Теплопоступление в помещение от труб вычисляются по формуле:

где     q_в  , q_г – теплоотдача одного метра соответственно вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м, принимается по табл. II.22 [4];

l_в , l_г – длина вертикальных и горизонтальных труб, м, измеряется по чертежам.

Для определения значений q_в и q_г необходимо знать диаметр трубопроводов и их температуру.

Диаметры труб принимаются из гидравлического расчета, а температура рассчитывается по нижеследующей методике.

Принимаем, что температура поверхности трубопроводов перед первыми по ходу теплоносителя приборами равна расчетной температуре воды (рис. 10):

Температура t_тр2 определяется по формуле:

где     Q_пр^II– тепловая нагрузка, приходящаяся на прибор III этажа без учета тепловыделений от труб, Вт;

Q_ст – тепловая нагрузка на рассматриваемый стояк, Вт;

t_Г., t₀ – расчетные параметры теплоносителя в системе отопления, °С.

В общем случае температура поверхности труб других отрезков стояка определяется по формуле:

где      – тепловая нагрузка, приходящаяся на предыдущие по ходу теплоносителя приборы, без учета тепловыделений труб, Вт.

Для последней части стояка должно получаться t_тр.= t₀.

Для двухтрубных систем отопления можно принять температуру подающей трубы равной – t_Г.,а обратной – t₀ .

Затем приступают к определению требуемого номинального теплового потока:

где     j_к – комплексный коэффициент приведения номинального условного теплового потока прибора Q_н.у к расчетным условиям;

где     Dt_ср – разность средней температуры воды в приборе и температуры воздуха в помещении, °С;

G_пр – расход воды в приборе, кг/ч;

b – коэффициент учета атмосферного давления; допускается принять b=1;

y – коэффициент, учитывающий направление движения теплоносителя воды в приборе снизу-вверх (штуцеры расположены в вертикальной плоскости), определяется по табл. 9.11 [4];

n, p, c – экспериментальные числовые показатели, табл. 9.2 [4];

где     t_вх , t_вых – температура воды на входе и выходе из прибора, °С;

t_в – температура воздуха в помещении, °С.

Температуру t_вх можно принять равной температуре t_тр для соответствующей части трубопровода. Температура теплоносителя на выходе из прибора определяется по формуле:

где     с – удельная теплоемкость воды при соответствующей температуре, Дж/(кг·°С), табл. I.6 [4].

Для двухтрубных систем t_вх = t_Г, t_вых = t₀.

Расход воды через прибор определяется по формуле:

где     a – коэффициент затекания воды в прибор, определяется по табл. 9.3 [4];

G_ст – расход воды в стояке, кг/ч,

После этого уточняется способ установки прибора. Если прибор устанавливается открыто, неокрашенным у наружной стены, то по значению Q_{н. т.} и по табл. Х.1 [4] выбирают отопительный прибор. При этом тепловой поток выбранного прибора не должен уменьшаться более чем на 60 Вт при Q_пр >1200 Вт или более чем на 5% при Q_пр £1200 Вт.

Для секционных приборов минимально допустимое число секций определяют по формуле:

где     Q_н.у – номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора, Вт.

Если отопительный прибор окрашивается, то необходимо учесть влияние краски в соответствии с табл. 9.6 [4]. На теплоотдачу приборов с ребристой поверхностью окраска практически не влияет.

При установке приборов в нишах под подоконниками, закрытыми декоративными экранами и т.д. изменение теплоотдачи прибора учитывается при помощи коэффициента b₄, табл. 9.12 [4], и прибор подбирается уже по значению Q¢_н.т.:

где     Q¢_н.т. – требуемый номинальный тепловой поток с поверхности прибора с учетом способа установки прибора, Вт.

Секционные радиаторы с числом секций более 20 проектируют с разносторонней подводкой.

Для лучшего понимания изложенного материала приводится пример.

Пример 5.1. Определить число секций чугунного секционного радиатора М-140АО, устанавливаемого на расстоянии 40 мм от подоконника, без ниши, на последнем этаже трехэтажного здания (рис. 15).

Теплопотери помещения составляют 1500 Вт, температура воздуха t_{в=18°С. Система отопления – однотрубная с верхней разводкой. Параметры теплоносителя: tГ=95°С, tо =70°С; тепловая нагрузка на стояк – 4000 Вт, диаметр – 20 мм, прокладка труб открытая. Геометрические размеры указаны на рис. 15.}

Определим тепловую нагрузку на прибор. Для этого необходимо рассчитать температуру поверхности теплопроводов. Примем, что температура поверхности трубы перед радиатором составляет t_{тр=95°С, а температуру поверхности труб после радиатора вычислим по (5.3) (рассматриваем случай, когда вся вода идет через радиатор):}

Удельные тепловыделения (с 1 погонного метра, табл. II.22 [4]) и длина трубопроводов соответственно составят:

– при температуре поверхности t_{тр1=95°С:}

– при температуре t_{тр1=85,6°С:}

Тепловыделениями обходного участка пренебрегаем. По (5.2) имеем:

Таким образом, тепловая нагрузка на прибор составит (5.1):

После этого рассчитаем комплексный коэффициент приведения j_к, для чего определим расход воды через прибор, равный расходу воды в стояке (5.10), и средний температурный напор между прибором и воздухом помещения (5.7):

Следовательно, по (5. 6) имеем:

Значение показателей степени п и р взяты из табл. 9.2 [4]. Значит, требуемый номинальный тепловой поток Q_нт равен (5.5):

Так как радиатор устанавливается под подоконником, на расстоянии 40 мм от него, то по табл. 9.12 [4] выбираем коэффициент b₄ =1,05 и подбор числа секций уже производим по значению:

Номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора М-140АО составляет Q_н.у = 178 Вт (табл. Х.1 [4]). Тогда минимально допустимое число секции прибора равно:

Похожие материалы

Информация о работе

Скачать файл

НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Введение

При протекании тока по проводнику в проводнике выделяется тепловая энергия. Нагревающее действие электрического тока зависит от трех факторов:

• Сопротивление R проводника. Более высокое сопротивление производит больше тепла.
• Время, t, в течение которого протекает ток. Чем больше время, тем больше количество произведенного тепла
• Количество тока, I. Чем выше ток, тем больше количество выделяемого тепла.

Следовательно, эффект нагрева, производимый электрическим током I через проводник с сопротивлением R в течение времени t, определяется формулой H = I ² Rt. Это уравнение называется уравнением Джоуля электрического нагрева.

Электрическая энергия и мощность

Работа, совершаемая при перемещении заряда по электрической цепи, выражается как w.d = VIt

Таким образом, мощность, P = w.d /t = VI

Электрическая мощность, потребляемая электрическим прибором определяется как P = VI = I ² R = V ² /R

Пример

1. Электрическая лампа имеет маркировку 100 Вт, 240 В. Рассчитать:

а) Ток через нить накала, когда лампа работает нормально
б) Сопротивление нити накала, используемого в лампе.

Решение

1. I = P/V = 100/240 = 0,4167 А
2. R = P/I ² = 100/0,4167 ² = 576,04 Ом или R = В ² /P =240 ² /100 = 576 Ом

1. Найдите энергию, рассеиваемую за 5 минут электрической лампочкой с сопротивлением нити накала 500 Ом, подключенной к сети 240 В. { анс. 34 560 Дж }

Решение

E = Pt = V2/R *t = (240 ² *5*60)/500 = 34 560 Дж

1. Для нагрева воды используется погружной нагреватель мощностью 2,5 кВт. Рассчитать:

1. Рабочее напряжение нагревателя, если его сопротивление 24 Ом
2. Электрическая энергия, преобразованная в тепловую энергию за 2 часа.

{ отв. 244,9488 В, 1,8*10 ⁷ J }

Решение

1. P=VI=I ² R

I = (2500/24) ^1/2 =10,2062A

V=IR= 10,2062 * 24 = 244,9488В

1. E = VIt = Pt = 2500*1*610,8*60 7 Дж

ИЛИ E= VIt = 244,9488 * 10,2062 * 2 * 60 * 60 = 1,8 * 10 ⁷ J

Электрическая лампочка имеет маркировку 100 Вт, 240 В. Рассчитать:
Ток через нить накала
Сопротивление нити накала лампы.

Раствор

P = VI I = P/V = 100/240 =0,4167A
Из закона Ома V =IR R=V/I =240/0,4167 = 575,95 Ом

Применения нагревательного действия электрического тока

Большинство бытовых электроприборы таким образом преобразуют электрическую энергию в тепловую. К ним относятся лампы накаливания, электронагреватели, электроутюги, электрочайники и т. д.

В осветительных приборах

1. Лампы накаливания – сделаны из вольфрамовой проволоки, заключенной в стеклянную колбу, из которой удален воздух. Это связано с тем, что воздух окисляет нить. Нить нагревается до высокой температуры и раскаляется добела. Вольфрам используется из-за его высокой температуры плавления; 3400 ⁰ Колба заполнена неактивным газом, напр. аргон или азот при низком давлении, что уменьшает испарение вольфрамовой проволоки. Однако одним из недостатков инертного газа является то, что он вызывает конвекционные потоки, которые охлаждают нить накала. Эта проблема сводится к минимуму путем намотки проволоки так, чтобы она занимала меньшую площадь, что снижает потери тепла за счет конвекции.
2. Люминесцентные лампы – эти лампы более эффективны по сравнению с лампами накаливания и служат намного дольше. У них в стеклянной трубке есть пары ртути, которые при включении излучают ультрафиолетовое излучение. Это излучение заставляет порошок в трубке светиться (флуоресцировать), т.е. излучать видимый свет. Разные порошки дают разные цвета. Обратите внимание, что люминесцентные лампы дороги в установке, но их эксплуатационные расходы намного ниже.

В электрическом нагреве

1. Электрические плиты – электрические плиты раскаляются докрасна, и выделяемая тепловая энергия поглощается кастрюлей за счет теплопроводности.
2. Электрические обогреватели-радиаторы становятся красными примерно при 900 ⁰ С, а испускаемое излучение направляется в помещение полированными отражателями.
3. Электрочайники – нагревательный элемент размещается на дне чайника так, чтобы нагреваемая жидкость покрывала его. Затем тепло поглощается водой и распределяется по всей жидкости за счет конвекции.
4. Электрические утюги – когда ток проходит через нагревательный элемент, вырабатываемая тепловая энергия передается основанию из тяжелого металла, повышая его температуру. Затем эта энергия используется для глажки одежды. Температуру электроутюга можно регулировать с помощью термостата (биметаллическая планка).

Как работает расчет тепловой нагрузки

14 июня 2019 г.

Расчет тепловой нагрузки относится к процессу определения тепловой нагрузки для определенного пространства или количества вещества. Тепловая нагрузка – это количество тепловой энергии, которое необходимо добавить для поддержания заданного значения температуры. Ее также можно назвать тепловой нагрузкой или тепловой нагрузкой. Количество тепловой энергии, которое необходимо удалить из помещения для достижения желаемой уставки, называется охлаждающей нагрузкой. Отмечать различие между отопительными и охлаждающими нагрузками обычно, в частности, в отрасли HVAC. Расчет тепловой нагрузки определяет количество тепловой энергии, которое необходимо добавить или убрать для достижения желаемой уставки.

Как работает расчет тепловой нагрузки

Расчет тепловой нагрузки зависит от типа тепловой нагрузки. Например, электрическая тепловая нагрузка рассчитывается иначе, чем кондуктивная и конвекционная тепловая нагрузка или тепловая нагрузка помещения в доме. Для выполнения расчета тепловой нагрузки помещения рассчитайте площадь помещения, а также приток тепла (например, через окна). Затем подсчитайте тепло, выделяемое обитателями помещения, которое должно составлять около 600 БТЕ на человека. Затем вы должны рассчитать тепло, выделяемое любым оборудованием или механизмами, а также освещением. Общая тепловая нагрузка помещения представляет собой сумму тепла, произведенного всеми этими факторами.

Электрическая тепловая нагрузка рассчитывается с использованием уравнения степенной зависимости. Формула степенного закона: P=I*V, где P = мощность, I (или Дж) = международный ампер или сила тока, а V = напряжение. Если вы хотите измерить тепло, выделяемое теплопроводностью, вы должны использовать формулу: k*A*ΔT/l, где k = температура в градусах Кельвина, A = сила тока, ΔT = дельта температуры, а I = международный ампер или сила тока. А для измерения тепловой нагрузки от теплопроводности вы должны использовать: h*A*ΔT, где h = коэффициент теплопередачи, A = сила тока и ΔT = дельта температуры.

Тепловые нагрузки в термоэлектрических охладителях

В любом разговоре о тепловых нагрузках, управляемых термоэлектрическими охладителями (ТЭО), важно рассматривать активную тепловую нагрузку по сравнению с общей тепловой нагрузкой. Активная тепловая нагрузка определяется как входная мощность, которая используется компонентами, охлаждаемыми ТЭО. Суммарная тепловая нагрузка добавляет любые пассивные тепловые нагрузки. В оптическом лазерном охлаждении пассивные тепловые нагрузки, которые носят паразитический характер, включают конвекцию или теплопроводность, проходящую через провода, которые соединяются с лазерной сборкой.

Тепловая нагрузка в сборке увеличивается по мере добавления проводов с холодной стороны ТЭО в относительно горячую среду, а нагрузка на головку также увеличивается по мере сокращения длины провода.