. Доган и Сивриоглу [11] экспериментально исследовали теплопередачу смешанной конвекции, и полученные результаты показали, что оптимальное расстояние между ребрами, обеспечивающее максимальную теплопередачу, составляет мм, а оптимальное расстояние между ребрами зависит от значения Ra. Азаркиш и др. [12] использовали модифицированный генетический алгоритм для максимизации целевой функции, которая определяется как чистая скорость теплопередачи от поверхности ребра для заданной высоты. Их результаты показывают, что количество ребер не зависит от профиля ребер, но улучшение теплопередачи для массивов с оптимальным профилем ребер примерно на 1–3 процента больше, чем для массивов с обычными профилями ребер. Гири и Дас [13] численно выполнили ламинарную смешанную конвекцию над закрытыми вертикальными прямоугольными массивами ребер, прикрепленными к вертикальному основанию. Они обнаружили, что дефект перепада давления для вынужденной конвекции, индуцированная скорость для смешанной конвекции и общее число Нуссельта для смешанной конвекции хорошо коррелируют с определяющими параметрами рассматриваемой задачи. Вонг и Хуанг [14] провели трехмерное (3D) численное моделирование для исследования влияния параметров ребер на динамическую естественную конвекцию от длинных горизонтальных массивов ребер. Они заметили, что оптимальное расстояние между ребрами значительно уменьшается с высотой ребра и немного увеличивается с длиной ребра. Более того, их наблюдения хорошо согласовывались с результатами, опубликованными в литературе.

Все вышеперечисленные экспериментальные и численные исследования были сосредоточены на оптимальной конструкции массивов ребер для повышения скорости теплопередачи. Почти все сопутствующие факторы приводят к ламинарной конвекции с низкими значениями коэффициентов теплопередачи. Однако хорошо известно, что скорость теплообмена будет увеличиваться, когда базовый поток теряет устойчивость и течет турбулентным образом [15]. Хотя некоторые оптимальные конструкции реберных массивов могут обеспечить удовлетворительную скорость теплопередачи, возникающую в результате нестабильности потока, физический механизм нестабильности потока естественной конвекции до сих пор полностью не изучен. Недавно Доу и соавт. В работах [16–24] предложен метод градиента энергии, который позволяет обоснованно выявить физический механизм неустойчивости течения. Доу и Фан-Тьен [16] описали правила устойчивости жидкого материала с точки зрения энергетического поля. Они утверждали, что неустойчивость естественной конвекции не может быть разрешена тремя законами Ньютона по той причине, что движение материальной системы в некоторых случаях обусловлено не только ролью сил. Этот подход объясняет механизм неустойчивости течения из физики и выводит критерии перехода турбулентности. Соответственно, этот метод связывает проблему Рэлея-Бенара не с силами, а с градиентом энергии. Он постулирует, что когда жидкость помещается на горизонтальную пластину и нагревается снизу, плотность жидкости в дне становится низкой, что приводит к градиенту энергии по -координате. Только когда оно больше критического значения, течение станет неустойчивым и тогда будут образовываться жидкие ячейки завихрений. Совсем недавно Доу и соавт. [25] применили метод градиента энергии к естественной конвекции, и результаты численного моделирования хорошо согласуются с результатами, предсказанными на основе критериев, полученных из метода градиента энергии.

Данная работа посвящена изучению влияния параметров реберных решеток на коэффициент конвективной теплоотдачи. Затем используется метод градиента энергии, чтобы выявить физический механизм нестабильности потока и объяснить причину, по которой оптимальные решетки ребер могут привести к лучшей скорости теплопередачи.

2. Вычислительная геометрия и численные методы

2.1. Вычислительная геометрия

Расчетная геометрия показана на рис. 1. Здесь геометрия упрощена из трехмерного тела модели ребристого радиатора GH-4 [26]. Упрощенная полость в этом исследовании представляет собой двумерный (2D) квадрат, в котором длина квадратной полости составляет 250 мм, а начало координат находится в левом нижнем углу полости. Ребристые решетки закреплены на горячем дне полости на равном расстоянии. Здесь – площадь ребра, – высота ребра, и являются переменными. Кроме того, означает толщину массивов ребер, которая в данном исследовании зафиксирована на уровне 2 мм и которой можно пренебречь по сравнению с высотой ребра и длиной полости, а означает толщину нижней пластины, которая равна 3 мм. .

Вычислительная геометрия разделена на две области, которые содержат сплошную и текучую области. Сплошная область включает в себя массивы ребер и опорную пластину, материал которой — медь, а остальная часть геометрии — это жидкая область, заполненная воздухом. Все стенки полости сплошные и нескользкие. Фасон стенок левой и правой стенок полости симметричен. Верхней стенке полости задана фиксированная температура 300 К, а основанию пластины задана фиксированная температура 360 К. Кроме того, в области жидкости задана начальная температура 300 К9.0004

2.2. Управляющие уравнения

Для задачи, описанной в предыдущем разделе, развитие естественной конвекции в области жидкости определяется следующими уравнениями неразрывности, двумерными стационарными уравнениями Навье-Стокса и уравнением энергии. Теплопередача в твердой области определяется уравнением теплопроводности. Все эти уравнения основаны на приближении Буссинеска и имеют следующий вид: где и – горизонтальная и вертикальная координаты, – время, – температура, – давление, – составляющие скорости в направлениях и соответственно, – ускорение, обусловленное относительно силы тяжести, — коэффициент теплового расширения, — плотность жидкости, — температуропроводность, — кинематическая вязкость.

2.3. Численный алгоритм

Основные уравнения (1) решаются неявным образом с использованием схемы SIMPLE конечного объема, а схема QUICK аппроксимирует член переноса. Члены диффузии дискретизируются с помощью центрального разностного распределения со вторым порядком точности. Дискретизированные уравнения повторяются с заданными коэффициентами недорелаксации. Кроме того, следует отметить, что течение стабильное.

В этом исследовании среднее значение локального числа Нуссельта вдоль верхней холодной стенки рассчитывается для измерения характеристик теплопередачи следующим образом: Здесь – теплопроводность, – разность температур, – удельная теплоемкость.

3. Независимый тест сетки

Чтобы проверить независимость размера сетки от результатов вычислений, строятся сетки трех разных размеров. Здесь сетка (а) имеет равномерную ячейку с размером ячейки мм, сетка (b) имеет равномерную ячейку с размером ячейки мм, а сетка (c) имеет равномерную ячейку с размером ячейки мм.

На рис. 2 показаны контуры температуры для трех различных размеров сетки. Количественно можно заметить, что температурные контуры почти одинаковы для трех разных размеров сетки путем сравнения. На рис. 3 показана зависимость температуры от итераций в одной и той же точке монитора с тремя разными размерами сетки. Можно обнаружить, что разность температур становится меньше по мере уменьшения разности размеров ячеек. Кроме того, для двух более мелких сеток разница стационарной температуры незначительна. В дальнейшем для всех расчетов принимается среднее (или мелкое) разрешение сетки.

4. Применение метода градиента энергии

4.1. Метод градиента энергии

На рис. 2 видно, что базовый поток теряет свою устойчивость из-за образования завихрений и волнообразного движения, что помогает улучшить теплопередачу. Однако физический механизм неустойчивости течения естественной конвекции до конца еще не изучен. Метод градиента энергии будет применяться в естественной конвекции для объяснения физического механизма неустойчивости потока в этом исследовании.

Доу и др. В работах [16–24] предложен метод градиента энергии, который можно рассматривать как критерий неустойчивости течения. А критерии неустойчивости потока можно выразить следующим образом: где Здесь – продольная скорость основного потока, – амплитуда возмущения расстояния, – частота возмущения, – амплитуда возмущения скорости, – длина окружности соотношение. Кроме того, является функцией координат, которая выражает отношение энергии, полученной частицей за полупериод, к потере энергии из-за вязкости за этот полупериод. является безразмерной полевой переменной (функцией) и означает отношение поперечного градиента энергии к скорости потери энергии вдоль линии тока. – потеря полной механической энергии на единицу объема жидкости вдоль линии тока для конечной высоты. Здесь выражает полную механическую энергию на единицу объема жидкости в продольном направлении и в поперечном направлении.

4.2. Применение метода градиента энергии при естественной конвекции

В настоящем исследовании мы будем использовать функцию градиента энергии для выявления физического механизма неустойчивости потока при естественной конвекции. Жидкость заполняет упрощенную двухмерную модель реберного радиатора, и базовый поток изначально стационарен. На основе метода градиента энергии и конкретных условий базового течения функция градиента энергии естественной конвекции может быть выражена следующим образом: учитесь, так как жидкостью является воздух; то получается; следовательно, функция градиента энергии нестационарной естественной конвекции может быть записана как , что показано на рисунке 4. Здесь представляет полное давление.

5. Результаты и обсуждение

5.

Паттерсон и Имбергер [15] объявили, что нестабильность потока может увеличить скорость теплопередачи естественной конвекции, а скорость теплопередачи увеличивается с добавлением интенсивности нестабильности потока. В дальнейшем физический механизм неустойчивости течения будет обсуждаться с использованием метода градиента энергии.

На рисунках 5(a) и 5(b) показаны контуры скорости и полного давления соответственно с числом итераций 4000. На рисунке 5(a) можно сделать следующие наблюдения. Во-первых, скорость во всем поле течения распределяется симметрично вдоль вертикальной средней линии. Во-вторых, величина скорости вблизи левой и правой стенок и в центре полости относительно велика, а скорость между соседними ребрами очень мала. Такая большая разность скоростей в полости обусловлена изменением режимов теплообмена. Причина, по которой скорость у левой и правой стенок и в центре полости велика, заключается в том, что тепловой поток фокусируется в этих областях и движется вниз под действием плавучести. Однако поток тепла между соседними ребрами редок, и плавучестью можно пренебречь из-за небольшой разницы температур между соседними ребрами; следовательно, скорость между соседними плавниками очень мала. В-третьих, есть две синие области, где скорость очень слабая над массивами плавников. Это связано с конвекцией тепла вдоль симметричной стены, и эти синие области явно не подвержены конвекции.

Аналогичным образом результаты, полученные на рис. 5(b), можно обобщить следующим образом. Во-первых, общее давление постепенно уменьшается сверху вниз. Поток жидкости и поток тепла вдоль симметричной стенки движутся вверх под действием плавучести и концентрируются у верхней стенки полости; Таким образом, будет получена общая разница давлений. Во-вторых, две циркулирующие области расположены симметрично над массивами плавников. Это связано с циркуляционным течением теплового потока вдоль симметричных стенок. В-третьих, градиент полного давления над массивами ребер неравномерен, в то время как градиент полного давления между соседними ребрами является регулярным. Циркуляционный поток теплового потока над оребрением, приводящий к неравномерному распределению градиента полного давления. Регулярное распределение градиента между ребрами объясняется симметричным движением теплового потока по поверхностям ребер и слабой плавучестью между ребрами.

На рисунках 6(а) и 6(б) показаны контуры температуры и контуры значения на итерациях 4000 соответственно. На рис. 6(а) видно, что базовый поток после ребра теряет устойчивость, образуя небольшие завихрения и двигаясь волнообразно. На рисунке 6(b) видно, что значение в красной и желтой областях намного выше, чем в других областях. При этом на траектории циркуляции теплового потока существуют две симметричные зеленые зоны с высоким значением . Исходя из критериев неустойчивости течения метода градиента энергии, существует критическое значение , выше которого течение теряет устойчивость. Таким образом, неустойчивость потока, скорее всего, могла возникнуть в красной, желтой и зеленой областях. Проводя дальнейшее сравнение рисунков 6(а) и 6(б), легко заметить, что положения, в которых имеют место нестабильности, соответствуют области с более высоким значением . Это явление свидетельствует о том, что применение метода градиента энергии в упрощенном режиме ребристого радиатора является надежным, а метод градиента энергии позволяет выявить физический механизм неустойчивости течения естественной конвекции.

Кроме того, можно обнаружить, что области с высокой величиной скорости хорошо согласуются с областями с большим значением . Следовательно, неустойчивость потока естественной конвекции оказывает непосредственное влияние на скорость потока жидкости.

5.2. Влияние высоты ребер

Чтобы исследовать влияние высоты ребер на скорость теплопередачи, здесь для сравнения выбраны две группы массивов ребер. В первой группе все межреберные промежутки зафиксированы на уровне 61 мм, а высота ребра изменяется от 25 мм до 105 мм с равным шагом 20 мм. Во второй группе все промежутки между ребрами зафиксированы на уровне 26 мм, а высота ребер изменяется в том же диапазоне, что и в первой группе. В следующем разделе число Нуссельта выбрано для представления скорости теплопередачи.

На рис. 7 показаны контуры температуры и контуры значения с различной высотой ребра, где расстояние между ребрами фиксировано и равно 61 мм. На рис. 8 показаны температурные контуры и контуры значения с разной высотой ребра, где расстояние между ребрами зафиксировано на уровне 26 мм. В таблице 1 показано число Нуссельта в различных числовых случаях. Сравнивая рис. 7 и 8 с таблицей 1, легко наблюдать следующие результаты. Во-первых, из рис. 7 и 8 видно, что области, где возникают неустойчивости потока в контурах температуры, хорошо согласуются с областью, где значение очень велико в контурах температуры. значение . Эти результаты подтверждают критерии неустойчивости потока, основанные на методе градиента энергии, что, в свою очередь, демонстрирует целесообразность применения метода градиента энергии к естественной конвекции. Во-вторых, обнаружено, что интенсивность неустойчивости потока резко меняется на рис. 7 при изменении высоты ребра с 45 мм до 65 мм при фиксированном расстоянии между ребрами 61 мм. Это также означает, что скорость теплопередачи будет сильно увеличена. Однако на рисунке 8 видно, что нестабильность потока изменяется в очень небольшом диапазоне, что означает, что изменение скорости теплопередачи ограничено. В то же время из второй строки табл. 1 видно, что диапазон изменения числа Нуссельта заметен, а число Нуссельта изменяется в ограниченных пределах, выявляемых из третьей строки табл. скорость передачи подтверждает гипотезу Паттерсона и Имбергера [15]. Скорость теплообмена увеличивается с добавлением интенсивности неустойчивости потока. В-третьих, на рис. 7 видно, что поток тепла движется вправо, перескакивая через ребра при высоте ребра 25 мм и 45 мм соответственно, тогда как при высоте ребра 65 мм поток движется вверх по симметричной стенке, 85 мм и 105 мм соответственно. На рис. 8 видно, что тепловой поток движется вверх симметрично во всех численных случаях. Разница в поведении потока зависит от высоты ребра и пространства ребра. Когда высота ребра мала, тепловой поток перескакивает через ребра, движимые плавучестью. Когда высота ребра мала, плавучесть между ребрами слабая, и тепловому потоку не очень легко перепрыгнуть через ребра. Кроме того, при уменьшении пространства между ребрами, характеризующемся увеличением числа ребер, возрастает сложность перескока теплового потока через ребра. Кроме того, разница температур между соседними плавниками очень мала, что приводит к незначительной плавучести между соседними плавниками. Таким образом, уменьшение пространства между ребрами снижает движущую силу, необходимую для перескока теплового потока через ребра.

Из приведенного выше обсуждения следует, что на поведение потока преобладает комбинированное влияние пространства и высоты ребер, что в конечном итоге влияет на скорость теплопередачи. Влияние на скорость теплопередачи можно объяснить с помощью теории градиента энергии.

5.3. Влияние пространства ребер

Для изучения влияния пространства ребер на неустойчивость потока или скорость теплопередачи выбраны два набора числовых случаев. В первом наборе числовых случаев высота ребра зафиксирована на уровне 45 мм, а расстояние между ребрами уменьшается, характеризуясь увеличением числа ребер. Во втором наборе числовых случаев высота ребра зафиксирована на уровне 85 мм, а расстояние между ребрами уменьшается по той же схеме, что и в первом наборе. Рисунки 9и 10 показывают контуры температуры и контуры значения для первого набора числовых случаев, описанных выше, в которых все высоты ребер даны как 45 мм. На рисунках 11 и 12 показаны температурные контуры и контуры значения для численных случаев, в которых все высоты ребер зафиксированы на уровне 85 мм. В таблице 2 перечислены числа Нуссельта для различных числовых случаев.

Сравнивая рисунки 9–12 и таблицу 2, можно сделать некоторые выводы. Во-первых, при числе ребер 2 возникает наибольшая интенсивность неустойчивости потока, обладающего наиболее эффективной скоростью теплопередачи. Тепловой поток фокусируется в центре полости и движется вверх по вертикальной оси полости. Как только сильно отведенный тепловой поток теряет свою устойчивость и распространяется беспорядочно, интенсивность неустойчивости потока становится намного сильнее, чем любые другие модели неустойчивости потока. Во-вторых, рисунки 9и 10 указывают на то, что интенсивность неустойчивости потока очень мала, когда число ребер равно 3. Однако разницей в интенсивности неустойчивости потока можно пренебречь, когда число ребер больше 3. Этот результат может быть подтвержден данными в таблице 2. При номере ребра 3 тепловой поток движется вправо, перепрыгивая через ребра, и фокусируется в соседних ребрах у правой стенки. Следовательно, вверх движется небольшой тепловой поток, что приводит к слабой интенсивности неустойчивости течения. Однако тепловые потоки во всех кавернах симметрично движутся вверх, что приводит к пренебрежимо малой скорости теплообмена при числе ребер более 3. В-третьих, нетрудно обнаружить, что интенсивность неустойчивости течения незначительно меняется при числе ребер больше 2 при сравнении рисунков 11 и 12 и таблицы 2. Это можно объяснить влиянием пространства на плавниках. Когда пространство между ребрами большое, конвекция между соседними ребрами играет ведущую роль и может вызвать неустойчивость потока. При этом больший тепловой поток фокусируется между соседними ребрами, а небольшой тепловой поток движется вверх; таким образом, нестабильность потока будет ограничена. Когда пространство между ребрами мало, теплопроводность между соседними ребрами играет ведущую роль и ограничивает неустойчивость потока. В то же время большая часть теплового потока движется вверх, что приводит к большей неустойчивости течения. Изменение межреберного пространства приводит к изменению удельного веса теплопроводности и теплоконвекции между соседними ребрами, а также к изменению накопления теплового потока между соседними ребрами. Наконец, интенсивность неустойчивости течения изменяется незначительно.

Следовательно, помимо обоснования критериев неустойчивости течения на основе метода градиента энергии, можно резюмировать еще два вывода. (1) Резонатор обладает наибольшей эффективностью теплопередачи при числе ребер 2. (2) Изменение межреберного пространства приводит к изменению удельного веса теплопроводности и теплоконвекции, а также накоплению теплового потока между соседними плавниками; следовательно, скорость теплопередачи изменяется незначительно.

5.4. Влияние формы ребра

В этой части обсуждается влияние формы ребра на нестабильность потока или скорость теплопередачи. Массивы прямых ребер выбраны в качестве базовой группы, как модель (A), показанная на рисунке 13. Формы моделей (B–D), показанные на рисунке 13, отличаются друг от друга, а фиксированное расстояние между ребрами 26 мм выбирают для всех случаев. Массивы ребер в модели (B) изогнуты за одно целое в одном направлении с радиусом 70 мм. Массивы ребер в модели-(C) изогнуты за одно целое с радиусом 70 мм, которые закреплены симметрично. Массивы ребер в модели-(D) изогнуты из четырех частей с радиусом 10 мм.

На рисунках 13–15 показаны контуры температуры и контуры значения при расстоянии между ребрами 82 мм, 48,4 мм и 29,5 мм соответственно. На рис. 16 показана скорость теплопередачи, полученная с четырьмя ребрами различной формы, а расстояние между ребрами характеризуется номером ребра.

Следующие результаты легко получить, сравнив рис. 13–15 с рис. 16. Во-первых, на рис. можно пренебречь. Эти результаты хорошо согласуются с данными на рис. 16. Это связано с влиянием формы ребра, что приводит к различной форме неустойчивости потока. Конвекция возникает в основном в центре каверны и распространяется по окружности, вызывая большую интенсивность неустойчивости течения. Однако потоки тепла в моделях (B–D) движутся вверх симметрично и вызывают относительно небольшую неустойчивость течения. Таким образом, этот результат подтверждается на Рисунке 16, который показывает, что наиболее эффективная скорость теплопередачи достигается в модели-(A), когда расстояние между ребрами составляет 82 мм. Во-вторых, на рисунке 14 видно, что неустойчивость потока в модели (C) очень слабая, а изменение интенсивности неустойчивости потока в других моделях очень мало. Эта разница в скорости теплопередачи возникает из-за изогнутого направления ребер. Симметрично изогнутые ребра в модели-(С) будут ограничивать движение теплового потока над массивами ребер, тем самым снижая интенсивность неустойчивости потока. Ребра в других моделях либо изогнуты в том же направлении, либо прямые, что имеет ограниченное влияние на изменение режимов теплопередачи (т.е. конвекция против теплопроводности). Таким образом, разность интенсивности неустойчивости течения не выражена. Сравнивая эти результаты с данными на рисунке 16, легко сделать вывод, что симметрично изогнутые ребра могут снизить скорость теплопередачи, когда расстояние между ребрами фиксировано на уровне 48,4 мм. В-третьих, на рис. 15 видно, что интенсивность неустойчивости потока в четырех различных формах ребер практически одинакова, что подтверждается на рис. 16. Тепловая конвекция в соседних ребрах очень слаба, когда расстояние между ребрами равно 29.0,5 мм, и слабой тепловой конвекции нелегко вызвать нестабильность потока.

Некоторые наблюдения можно обобщить следующим образом, сравнив рис. 13–15 с рис. 16. Во-первых, модель с прямыми ребрами обладает наиболее эффективной скоростью теплопередачи. Во-вторых, модель с симметрично изогнутыми ребрами может ограничивать скорость теплопередачи при расстоянии между ребрами 48,4 мм. В-третьих, на скорость теплопередачи преобладает пространство ребер, а не форма ребер, когда расстояние между ребрами составляет 29,5 мм.

6. Выводы

В этой статье поведение конвекции и скорости теплопередачи реберных решеток исследуется на основе критериев неустойчивости потока, полученных с помощью метода градиента энергии. Все численные процедуры основаны на стационарных уравнениях Навье-Стокса и приближении Буссинеска. Исследовано влияние высоты ребра, пространства ребра и формы ребра на скорость теплопередачи и нестабильность потока. Анализируется физический механизм неустойчивости течения и связь между неустойчивостью течения и скоростью теплообмена. Выводы можно сделать следующие. (1) Области неустойчивости течения в температурных контурах и области повышенного значения в контурах значения аккорда хорошо раскрывают физический механизм неустойчивости течения. (2) Высота ребра и Реберное пространство совместно доминирует над поведением основного потока и, таким образом, влияет на скорость теплопередачи. (3) Для данной высоты ребра изменение реберного пространства приводит к изменению накопления и перемещения теплового потока между соседними ребра, а также относительная величина теплопроводности и теплопередачи между соседними ребрами; следовательно, скорость теплопередачи изменяется незначительно. (4) Влияние формы ребра на теплопередачу становится отчетливым, когда пространство между ребрами большое.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Эта работа поддерживается Научным фондом Чжэцзянского научно-технического университета (ZSTU) в рамках гранта №. 11130032241201 и специальный крупный проект науки и техники провинции Чжэцзян (№ 2013C01139). Авторы хотели бы поблагодарить доцента Chengwang Lei из Сиднейского университета и доктора Feng Xu из Пекинского университета Jiaotong за полезные обсуждения. Авторы также благодарят за поддержку Huadian Electric Power Research Institute.

Ссылки

К. Э. Старнер и Х. Н. Макманус, «Экспериментальное исследование свободной конвекционной теплопередачи от прямоугольных ребер», Journal of Heat Transfer , vol. 85, нет. 3, стр. 273–278, 1963.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Ф. Харахап и Х. Н. Макманус, «Естественная конвекционная теплопередача от горизонтальных прямоугольных реберных массивов», Journal of Heat Transfer , vol. . 89, нет. 1, стр. 32–38, 1967.
. Просмотр по адресу:
. 92, нет. 1, pp. 6–10, 1970.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
В. Раммохан Рао и С. П. Венкатешан, «Экспериментальное исследование свободной конвекции и излучения в горизонтальных реберных решетках», International Journal of Heat and Массовый перенос , том. 39, нет. 4, стр. 779–789, 1996.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Х. Юнцю и Г. Анбар, «Экспериментальное исследование характеристик прямоугольных ребер на горизонтальном основании при свободно конвекционном теплообмене, Тепломассообмен , вып. 33, нет. 5–6, стр. 507–514, 1998.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
М. Мобеди и Х. Юнку, «Трехмерное численное исследование естественной конвекции теплопередачи от короткой горизонтальной прямоугольной решетки ребер. », Тепломассообмен , том. 39, нет. 4, стр. 267–275, 2003.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Э. Аркис и М. Рэди, «Изучение естественной конвекции теплообмена в ребристом горизонтальном слое жидкости», Международный журнал Тепловые науки , том. 44, нет. 1, стр. 43–52, 2005 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Ф. Лю, «Нечеткий подход к проектированию конвективной продольной решетки ребер», Международный журнал тепловых наук , том. 44, нет. 3, стр. 211–217, 2005.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
F. Harahap, H. Lesmana, and A.S. Dirgayasa, «Измерения рассеивания тепла миниатюрными вертикальными прямоугольными массивами ребер в условиях доминирующей естественной конвекции», Heat and Mass Transfer , vol. 42, нет. 11, стр. 1025–1036, 2006.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
F. Harahap, H. Lesmana и P.L. Sambegoro, «Параллельные калориметрические и интерферометрические исследования стационарной естественной конвекции от миниатюрных горизонтальных систем с одинарными пластинчатыми ребрами и массивов пластинчатых ребер», Heat and Mass Transfer , об. 46, нет. 8–9, стр. 929–942, 2010 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
М. Доган и М. Сивриоглу, «Экспериментальное исследование смешанной конвекции теплообмена от продольных ребер в горизонтальном прямоугольном канале», Международный журнал тепло- и массообмена , том. 53, нет. 9–10, стр. 2149–2158, 2010.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Х. Азаркиш, С. М. Х. Сарвари и А. Бехзадмер, «Оптимальный дизайн массива продольных ребер с конвекцией и радиационным теплообменом с использованием генетического алгоритма», International Journal of Thermal Sciences , vol. 49, нет. 11, стр. 2222–2229, 2010.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
А. Гири и Б. Дас, «Численное исследование ламинарной смешанной конвекции в области входа над закрытыми массивами вертикальных ребер», International Journal of Thermal Sciences , vol. 60, стр. 212–224, 2012.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
С. Вонг и Г. Хуанг, «Параметрическое исследование динамического поведения естественной конвекции от горизонтальных прямоугольных ребер», International Journal of Heat and Mass Transfer , том. 60, нет. 1, стр. 334–342, 2013 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж. Паттерсон и Дж. Имбергер, «Нестационарная естественная конвекция в прямоугольной полости», Journal of Fluid Mechanics , vol. 100, нет. 1, pp. 65–86, 1980.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Х. С. Доу и Н. Фан-Тьен, «Нестабильность жидких материальных систем», в Труды 15-й Австралазийской конференции по гидромеханике , Университет Сиднея, Сидней, Австралия, декабрь 2004 г.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Х. С. Доу, «Вязкая неустойчивость профиля скорости изгиба», в Труды 4-й Международной конференции по гидромеханике , Tsinghua University Press & Springer, 2004.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Х. Доу, «Механизм неустойчивости потока и переход к турбулентности», Международный журнал нелинейной механики , том. 41, нет. 4, стр. 512–517, 2006 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Х. С. Доу, «Три важные теоремы для устойчивости потока», в Proceedings of the 5th International Conference on Fluid Mechanics , Tsinghua University Press & Springer, 2007.
Х. Доу и Б. К. Ху, «Механизм турбулентности стенки в потоке пограничного слоя», Modern Physics Letters B , том. 23, нет. 3, стр. 457–460, 2009.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Х. Доу и Б. К. Ху, «Критерии турбулентного перехода в параллельных потоках», Modern Physics Letters B , том. 24, нет. 13, стр. 1437–1440, 2010.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Х. Доу и Б. К. Кху, «Исследование турбулентного перехода в плоских течениях Куэтта с использованием метода градиента энергии», Достижения в области прикладной математики и механики , том. 3, нет. 2, pp. 165–180, 2011.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Х. Доу, Б. К. Кху и К. С. Йео, «Распределение потерь энергии в плоском течении Куэтта и течение Тейлора-Куэтта между концентрические вращающиеся цилиндры», International Journal of Thermal Sciences , vol. 46, нет. 3, стр. 262–275, 2007 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Х. Доу, Б. К. Ху и К. С. Йео, «Нестабильность течения Тейлора-Куэта между концентрическими вращающимися цилиндрами», International Journal of Thermal Sciences , vol. 47, нет. 11, стр. 1422–1435, 2008.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Х. Доу, Г. Цзян и К. Лей, «Численное моделирование и исследование устойчивости естественной конвекции в наклонной прямоугольной полости», Mathematical Problems in Engineering , vol. 2013 г., номер статьи 198695, 12 страниц, 2013 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Y. Gao, Исследование теплопередачи горизонтальных прямоугольных ребер светодиодного уличного фонаря GH-4 [M.S. диссертация] , Чунцинский университет, 2011.

Copyright

Copyright © 2015 Hua-Shu Dou et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Выбор теплообменника

Выбор охлаждающей жидкости

Чтобы правильно выбрать теплообменник или маслоохладитель, необходимо сначала определить требуемые тепловые характеристики для вашего применения. Используйте приведенный ниже пример:

Шаг 1: Данные по применению

Тип жидкости: Вода
Требуемая тепловая нагрузка (Q): 3300 Вт (11 263 БТЕ/ч)
Темп. поступающей жидкости (Tжидкость на входе): 80°C (176°F)
Темп. входящего воздуха (Tair in): 21°C (70°F)
Скорость потока жидкости: 2 гал/мин (7,6 л/мин)

Шаг 2: Выберите серию теплообменника

Выберите теплообменник из алюминия, меди или нержавеющей стали в зависимости от совместимости с жидкостью. Алюминиевые трубки обычно используются с легкими маслами или растворами этиленгликоля и воды. Медь обычно используется с водой. Нержавеющая сталь используется с деионизированной водой или агрессивными жидкостями.

Шаг 3: Расчет начальной разности температур

Вычтите температуру поступающего воздуха из температуры поступающей жидкости, когда она поступает в теплообменник.

ITD = Tжидкость на входе – Tair на входе = 80°C – 21°C = 59°C или (176°F – 70°F = 106°F)

Шаг 4: Расчет требуемой производительности (Q/ITD)

Разделите требуемую тепловую нагрузку (Q) на ITD, найденное выше в шаге 3.

Шаг 5: Выберите подходящую модель теплообменника

См. графики тепловых характеристик для выбранных теплообменников (см. графики производительности для медных теплообменников – Серии 6000 и теплообменники OEM, теплообменники из нержавеющей стали – серии Aspen и серии 4000 и алюминиевые теплообменники – серии ES). Подойдет любой теплообменник, мощность которого превышает 56 Вт/°C при 7,5 л/мин (2 гал/мин) (с использованием стандартного вентилятора). Как показано на следующем графике, теплообменник 6210 соответствует требуемой производительности, достигая 56 Вт/°C на пересечении линии вентиляторов Marin с частотой 60 Гц.

Шаг 6. Определение перепада давления жидкости

Из приведенных данных мы знаем, что наш насос должен подавать воду со скоростью 2 галлона в минуту (7,5 л/мин). Используя диаграмму падения давления на стороне жидкости для кривой 6210, точка, где вертикальная линия в точке 2 гал/мин (7,5 л/мин) на оси X пересекается с кривой 6210, показывает, что падение давления жидкости на 6210 составляет 8 фунтов на квадратный дюйм (0,55). бары). Выбранный насос должен преодолеть этот перепад давления, чтобы обеспечить расход 2 галлона в минуту (7,5 л/мин).

Шаг 7. Определение падения давления воздуха

Вертикальная линия на диаграмме тепловых характеристик указывает скорость воздушного потока (190 кубических футов в минуту для вентилятора Marin), обеспечиваемую нашими стандартными вентиляторами при частоте 60 Гц. Точка пересечения этого расхода воздуха и графика падения давления со стороны воздуха 6210 показывает, что падение давления со стороны воздуха через 6210 составляет 0,24 дюйма водяного столба (55 паскалей).

Характеристики охлаждающего воздуха

При охлаждении шкафов воздух горячее жидкости. В этом случае ITD представляет собой разницу между горячим воздухом, поступающим в теплообменник, и холодной жидкостью, поступающей в теплообменник. Возможно, вам потребуется рассчитать повышение температуры, используя тепловую нагрузку и температуру холодного воздуха, поступающего в шкаф.

Пример: приложение для охлаждения шкафа

Вы охлаждаете шкаф, содержащий электронные компоненты, которые выделяют 2400 Вт тепла. Температура воздуха в шкафу не должна превышать 55°C. Какой теплообменник выбрать и какова температура холодного воздуха, поступающего в шкаф электроники?

Шаг 1: Данные по применению

Тип жидкости: Вода
Требуемая тепловая нагрузка (Q): 2400 Вт (8189 БТЕ/ч)
Темп. поступающей жидкости (Tжидкость на входе): 20°C (68°F)
Максимальная температура воздуха в шкафу (Tair на входе): 55°C (131°F) — это температура горячего воздуха, поступающего в теплообменник
Скорость потока жидкости: 2 галлона в минуту (7,6 л/мин)

Шаг 2: Расчет начальной разности температур

Вычтите температуру поступающей жидкости из температуры поступающего воздуха, когда он поступает в теплообменник.

ITD = Tвход – Tжидкость на входе = 55°C – 20°C = 35°C (или 131°F – 68°F = 63°F)

Шаг 3: Расчет требуемой производительности (Q/ITD)

Разделите требуемую тепловую нагрузку (Q) на ITD, указанную выше в шаге 2.

Шаг 4: Выберите подходящую модель теплообменника

См. графики тепловых характеристик выбранных теплообменников (см. графики производительности для медных теплообменников — серии 6000 и теплообменников OEM, теплообменников из нержавеющей стали — серии Aspen и серии 4000 и алюминиевых теплообменников — серии ES). Подойдет любой теплообменник, мощность которого превышает 68,6 Вт/°C при расходе 2 гал/мин (7,6 л/мин) (с использованием стандартного вентилятора). При использовании воды в качестве хладагента рекомендуется медный теплообменник. Как показано на следующем графике, 6310 превосходит требуемую производительность, предлагая соотношение Q/ITD прибл. 76 Вт/°C при использовании нашего вентилятора Ostro.

Падение давления жидкости и воздуха можно определить так же, как и в предыдущем примере.

Шаг 5: Расчет температуры холодного воздуха, поступающего в шкаф

Теперь, чтобы рассчитать температуру холодного воздуха, поступающего в шкаф, используйте график изменения температуры воздуха. При тепловой нагрузке 2400 Вт и скорости потока 250 CFM (скорость потока стандартного вентилятора Ostro, рекомендуемого для использования с 6310) мы видим, что изменение температуры составляет 17°C. Это означает, что холодный воздух, поступающий в шкаф, будет иметь температуру: 55°C – 17°C = 38°C

Обратите внимание: эти графики предлагают простой графический способ оценки изменения температуры жидкости, если вы знаете свою тепловую нагрузку и расход, без необходимости выполнять расчеты. Графики для воды, воздуха, этиленгликоля/воды 50/50 и масла позволяют рассчитать изменение температуры воздуха и жидкости для всех типов теплообменников.

Шаг 6: Расчет температуры воды на выходе

Чтобы определить температуру воды на выходе, мы используем диаграмму «Расход воды», чтобы определить, что изменение температуры составляет примерно 5°C. Следовательно, температура воды на выходе 20°С + 5°С = 25°С.

Альтернативное уравнение расчета

Общее уравнение теплопередачи можно использовать для расчета тепловой нагрузки и изменения температуры жидкости с учетом расхода жидкости и удельной теплоемкости.

ṁ можно рассчитать для воды и воздуха с помощью следующих уравнений:

Графики изменения температуры, приведенные в нашем справочном руководстве по тепловым технологиям в технической библиотеке, отображают приведенное выше уравнение для обычных теплоносителей (воздух, вода, масло и 50 % смеси ЭГВ), обеспечивающий простой способ поиска ΔT, если вы знаете свою тепловую нагрузку и скорость потока жидкости.

Просмотрите наш раздел «Теплообменники», чтобы просмотреть и сравнить наши варианты и их производительность.

Есть вопросы? Мы готовы помочь!

Конвертер коэффициента теплопередачи • Термодинамика — Теплота • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Этот сайт не будет работать должным образом, так как ваш браузер не поддерживает JavaScript!

Термодинамика — теплота

Термодинамика — раздел физики, изучающий теплоту и ее связь с другими формами энергии и работой. Он определяет термодинамические переменные (такие как температура, энтропия и давление; их также называют макроскопическими переменными), описывающие средние свойства материальных тел и излучения, и объясняет, как они связаны и по каким законам изменяются во времени.

Преобразователь коэффициента теплопередачи

В термодинамике, машиностроении и химической технологии коэффициент теплопередачи используется для расчета теплопередачи, как правило, путем конвекции или фазового перехода между жидкостью и твердым телом. Коэффициент теплопередачи определяется как коэффициент пропорциональности между тепловым потоком (то есть тепловым потоком на единицу площади) и термодинамической движущей силой потока тепла (то есть разностью температур).

Коэффициент теплопередачи выражается в единицах СИ в ваттах на квадратный метр-кельвин: Вт/(м²·К). Коэффициент теплопередачи обратно пропорционален теплоизоляции.

Использование конвертера коэффициента теплопередачи Converter

Этот онлайн-конвертер единиц измерения позволяет быстро и точно преобразовать множество единиц измерения из одной системы в другую. Страница Unit Conversion предлагает решение для инженеров, переводчиков и всех, чья деятельность требует работы с величинами, измеряемыми в разных единицах.

Изучайте технический английский с помощью наших видео!

Вы можете использовать этот онлайн-конвертер для преобразования нескольких сотен единиц (включая метрические, британские и американские) в 76 категориях или нескольких тысяч пар, включая ускорение, площадь, электрическую энергию, силу, длину, свет, массу, массовый расход, плотность, удельный объем, мощность, давление, напряжение, температура, время, крутящий момент, скорость, вязкость, объем и производительность, объемный расход и многое другое.
Примечание: Целые числа (числа без десятичной точки или представления степени) считаются точными до 15 цифр, а максимальное количество цифр после запятой равно 10. 9», то есть « умножить на десять в степени ». Электронная нотация обычно используется в калькуляторах, а также учеными, математиками и инженерами.

Выберите единицу измерения для преобразования в левом поле, содержащем список единиц измерения.
Выберите единицу измерения для преобразования в правом поле, содержащем список единиц измерения.
Введите значение (например, «15») в левое поле From .
Результат появится в поле Результат и в 9Коробка 1052-.
В качестве альтернативы можно ввести значение в правое поле В и прочитать результат преобразования в полях Из и Результат .

Мы прилагаем все усилия, чтобы результаты, представленные конвертерами и калькуляторами TranslatorsCafe.com, были правильными. Однако мы не гарантируем, что наши конвертеры и калькуляторы не содержат ошибок. Весь контент предоставляется «как есть», без каких-либо гарантий. Условия и положения.

Если вы заметили ошибку в тексте или расчетах, или вам нужен другой конвертер, которого вы здесь не нашли, сообщите нам об этом!

TranslatorsCafe. com Конвертер единиц YouTube канал

Преобразователь случайных чисел

Преобразователь коэффициента теплопередачи

Преобразователь длины и расстоянияПреобразователь массыСухой объем и общие измерения для приготовления пищиКонвертер площадиКонвертер объема и общего измерения для приготовления пищиПреобразователь температурыПреобразователь давления, напряжения, модуля ЮнгаПреобразователь энергии и работыПреобразователь мощностиПреобразователь силыПреобразователь силыПреобразователь времениПреобразователь линейной скорости и скоростиПреобразователь углаПреобразователь эффективности использования топлива, расхода топлива и экономии топливаПреобразователь чиселКонвертер единиц информации и Хранение данныхКурсы обмена валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияПреобразователь ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер импульсаИмпульс крутящего моментаКонвертер удельной энергии, теплоты сгорания (в расчете на массу)Конвертер удельной энергии, теплоты сгорания (в объеме) Конвертер температуры Конвертер интервала Конвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер теплового сопротивленияТеплопровод Конвертер удельной теплоемкостиПлотность теплоты, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплопередачиКонвертер объемного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер массового потокаКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяженияМодерация проницаемости, проницаемости, паропроницаемости Преобразователь скорости пропускания паровПреобразователь уровня звукаПреобразователь чувствительности микрофонаПреобразователь уровня звукового давления (SPL)Преобразователь уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемПреобразователь яркостиПреобразователь силы светаПреобразователь освещенностиПреобразователь разрешения цифрового изображенияПреобразователь частоты и длины волныПреобразователь оптической силы (диоптрий) в фокусное расстояниеПреобразователь оптической силы (диоптрий) в увеличение (X)Электрический заряд КонвертерКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаОбъемный заряд De Преобразователь электрического токаПреобразователь линейной плотности токаПреобразователь поверхностной плотности токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь удельного электрического сопротивленияПреобразователь электрической проводимостиПреобразователь электропроводностиПреобразователь емкостиПреобразователь емкостиПреобразователь индуктивностиПреобразователь реактивной мощности переменного токаПреобразователь калибров проводов в СШАПреобразование уровней в дБм, дБВ, Ватт и других единицахПреобразователь силы магнитного поля КонвертерПлотность магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Мощность общей дозы ионизирующего излучения КонвертерРадиоактивность. Преобразователь радиоактивного распадаПреобразователь радиационного воздействияИзлучение. Конвертер поглощенной дозыКонвертер метрических префиксовКонвертер передачи данныхКонвертер типографских и цифровых изображенийКонвертер единиц измерения объема пиломатериаловКалькулятор молярной массыПериодическая таблица

От кого:

ватт/метр²/кватт/метр²/°Cджоуль/секунда/метр²/ккилокалория (IT)/час/метр²/°Cкилокалория (IT)/час/фут²/°CBtu (IT)/секунда/фут² /°FBtu (ч)/секунда/фут²/°FBtu (IT)/час/фут²/°FBtu (ч)/час/фут²/°FCHU/час/фут²/°C

Кому:

Вт/ метр²/кВт/метр²/°Cджоуль/секунда/метр²/ккилокалория (IT)/час/метр²/°Cкилокалория (IT)/час/фут²/°CBtu (IT)/секунда/фут²/°FBtu (th)/секунда/ фут²/°FBtu (IT)/час/фут²/°FBtu (th)/час/фут²/°FCHU/час/фут²/°C

Температурный интервал

Знаете ли вы, что температурный интервал в один градус Фаренгейта равен интервалу в 5⁄9 градуса Цельсия?

Теплообменник испарителя оконного кондиционера изготовлен из алюминия с медными трубками.

Обзор

Коэффициенты теплопередачи для различных материалов

Применение

Теплообменники

Криоконсервация

В строительстве

Обзор

Когда два объекта или вещества имеют разную температуру, тепло передается от более горячего объекта к более холодному. Если в окружающей среде или веществе существует разница температур, происходит то же явление. Этот теплообмен называется теплопередачей и описывается вторым законом термодинамики. Степень, в которой происходит теплопередача внутри данного материала, называется коэффициентом теплопередачи . Он влияет на общую скорость теплопередачи объекта или вещества. Коэффициент теплопередачи измеряется в системе СИ как ватты на квадратный метр-кельвин или Вт/(м²·К), а иногда и в эквивалентных единицах ватт на квадратный метр-градус Цельсия или Вт/(м²·°C).

Фазовый переход: при нагревании лед превращается из твердого в жидкое, превращаясь в воду.

Как правило, этот перенос тепла происходит, когда вещество меняет свое состояние, например, при переходе из твердого состояния в жидкое. Этот процесс также известен как изменение фазы . Теплота является одним из условий, необходимых для фазовых переходов. Например, повышение температуры заставит лед таять и разжижаться, а воду — испаряться и превращаться в газ. В этом случае внешнее тепло, например тепловое излучение огня, передается льду или воде, а энергия заставляет молекулы двигаться быстрее, пока они не начнут двигаться настолько быстро, что изменят состояние вещества. Коэффициент теплопередачи рассчитывается в контексте этой теплопередачи.

Конвекционный эксперимент. Небольшую емкость с горячей подкрашенной водой опускают в стакан с холодной водой. Молекулы горячей воды поднимаются вверх и смешиваются с холодной водой.

Теплопередача также может происходить посредством конвекции внутри жидкости или газа — движение тела теплых молекул в более холодную среду. Некоторые примеры конвекции включают движение горячей воды в кастрюле от нагревательного элемента вверх. Это движение направляет холодную воду вниз к нагревательному элементу, заставляет ее нагреваться и двигаться вверх. Результатом этого движения является циркуляция воды в кастрюле, что способствует нагреву воды во всей кастрюле. В условиях невесомости вода таким образом не циркулирует и ее необходимо перемешивать мешалкой.

Надувание воздушного шара. Поскольку температура горячего воздуха в баллоне снижается в холодном воздухе, его необходимо часто повторно нагревать с помощью горелки, расположенной под открытой оболочкой баллона. Воспроизведено с разрешения автора.

Воздух в комнате ведет себя аналогичным образом: горячий воздух циркулирует по комнате и удаляется от обогревателя. Это позволяет горячему воздуху смешиваться с холодным. Циркуляция также заставляет холодный воздух проходить рядом с обогревателем и нагреваться, облегчая тем самым перемешивание воздуха.

Восходящее движение горячего воздуха также позволяет пожарным работать в горящем помещении. Тепло от огня поднимается вверх, и пожарные могут проползти в комнату, чтобы спасти людей, оказавшихся там в ловушке.

Чтобы воздушный шар взлетел, воздух внутри воздушного шара (называемый оболочкой) должен быть горячим. Он очень быстро остывает, потому что тонкий нейлон, из которого сделана оболочка, очень хорошо проводит тепло. Он выиграл бы от изоляции, но тогда воздушный шар имел бы гораздо больший объем и его было бы трудно транспортировать в сдутом состоянии. Если транспортные расходы увеличатся, то возрастут и затраты на полеты на воздушном шаре, что может привести к потере прибыли операторами.

Коэффициенты теплопередачи для различных материалов

Высокий коэффициент теплопередачи материала показывает, что теплопередача в этом материале происходит быстрее, чем в материалах с низким коэффициентом. Расчет коэффициента теплопередачи зависит от свойств материала, температуры, площади поверхности, передающей тепло, и других условий.

Этот оконный кондиционер является типичным примером машины, в которой используются два очень эффективных теплообменника. Кондиционеры используют функцию фазового преобразования. Когда жидкость переходит из жидкой фазы в газовую, она поглощает огромное количество тепла. Когда хладагент испаряется, он забирает тепло из помещения, которое охлаждает.

На коэффициент теплопередачи может влиять накопление нежелательных остатков на поверхности объекта, называемое загрязнением . Загрязнение труб и теплообменников часто происходит, когда вещества, протекающие через них, содержат в себе посторонние биологические, органические или неорганические материалы, и эти материалы прикрепляются к поверхности объекта. К ним относятся водоросли, коррозия, мелкие частицы твердых веществ, растворенные в жидкости и т. д. В некоторых случаях эти материалы не являются посторонними, а являются ингредиентами, содержащимися в жидкости, например, соли, смешанные с водой.

Материалы для компонентов теплообменников, которые должны либо проводить тепло, либо сопротивляться ему, часто выбираются на основе их теплопроводности. Однако иногда выбираются менее эффективные материалы из-за других важных соображений, таких как цена материалов и технологичность компонентов, для которых они используются. Например, алюминий имеет более низкую теплопроводность по сравнению с медью, но первый дешевле и в настоящее время широко используется для изготовления автомобильных радиаторов. Так было не всегда — в старых автомобилях стояли медные радиаторы, и некоторые компании производят их до сих пор.

Теплообменник конденсатора оконного кондиционера. Когда этот конденсатор охлаждается вентилятором, газообразный хладагент конденсируется и переходит в жидкое состояние. Теплообмен в этом случае осуществляется с внешней средой.

Еще одним недостатком использования меди, помимо ее цены, является то, что она тяжелее по сравнению с алюминием, что может быть или не быть важным, в зависимости от ряда факторов, например, нужна ли машина водителю для гонок. Принимая решение о выборе материалов для автомобильных радиаторов или других материалов, важно учитывать все плюсы и минусы использования данного материала, а не только его теплопроводность.

Применение

Иногда полезно определить общий коэффициент теплопередачи данного объекта и проверить, увеличивает или уменьшает это значение изменение материалов, из которых он сделан. Например, можно проверить, обеспечивает ли труба, изготовленная из меди, лучший или худший коэффициент теплопередачи, чем труба из стали, при использовании горячего воздуха, проходящего через трубу, или при использовании, например, горячей воды.

Теплообменники

Коэффициент теплопередачи важен в теплообменники . Это устройства, которые обеспечивают среду для передачи тепла между двумя разными веществами или материалами. Некоторыми распространенными примерами являются обогреватели и радиаторы, такие как автомобильные радиаторы. Их свойства определяются формой. Они могли состоять из нескольких пластин, или системы труб, или иметь другую форму. Хорошим примером теплообменника, используемого в быту, является радиатор отопителя дома . Он состоит из многократно согнутой трубы и иногда включает в себя насос. Окружающий воздух нагревается проходящей через него горячей водой, хотя в некоторых случаях вместо него используется пар. С паром легче работать, потому что, в отличие от воды, для него не требуется насос, а также проще использовать пар, а не водяные радиаторы в высотных зданиях. Однако с паровыми радиаторами потери тепла больше.

Радиатор обычно крепится к стене или размещается внутри пола. Последний тип известен как пол с подогревом . Часто это более эффективно, но, возможно, и более дорого, и его нельзя легко установить в уже построенных домах. Как правило, он устанавливается по мере строительства дома. Такие системы распространены в центральной и северной Европе, а также в некоторых азиатских странах, особенно в Корее, но очень немногие строители в Северной Америке используют теплые полы.

Изоляция, как правило, укладывается под системы напольного отопления, чтобы свести к минимуму утечку тепла. Также необходимо хорошо утеплить дом. Поверх утеплителя часто заливают бетон или специальную смесь цемента и песка, называемую стяжкой (Великобритания). В напольных системах обычно используется только вода, а не пар, а в некоторых случаях также используются незамерзающие смеси. Эти системы также могут использоваться для охлаждения.

В то время как настенный радиатор не зависит от типа напольного покрытия, используемого в помещении, напольные обогреватели могут работать не так эффективно с некоторыми типами деревянных и виниловых напольных покрытий. Каменные или керамические полы предпочтительнее, хотя некоторые производители изготавливают виниловые и деревянные полы, которые эффективны и безопасны для полов с подогревом.

Утверждается, что напольное отопление является энергоэффективным, поскольку позволяет горячему воздуху естественным образом подниматься от пола по помещению, а температуры, которые обычно необходимы для комфорта, на несколько градусов ниже, чем те, которые необходимы для помещений, отапливаемых настенными радиаторами. Более высокие температуры на уровне пола, особенно на ковровом покрытии, убивают некоторые бактерии, клещей и плесень. Одним из недостатков этого типа нагрева является то, что для достижения желаемой температуры требуется больше времени по сравнению с некоторыми другими видами нагрева.

Температура кипения жидкого азота (77 К, или -196 °С, или -321 °F) является предпочтительной температурой для хранения образцов при криоконсервации расчет коэффициента переноса, чтобы гарантировать, что клеточные мембраны не будут повреждены льдом в процессе замораживания. Ученые, занимающиеся криоконсервацией тканей, постоянно ищут, как создать идеальные условия, обеспечивающие высокую теплоотдачу и быстрое охлаждение, чтобы предотвратить образование льда внутри и между клетками. Для этого исследователи манипулируют охлаждающими материалами и методами охлаждения, например, используя смесь твердых и жидких охлаждающих агентов. Один из методов консервации, называемый витрификация, превращает жидкости в аморфный лед, полужидкий лед, который не кристаллизуется и может менять свою форму легче, чем твердый лед. Благодаря этому свойству он не повреждает клетки механически. Криоконсервация представляет особый интерес для медицинских работников, которые сохраняют женские репродуктивные клетки, сперму и эмбрионы, которые впоследствии могут быть использованы для экстракорпоральное оплодотворение .

Наконец, информация о коэффициенте теплопередачи материалов помогает при оценке общей теплопередачи для электронных компонентов и устройств, используемых для их охлаждения. Важно убедиться, что используются правильные данные коэффициента теплопередачи, чтобы избежать ошибок в расчетах, которые могут привести к перегреву и неисправностям таких устройств.

В строительстве

Желтые гипсовые панели, покрытые матами из стекловолокна, используются в этом здании пекарни для изоляции. Панель с правой стороны здания покрыта полистиролом и, вероятно, позже будет декорирована под камень.

Строящийся деревянный каркасный дом в Миссиссоге, Онтарио

При строительстве обычно важно ограничить передачу тепла между внешней средой и внутренней частью дома, и материалы выбираются с учетом этой потребности. Материалы с низкой способностью к теплопередаче называются изоляторами. Они широко используются при строительстве домов. Исторически сложилось так, что природные материалы, такие как камень, использовались и используются до сих пор, но во многих странах более популярны промышленные материалы, такие как гипсовые панели, покрытые матами из стекловолокна. В частности, эти панели широко используются при строительстве домов на основе каркаса. Этот метод известен как кадрирование и популярен в Северной Америке и некоторых странах Северной Европы.

Такие панели обычно покрывают полистироловыми материалами, а под них добавляют дополнительный утеплитель, например, минеральную или стекловату. Эта конструкция хорошо изолирует дом, потому что ее теплоизоляционная способность равна или лучше, чем у камня. В холодном и жарком климате деревянные каркасные дома нуждаются в отоплении зимой и кондиционировании воздуха летом, а каменные дома комфортны для людей в аналогичных условиях без кондиционера. Камень дольше остывает или нагревается, поэтому, если в каменном доме требуется охлаждение или обогрев, то такой дом нагревается или охлаждается гораздо дольше, чем деревянный. .

Фанерное крыльцо строящегося дома

К преимуществам использования таких материалов можно отнести низкую стоимость, а также малый вес. Небольшой вес дома предотвращает проблемы, связанные с более тяжелыми каменными домами, такие как давление и смещение неровного грунта под ним и вызывающие осадку фундамента. Недостатком является то, что если здание подвергается шторму, интенсивность которого выше, чем позволяет проект, то эта изоляция будет повреждена, а ее изоляционные качества снизятся.

Такое же фанерное крыльцо, отделанное и как будто из камня

Ссылки

Автор статьи: Екатерина Юрий

Вас могут заинтересовать другие преобразователи в группе Термодинамика — Теплота:

Удельная энергия, Теплота

Удельная энергия сгорания (на единицу объема)

Интервал температур

Коэффициент теплового расширения

Термическая резистентность преобразователя

Термопроводящая преобразователь

Конкретный преобразователь теплоемкости

Плотность тепла, плотность пожарной нагрузки

Плотному преобразователю теплового потока

ТЕМПЕРАТУРА

Энергия и рабочая конвертер

Передача

. , и Конвертер экономии топлива

Компактный калькулятор Полный калькулятор Определения единиц измерения

У вас есть трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Разместите свой вопрос в TCTerms и через несколько минут получите ответ от опытных технических переводчиков.

Кондуктивная теплопередача | Инженерная библиотека

На этой странице представлена глава о кондуктивной теплопередаче из «Справочника по основам Министерства энергетики: термодинамика, теплопередача и поток жидкости», DOE-HDBK-1012/2-92, Министерство энергетики США, июнь 1992 г.

Другие связанные главы из «Справочника по основам Министерства энергетики: термодинамика, теплопередача и поток жидкости» можно увидеть справа.

Кондуктивный теплообмен — это передача тепловой энергии за счет взаимодействий между соседними атомами и молекулами твердого тела.

Проводка

Теплопроводность включает передачу тепла за счет взаимодействия между соседними молекулами материала. Теплопередача за счет теплопроводности зависит от движущей «силы» разницы температур и сопротивления теплопередаче. Сопротивление теплопередаче зависит от природы и размеров теплоносителя. Все проблемы теплообмена связаны с разностью температур, геометрией и физическими свойствами изучаемого объекта.

В задачах о кондуктивном теплообмене объектом исследования обычно является твердое тело. Проблемы конвекции связаны с жидкой средой. Проблемы теплопередачи излучением связаны с твердыми или жидкими поверхностями, разделенными газом, паром или вакуумом. Существует несколько способов соотнести геометрию, физические свойства и разность температур объекта со скоростью теплопередачи через объект. В кондуктивной теплопередаче наиболее распространенным средством корреляции является закон проводимости Фурье. Закон в форме уравнения чаще всего используется в прямоугольной или цилиндрической форме (трубы и цилиндры), обе из которых представлены ниже.

Прямоугольный

$$ \dot{Q} = k ~A \left({ \Delta T \over \Delta x }\right) $$

(2-4)

Цилиндрический

$$ \dot{Q} = k ~A \left({ \Delta T \over \Delta r }\right) $$

(2-5)

куда:

$ \ точка {Q} $	=	скорость теплопередачи (БТЕ/час)
А	=	площадь поперечного сечения теплопередачи (фут ² )
Δx	=	толщина плиты (футы)
Δr	=	толщина цилиндрической стенки (футы)
ΔТ	=	разница температур (°F)
к	=	теплопроводность плиты (БТЕ/фут-час-°F)

Использование уравнений 2-4 и 2-5 для определения количества тепла, передаваемого теплопроводностью, продемонстрировано в следующих примерах.

Прямоугольные координаты проводимости

Пример:

1000 БТЕ/час проходит через участок изоляционного материала, показанный на рисунке 1, площадь поперечного сечения которого составляет 1 фут ². Толщина 1 дюйм, теплопроводность 0,12 БТЕ/час-фут-°F. Вычислите разницу температур по всему материалу.

Решение:

Используя уравнение 2-4:

$$ \dot{Q} = k ~A \left({ \Delta T \over \Delta x }\right) $$ 9{\ circ} F \end{эквнаррай} $$

Пример:

Бетонный пол с проводимостью 0,8 БТЕ/час-фут-°F имеет размеры 30 футов на 40 футов и толщину 4 дюйма. Пол имеет температуру поверхности 70°F, а температура под ним 60°F. Каков тепловой поток и скорость теплопередачи через пол?

Решение:

Используя уравнения 2-1 и 2-4:

$$ \begin{выравнивание} \dot{Q}” &=& { \dot{Q} \over A } = k \left({ \Delta T \over \Delta x }\right) \nonumber \\ &=& \left({ 0.8 ~{\text{Btu} \over \text{hr-ft-}^{\circ}\text{F}} }\right) \left({ 10^{\circ} \text{F} \over 0. 2 } \end{эквнаррай} $$ 92) \номер\\ &=& 28 800 ~{\text{Btu} \over \text{hr}} \end{эквнаррай} $$

Метод эквивалентного сопротивления

Теплопередачу можно сравнить с протеканием тока в электрических цепях. Скорость теплопередачи можно рассматривать как ток, а комбинацию теплопроводности, толщины материала и площади как сопротивление этому потоку. Разность температур представляет собой потенциальную или движущую функцию для теплового потока, в результате чего уравнение Фурье записывается в форме, аналогичной закону Ома теории электрических цепей. Если член теплового сопротивления Δx/k записать как член сопротивления, где сопротивление является обратной величиной теплопроводности, деленной на толщину материала, результатом будет уравнение проводимости, аналогичное электрическим системам или сетям. Электрическая аналогия может использоваться для решения сложных задач, связанных как с последовательными, так и с параллельными тепловыми сопротивлениями. Ученик обращается к рисунку 2, на котором показана схема эквивалентного сопротивления. Типичная задача проводимости в ее аналогичной электрической форме дается в следующем примере, где «электрическое» уравнение Фурье может быть записано следующим образом.

$$ \dot{Q}” = { \Delta T \over R_{th} } $$

(2-6)

куда:

$\точка{Q}”$	=	Тепловой поток ($ \dot{Q}/A $) (Btu/hr-ft ² )
ΔТ	=	Разница температур (°F)
Р _-й	=	Термическое сопротивление (Δx/k) (час-фут ² -°F/Btu)

Электрическая аналогия

Пример:

Композитная защитная стена состоит из медной пластины толщиной 1 дюйм, слоя асбеста толщиной 1/8 дюйма и слоя стекловолокна толщиной 2 дюйма. Теплопроводность материалов в единицах БТЕ/час-фут-°F следующая: k _Cu = 240, k _asb = 0,048 и k _fib = 0,022. Общая разница температур по всей стене составляет 500°F. Рассчитайте термическое сопротивление каждого слоя стены и скорость теплопередачи на единицу площади (тепловой поток) через композитную конструкцию. 92} \end{эквнаррай} $$

Кондуктивно-цилиндрические координаты

Теплопередача через прямоугольное твердое тело является наиболее прямым применением закона Фурье. Теплопередачу через трубу или стенку трубы теплообменника оценить сложнее. Через цилиндрическую стенку площадь поверхности теплопередачи постоянно увеличивается или уменьшается. Фиг.3 представляет собой сечение трубы, изготовленной из однородного материала.

Площадь поверхности (A) для передачи тепла по трубе (без учета концов трубы) прямо пропорциональна радиусу (r) трубы и длине (L) трубы.

А = 2πrL

По мере увеличения радиуса от внутренней стенки к внешней увеличивается площадь теплообмена.

Разработка уравнения, оценивающего теплопередачу через объект цилиндрической геометрии, начинается с закона Фурье (уравнение 2-5).

$$ \dot{Q} = k ~A \left({ \Delta T \over \Delta r }\right) $$

Из приведенного выше обсуждения видно, что никакое простое выражение для площади не является точным. Ни площадь внутренней поверхности, ни площадь внешней поверхности сами по себе не могут использоваться в уравнении. Для задачи с цилиндрической геометрией необходимо определить среднелогарифмическую площадь поперечного сечения (A _lm ).

$$ A_{lm} = { A_{внешний} – A_{внутренний} \over \ln \left({ A_{внешний} \over A_{внутренний} }\right) } $$

(2-7)

Подстановка выражения 2πrL для площади в уравнении 2-7 позволяет вычислить среднелогарифмическую площадь по внутреннему и внешнему радиусу без предварительного вычисления внутренней и внешней площади.

$$ \begin{выравнивание} A_{lm} &=& { 2 \pi ~r_{внешняя} L – 2 \pi ~r_{внутренняя} L \over \ln \left({ 2 \pi ~r_{внешняя} L \over 2 \pi ~ r_{внутренний} L }\right) } \nonumber \\ &=& 2 \pi ~L \left({ r_{внешний} – r_{внутренний} \over \ln{ r_{внешний} \over r_{внутренний} } }\right) \end{эквнаррай} $$

Это выражение для логарифмической средней площади можно подставить в уравнение 2-5, что позволит нам рассчитать скорость теплопередачи для цилиндрических геометрий.

$$ \begin{выравнивание} \dot{Q} &=& k ~A_{lm} \left({ \Delta T \over \Delta r }\right) \nonumber \\ &=& k \left[ 2 \pi ~L \left({ r_o – r_i \over \ln{ r_o \over r_i } }\right) \right] \left({ T_o – T_i \over r_o – r_i }\ справа) \номер\\ \dot{Q} &=& { 2 \pi ~k ~L ~(\Delta T) \over \ln (r_o / r_i) } \end{эквнаррай} $$

(2-8)

куда:

Л	=	длина трубы (фут)
р _и	=	внутренний радиус трубы (футы)
р _или	=	внешний радиус трубы (футы)

Пример:

Труба из нержавеющей стали длиной 35 футов имеет внутренний диаметр 0,92 фута и внешний диаметр 1,08 фута. Температура внутренней поверхности трубы составляет 122°F, а температура внешней поверхности составляет 118°F. Теплопроводность нержавеющей стали составляет 108 БТЕ/час-фут-°F. 92 } \end{эквнаррай} $$

Пример:

Труба длиной 10 футов с внутренним радиусом 1 дюйм и внешним радиусом 1,25 дюйма имеет температуру внешней поверхности 250°F.

Промышленная вентиляция в Москве строительство монтаж в Подольске

Расчет теплоотдачи радиаторов отопления по площади

Основные характеристики радиатора отопления:

Что такое теплоотдача и чем она определяется

Самостоятельный расчет теплоотдачи

Дополнительные факторы, влияющие на теплоотдачу

Расчет теплоотдачи радиатора батарей отопления на квадратный метр

Общие рекомендации по расчётам и требования

Как рассчитать количество секций радиаторов отопления для комнаты

По площади помещения

По объёму

Если помещение нестандартное

Как корректировать результаты расчётов

Расчет радиаторов отопления по площади

Как посчитать секции радиатора по объему помещения

Корректировка результатов

Стены и кровля

Климатические факторы

Расчет разных типов радиаторов

Корректировка в зависимости от режима отопительной системы

Расчет теплоотдачи радиаторов отопления

Характеристика теплоотдачи

Связь характеристик и типов приборов

Чугун

Сталь

Алюминий

Биметалл

Принцип расчета теплопередачи радиаторов отопления

5.1 Коэффициент теплопередачи: примеры

ПРИМЕР 5.1A: НАГРЕВАЕМАЯ ПЛИТА (ЭЛЕМЕНТАРНАЯ)

ПРИМЕР 5.1B: ВОДА В ЦЕНТРАЛЬНОМ ОТОПЛЕНИИ (СРЕДНЕМ)

ПРИМЕР 5.1C: ОХЛАЖДЕНИЕ СФЕРЫ (ДОПОЛНИТЕЛЬНО)

БОНУС: ПРИМЕР 5.1D: ГОРЯЧАЯ ДОРОГА (ДОПОЛНИТЕЛЬНО)

Коэффициент теплопередачи при тепловой конвекции

Введение

Определение коэффициента теплопередачи

Факторы, влияющие на коэффициент теплопередачи

Эталонные температуры

Значение пограничного слоя для теплопередачи

Местный и средний коэффициент теплопередачи

Численное исследование естественной конвекции теплообмена в ребристом радиаторе

1. Введение

2. Вычислительная геометрия и численные методы

2.1. Вычислительная геометрия

2.2. Управляющие уравнения

2.3. Численный алгоритм

3. Независимый тест сетки

4. Применение метода градиента энергии

4.1. Метод градиента энергии

4.2. Применение метода градиента энергии при естественной конвекции

5. Результаты и обсуждение

5.

5.2. Влияние высоты ребер

5.3. Влияние пространства ребер

5.4. Влияние формы ребра

6. Выводы

Конфликт интересов

Благодарности

Ссылки

Copyright

Выбор теплообменника

Выбор охлаждающей жидкости

Шаг 1: Данные по применению

Шаг 2: Выберите серию теплообменника

Шаг 3: Расчет начальной разности температур

Шаг 4: Расчет требуемой производительности (Q/ITD)

Шаг 5: Выберите подходящую модель теплообменника

Шаг 6. Определение перепада давления жидкости

Шаг 7. Определение падения давления воздуха

Характеристики охлаждающего воздуха

Шаг 1: Данные по применению

Шаг 2: Расчет начальной разности температур

Шаг 3: Расчет требуемой производительности (Q/ITD)

Шаг 4: Выберите подходящую модель теплообменника

Шаг 5: Расчет температуры холодного воздуха, поступающего в шкаф

Шаг 6: Расчет температуры воды на выходе

Альтернативное уравнение расчета

Конвертер коэффициента теплопередачи • Термодинамика — Теплота • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Преобразователь коэффициента теплопередачи