Тепловая мощность формула: характеристики, формулы потерь, предназначение, факторы

Содержание

Расчет тепловой мощности обогревателя, тепловой пушки, тепловентилятора. Быстрый подбор мощности.

Каталог

Производители

Расчет необходимой тепловой мощности для помещения.

Формула для расчета необходимой тепловой мощности:

V x T x K = ккал/ч

Перед выбором нaгревателя (тепловентилятора) необходимо рассчитать минимальную тепловую мощность, необходимую для Вашего конкретного пoмещения.

Обозначения:

V – объем обогреваемого помещения (ширина х длина х высота), м3
T – Разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения,.С
K – коэффициент рассеивания

K=3,0-4,0 Упрощенная деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа. Без теплоизоляции.
K=2,0-2,9 Упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши.

Небольшая теплоизоляция.
K=1,0-1,9 Стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей. Средняя теплоизоляция.
K=0,6-0,9 Улучшенная конструкция, кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое число окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала. Высокая теплоизоляция.

Пример расчета мощности тепловой пушки:
V – Ширина 4 м, Длина 12 м, Высота 3 м. Объем обогреваемого помещения 144 м3
T– Температура воздуха снаружи -5C Требуемая температура внутри помещения +18C. Разница между температурами внутри и снаружи +23C
K – Этот коэффициент зависит от типа конструкции и изоляции помещения

Итак, требуемая тепловая мощность:
144 x 23 x 4 = 13 248 ккал/ч (Vx TxK = ккал/ч) = /860 = 15,4 кВт

1 кВт = 860 ккал/ч
1 ккал = 3,97 БTe
1 кВт = 3412 БTe
1 БTe = 0,252 ккал/ч

Теперь можно приступить к выбору модели нагревателя воздуха, тепловой пушки, тепловентилятора.

На 15 кВт можно рекомендовать:

Дизельная тепловая пушка Master B70CED без отвода отработанных газов на 20 кВт (берем с запасом) или Master BV77E (20 кВт) непрямого нагрева.
Газовая тепловая пушка Master BLP17M (10-16 кВт) или BLP 33E (18-33 кВт) с выносным термостатом ТН5.
Электрический тепловентилятор Master B15EPB (0/7,5/15 кВт).
Тепловая пушка на отработанном масле Master WA33 (21-33 кВт).

Выбор типа тепловой пушки зависит от характера помещения, его проветриваемости и необходимого типа энергоносителя. все данные пушки требуют подключения к электросети.

Подобрать обогреватель, купить тепловую пушку по лучшей цене в СПб по тел.: +7 (812)702-76-82. ОПТ и розница. “Инженер-климат”

Как найти количество теплоты в электрической цепи. Закон джоуля-ленца. Выбор проводов для цепей

Джеймс Прескотт Джоуль (слева) и Эмилий Христианович Ленц (справа)

Электрические нагреватели всевозможных типов используются человечеством уже столетия, благодаря свойству электрического тока выделять тепло при прохождении через проводник. У этого явления есть и негативный фактор – перегретая электропроводка из-за слишком большого тока часто становилась причиной короткого замыкания и возникновения пожаров. Выделение тепла от работы электрического тока изучалось в школьном курсе физики, но многие позабыли эти знания.

Впервые зависимость выделения теплоты от силы электрического тока была сформулирована и математически определена Джеймсом Джоулем в 1841 году, и чуть позже, в 1842 г., независимо от него, Эмилем Ленцем. В честь этих физиков и был назван закон Джоуля-Ленца, по которому рассчитывают мощность электронагревателей и потери на тепловыделение в линиях электропередач.

Определение закона Джоуля – Ленца

В словесном определении, согласно исследований Джоуля и Ленца закон звучит так:

Количество теплоты, выделяемой в определенном объеме проводника при протекании электрического тока прямо пропорционально умножению плотности электрического тока и величины напряженности электрического поля

В виде формулы данный закон выглядит следующим образом:

Выражение закона Джоуля — Ленца

Поскольку описанные выше параметры редко применяются в обыденной жизни, и, учитывая, что почти все бытовые расчеты выделения теплоты от работы электрического тока касаются тонких проводников (кабели, провода, нити накаливания, шнуры питания, токопроводящие дорожки на плате и т. п.), используют закон Джоуля Ленца с формулой, представленной в интегральном виде:

Интегральная форма закона

В словесном определении закон Джоуля Ленца звучит так:

Словесное определение закона Джоуля — Ленца

Если принять, что сила тока и сопротивление проводника не меняется в течение времени, то закон Джоуля — Ленца можно записать в упрощенном виде:

Применив закон Ома и алгебраические преобразования, получаем приведенные ниже эквивалентные формулы:

Эквивалентные выражения теплоты согласно закона Ома

Применение и практическое значение закона Джоуля – Ленца

Исследования Джоуля и Ленца в области тепловыделения от работы электрического тока существенно продвинули научное понимание физических процессов, а выведенные основные формулы не претерпели изменений и используются по сей день в различных отраслях науки и техники. В сфере электротехники можно выделить несколько технических задач, где количество выделяемой при протекании тока теплоты имеет критически важное значение при расчете таких параметров:

теплопотери в линиях электропередач;

характеристики проводов сетей электропроводки;
тепловая мощность (количество теплоты) электронагревателей;
температура срабатывания автоматических выключателей;
температура плавления плавких предохранителей;
тепловыделение различных электротехнических аппаратов и элементов радиотехники.

Электроприборы, в которых используется тепловая работа тока

Тепловое действие электрического тока в проводах линий электропередач (ЛЭП) является нежелательным из-за существенных потерь электроэнергии на тепловыделение.

По различным данным в линиях электропередач теряется до 40% всей производимой электрической энергии в мире. Для уменьшения потерь при передаче электроэнергии на большие расстояния, поднимают напряжение в ЛЭП, производя расчеты по производным формулам закона Джоуля – Ленца.

Диаграмма всевозможных потерь электроэнергии, среди которых теплопотери на воздушных линиях составляют львиную долю (64%)

Очень упрощенно тепловую работу тока можно описать следующим образом: двигаются электроны между молекулами, и время от времени сталкиваются с ними, отчего их тепловые колебания становятся более интенсивными. Наглядная демонстрация тепловой работы тока и ассоциативные пояснения процессов показаны на видео ниже:

Расчеты потерь электроэнергии в линиях электропередач

В качестве примера можно взять гипотетический участок линии электропередач от электростанции до трансформаторной подстанции. Поскольку провода ЛЭП и потребитель электроэнергии (трансформаторная подстанция) соединены последовательно , то через них течет один и тот же ток I. Согласно рассматриваемому тут закону Джоуля – Ленца количество выделяемой на проводах теплоты Q w (теплопотерь) рассчитывается по формуле:

Производимая электрическим током мощность (Q c) в нагрузке рассчитывается согласно закону Ома:

Таким образом, при равенстве токов, в первую формулу можно вставить вместо I выражение Q c /U c , поскольку I = Q c /U c:

Если проигнорировать зависимость сопротивления проводников от изменения температуры, то можно считать R w неизменным (константой). Таким образом, при стабильном энергопотреблении потребителя (трансформаторной подстанции), тепловыделение в проводах ЛЭП будет обратно пропорционально квадрату напряжения в конечной точке линии. Другими словами, чем больше напряжение электропередачи, тем меньше потери электроэнергии.

Для передачи электроэнергии высокого напряжения требуются большие опоры ЛЭП

Работа закона Джоуля – Ленца в быту

Данные расчеты справедливы также и в быту при передаче электроэнергии на малые расстояния – например, от ветрогенератора до инвертора. При автономном энергоснабжении ценится каждый Ватт выработанной низковольтным ветряком энергии, и возможно, будет выгодней поднять напряжение трансформатором прямо у ветрогенератора, чем тратиться на большое сечение кабеля, чтобы уменьшить потери электроэнергии при передаче.

При значительном удалении низковольтного ветрогенератора переменного тока для уменьшения потерь электроэнергии будет выгодней подключение через повышающий трансформатор

В бытовых сетях электропроводки расстояния крайне малы, чтобы уменьшения тепловых потерь поднимать напряжение, поэтому при расчете проводки учитывается тепловая работа тока, согласно закону Джоуля – Ленца при выборе поперечного сечения проводов, чтобы их тепловой нагрев не привел к оплавлению и возгоранию изоляции и окружающих материалов. Выбор кабеля по мощности и электропроводки проводятся согласно таблиц и нормативных документов ПУЭ, и подробно описаны на других страницах данного ресурса.

Соотношения силы тока и поперечного сечения проводников

При расчете температуры нагрева радиотехнических элементов, биметаллической пластины автоматического выключателя или плавкого предохранителя используется закон Джоуля – Ленца в интегральной форме, так как при росте температуры изменяется сопротивление данных материалов.

При данных сложных расчетах также учитываются теплоотдача, нагрев от других источников тепла, собственная теплоемкость и множество других факторов.

Программное моделирование тепловыделения полупроводникового прибора

Полезная тепловая работа электрического тока

Тепловыделяющая работа электрического тока широко применяется в электронагревателях, в которых используется последовательное соединение проводников с различным сопротивлением. Данный принцип работает следующим образом: в соединенных последовательно проводниках течет одинаковый ток, значит, согласно закону Джоуля – Ленца, тепла выделится больше у материала проводника с большим сопротивлением.

Спираль с повышенным сопротивлением накаляется, но питающие провода остаются холодными

Таким образом, шнур питания и подводящие провода электроплитки остаются относительно холодными, в то время как нагревательный элемент нагревается до температуры красного свечения. В качестве материала для проводников нагревательных элементов используются сплавы с повышенным (относительно меди и алюминия электропроводки) удельным сопротивлением — нихром, константан, вольфрам и другие.

Нить лампы накаливания изготовляют из тугоплавких вольфрамовых сплавов

При параллельном соединении проводников тепловыделение будет больше на нагревательном элементе с меньшим сопротивлением, так как при его уменьшении возрастает ток относительного соседнего компонента цепи. В качестве примера можно привести очевидный пример свечения двух лампочек накаливания различной мощности – у более мощной лампы тепловыделение и световой поток больше.

Если прозвонить омметром лампочки, то окажется, что у более мощной лампы сопротивление меньше. На видео ниже автор демонстрирует последовательное и параллельное подключение, но к сожалению, он ошибся в комментарии — будет ярче светить лампа с большим сопротивлением, а не наоборот.

Закон Джоуля – Ленца – закон физики, определяющий количественную меру теплового действия электрического тока. Сформулирован этот закон был в 1841 году английским учёным Д. Джоулем и совершенно отдельно от него в 1842 году известным русским физиком Э. Ленцем. Поэтому он получил своё двойное название — закон Джоуля – Ленца.

Определение закона и формула

Словесная формулировка имеет следующий вид: мощность тепла, выделяемого в проводнике при протекании сквозь него , пропорционально произведению значения плотности электрического поля на значение напряженности.

Математически закон Джоуля — Ленца выражается следующим образом:

ω = j E = ϭ E²,

где ω — количество тепла, выделяемого в ед. объема;

E и j – напряжённость и плотность, соответственно, электрического полей;

σ — проводимость среды.

Физический смысл закона Джоуля – Ленца

Закон можно объяснить следующим образом: ток, протекая по проводнику, представляет собой перемещение электрического заряда под воздействием . Таким образом, электрическое поле совершает некоторую работу. Эта работа расходуется на нагрев проводника.

Другими словами, энергия переходит в другое свое качество – тепло.

Но чрезмерный нагрев проводников с током и электрооборудования допускать нельзя, поскольку это может привести к их повреждению. Опасен сильный перегрев при проводов, когда по проводниках могут протекать достаточно большие токи.

В интегральной форме для тонких проводников закон Джоуля – Ленца звучит следующим образом: количество теплоты, которое выделяется в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, определяется как произведение квадрата силы тока на сопротивление участка.

Математически эта формулировка выражается следующим образом:

Q = ∫ k I² R t,

при этом Q – количество выделившейся теплоты;

I – величина тока;

R — активное сопротивление проводников;

t – время воздействия.

Значение параметра k принято называть тепловым эквивалентом работы. Величина этого параметра определяется в зависимости от разрядности единиц, в которых выполняются измерения значений, используемых в формуле.

Закон Джоуля-Ленца имеет достаточно общий характер, поскольку не имеет зависимости от природы сил, генерирующих ток.

Из практики можно утверждать, что он справедлив, как для электролитов, так проводников и полупроводников.

Область применения

Областей применения в быту закона Джоуля Ленца – огромное количество. К примеру, вольфрамовая нить в лампе накаливания, дуга в электросварке, нагревательная нить в электрообогревателе и мн. др. Это наиболее широко распространенный физический закон в повседневной жизни.

Сообщение от администратора:

Ребята! Кто давно хотел выучить английский?
Переходите по и получите два бесплатных урока в школе английского языка SkyEng!
Занимаюсь там сам – очень круто. Прогресс налицо.

В приложении можно учить слова, тренировать аудирование и произношение.

Попробуйте. Два урока бесплатно по моей ссылке!
Жмите

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка

Закон Джоуля Ленца в интегральной форме в тонких проводах:

Если сила тока изменяется со временем, проводник неподвижен и химических превращений в нем нет, то в проводнике выделяется тепло.

– Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля

Преобразование электрической энергии в тепловую широко используется в электрических печах и различных электронагревательных приборах. Тот же эффект в электрических машинах и аппаратах приводит к непроизвольным затратам энергии (потере энергии и снижении КПД). Тепло, вызывая нагрев этих устройств, ограничивает их нагрузку; при перегрузке повышение температуры может вызвать повреждение изоляции или сокращение срока службы установки.

В формуле мы использовали:

Количество теплоты

Работа тока

Напряжение в проводнике

Сила тока в проводнике

Промежуток времени

Задача по теме «Законы постоянного тока». Задача может быть интересна учащимся 10-х классов и выпускникам для подготовки к ЕГЭ. Кстати, подобного рода задача была на ЕГЭ в части 1 с несколько иным вопросом (необходимо было найти отношение количеств теплоты, выделяющихся на резисторах).

На каком из резисторов выделится наибольшее (наименьшее) количество теплоты? R1 = R4 = 4 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 2Ом. Дать решение. Чтобы ответить на вопрос задачи, необходимо сравнить количество теплоты, выделяющееся на каждом их резисторов. Для этого воспользуемся формулой закона Джоуля – Ленца. То есть основной задачей будет являться определение силы тока (или сравнение), протекающей через каждый резистор.

Согласно законам последовательного соединения, сила тока, протекающая через резисторы R1 и R2, и R3 и R4, одинаковая.Чтобы определить силу тока в верхней и в нижней ветвях, воспользуемся законом параллельного соединения, согласно которому, напряжение на этих ветвях одинаковое.Расписывая напряжение на нижней и верхней ветвях по закону Ома для участка цепи, имеем: Подставляя численные значения сопротивлений резисторов, получаем:То есть получаем соотношение между токами, протекающими в верхней и в нижней ветви:Определив силу тока через каждый из этих резисторов, определяем количество теплоты, выделяющееся на каждом из резисторов. Сравнивая числовые коэффициенты, приходим к выводу, что максимальное количество теплоты выделится на четвёртом резисторе, а минимальное количество теплоты – на втором.

Вы можете оставить комментарий, или поставить трэкбек со своего сайта.

Написать комментарий

fizika-doma.ru

Тепловая мощность – формула расчета

С теплотехническими расчётами приходится сталкиваться владельцам частных домов, квартир или любых других объектов. Это основа основ проектирования зданий.

Понять суть этих расчётов в официальных бумагах, не так сложно, как кажется.

Для себя также можно научиться выполнять вычисления, чтобы решить, какой утеплитель применять, какой толщины он должен быть, какой мощности приобретать котёл и достаточно ли имеющихся радиаторов на данную площадь.

Ответы на эти и многие другие вопросы можно найти, если понять, что такое тепловая мощность. Формула, определение и сферы применения – читайте в статье.

Что такое тепловой расчет?

Если говорить просто, тепловой расчёт помогает точно узнать, сколько тепла хранит и теряет здание, и сколько энергии должно вырабатывать отопление, чтобы поддерживать в жилье комфортные условия.

Оценивая теплопотери и степень теплоснабжения, учитываются следующие факторы:

Какой это объект: сколько в нём этажей, наличие угловых комнат, жилой он или производственный и т. д.
Сколько человек будет «обитать» в здании.
Важная деталь – это площадь остекления. И размеры кровли, стен, пола, дверей, высота потолков и т. д.
Какова продолжительность отопительного сезона, климатические характеристики региона.
По СНиПам определяют нормы температур, которые должны быть в помещениях.
Толщина стен, перекрытий, выбранные теплоизоляторы и их свойства.

Могут учитываться и другие условия и особенности, например, для производственных объектов считаются рабочие и выходные дни, мощность и тип вентиляции, ориентация жилья по сторонам света и др.

Для чего нужен тепловой расчет?

Как умудрялись обходиться без тепловых расчётов строители прошлого?

Сохранившиеся купеческие дома показывают, что всё делалось просто с запасом: окна поменьше, стены – потолще. Получалось тепло, но экономически не выгодно.

Теплотехнический расчёт позволяет строить наиболее оптимально. Материалов берётся ни больше – ни меньше, а ровно столько, сколько нужно. Сокращаются габариты строения и расходы на его возведение.

Вычисление точки росы позволяет строить так, чтобы материалы не портились как можно дольше.

Для определения необходимой мощности котла также не обойтись без расчётов. Суммарная мощность его складывается из затрат энергии на обогрев комнат, нагрев горячей воды для хозяйственных нужд, и способности перекрывать теплопотери от вентиляции и кондиционирования. Прибавляется запас мощности, на время пиковых холодов.

При газификации объекта требуется согласование со службами. Рассчитывается годовой расход газа на отопление и общая мощность тепловых источников в гигакалориях.

Нужны расчёты при подборе элементов отопительной системы. Обсчитывается система труб и радиаторов – можно узнать, какова должна быть их протяжённость, площадь поверхности. Учитывается потеря мощности при поворотах трубопровода, на стыках и прохождении арматуры.

При расчетах затрат тепловой энергии могут пригодиться знания, как перевести Гкал в Квт и обратно. В следующей статье подробно рассмотрена эта тема с примерами расчета.

Полный расчет теплого водяного пола приведен в этом примере.

Знаете ли вы, что количество секций радиаторов отопления не берется «с потолка»? Слишком малое их количество приведет к тому, что в доме будет холодно, а чрезмерно больше создаст жару и приведет к чрезмерной сухости воздуха. По ссылке http://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/raschet-sistem-otopleniya/kolichestva-sekcij-radiatorov.html приведены примеры правильного расчета радиаторов.

Расчет тепловой мощности: формула

Рассмотрим формулу и приведем примеры, как произвести расчет для зданий с разным коэффициентом рассеивания.

Vx(дельта)TxK= ккал/ч (тепловая мощность), где:

Первый показатель «V» – объем рассчитываемого помещения;
Дельта «Т» – разница температур – это та величина, которая показывает насколько градусов внутри помещения теплее, чем снаружи;
«К» – коэффициент рассеивания (его еще называют «коэффициент пропускания тепла»). Величина берется из таблицы. Обычно цифра колеблется от 4 до 0,6.

Примерные величины коэффициента рассеивания для упрощенного расчёта

Если это неутепленный металлопрофиль или доска то «К» будет = 3 – 4 единицы.
Одинарная кирпичная кладка и минимальное утепление – «К» = от 2 до 3-ёх.
Стена в два кирпича, стандартное перекрытие, окна и
двери – «К» = от 1 до 2.
Самый теплый вариант. Стеклопакеты, кирпичные стены с двойным утеплителем и т. п. – «К» = 0,6 – 0,9.

Более точный расчет можно произвести, высчитывая точные размеры отличающихся по свойствам поверхностей дома в м2 (окна, двери и т. д.), производя расчёт для них отдельно и складывая получившиеся показатели.

Пример расчета тепловой мощности

Возьмем некое помещение 80 м2 с высотой потолков 2,5 м и посчитаем, какой мощности котел нам потребуется для его отопления.

Вначале высчитываем кубатуру: 80 х 2,5 = 200 м3. Дом у нас утеплен, но недостаточно – коэффициент рассеивания 1,2.

Морозы бывают до -40 °C, а в помещении хочется иметь комфортные +22 градуса, разница температур (дельта «Т») получается 62 °C.

Подставляем в формулу мощности тепловых потерь цифры и перемножаем:

200 х 62 х 1,2 = 14880 ккал/ч.

Полученные килокалории переводим в киловатты, пользуясь конвертером:

1 кВт = 860 ккал;
14880 ккал = 17302,3 Вт.

Округляем в большую сторону с запасом, и понимаем, что в самый сильный мороз -40 градусов нам потребуется 18 кВт энергии в час.

Умножаем периметр дома на высоту стен:

(8 + 10) х 2 х 2,5 = 90 м2 поверхности стены + 80 м2 потолок = 170 м2 поверхности, контактирующей с холодом. Теплопотери, высчитанные нами выше, составили 18 кВт/ч, делим поверхность дома на расчетную израсходованную энергию получаем, что 1 м2 теряет примерно 0,1 кВт или 100 Вт ежечасно при температуре на улице -40 °C, а в помещении +22 °С.

Эти данные могут стать основой для расчёта требуемой толщины утеплителя на стены.

Приведем другой пример расчета, он в некоторых моментах сложнее, но более точный.

Формула:

Q = S x (дельта)T / R:

Q– искомая величина теплопотерь дома в Вт;
S– площадь охлаждающих поверхностей в м2;
T– разница температур в градусах Цельсия;
R– тепловое сопротивление материала (м2 х К/Вт) (Метры квадратные умноженные на Кельвин и делёный на Ватт).

Итак, чтобы найти «Q» того же дома, что и в примере выше, подсчитаем площадь его поверхностей «S» (пол и окна считать не будем).

«S» в нашем случае = 170 м2, из них 80 м2 потолок и 90 м2 – стены;
T = 62 °С;
R– тепловое сопротивление.

Ищем «R» по таблице тепловых сопротивлений или по формуле. Формула для расчета по коэффициенту теплопроводности такая:

R= H/ К.Т. (Н – толщина материала в метрах, К.Т. – коэффициент теплопроводности).

В этом случае, дом у нас имеет стены в два кирпича обшитые пенопластом толщиной 10 см. Потолок засыпан опилками толщиной 30 см.

Отопительную систему частного дома нужно устраивать с учетом экономии средств на энергоносители. Расчет системы отопления частного дома, а также рекомендации по выбору котлов и радиаторов – читайте внимательно.

Чем и как утеплить деревянный дом изнутри, вы узнаете, прочитав эту информацию. Выбор утеплителя и технология утепления.

Из таблицы коэффициентов теплопроводности (измеряется Вт / (м2 х К) Ватт делёный на произведение метра квадратного на Кельвин). Находим значения для каждого материала, они будут:

кирпич – 0,67;
пенопласт – 0,037;
опилки – 0,065.

Подставляем данные в формулу (R= H/ К.Т.):

R (потолка 30 см толщиной) = 0,3 / 0,065 = 4,6 (м2 х К) / Вт;
R (кирпичной стены 50 см) = 0,5 / 0,67 = 0,7 (м2 х К) / Вт;
R (пенопласт 10 см) = 0,1 / 0,037 = 2,7 (м2 х К) / Вт;
R (стен) = R(кирпич) + R(пенопласт) = 0,7 + 2,7 = 3,4 (м2 х К) / Вт.

Теперь можем приступить к расчету теплопотерь «Q»:

Q для потолка = 80 х 62 / 4,6 = 1078,2 Вт.
Q стен = 90 х 62 / 3,4 = 1641,1 Вт.
Остается сложить 1078,2 + 1641,1 и перевести в кВт, получается (если сразу округлить) 2,7 кВт энергии за 1 час.

Можно обратить внимание, насколько большая разница получилась в первом и втором случае, хотя объём домов и температура за окном в первом и втором случае были совершенно одинаковыми.

Всё дело в степени утомлённости домов (хотя, конечно, данные могли быть и иными, если бы мы рассчитывали пол и окна).

Заключение

Приведённые формулы и примеры показываю, что при теплотехнических расчётах очень важно учитывать как можно больше факторов, влияющих на теплопотери. Сюда входит и вентиляция, и площадь окон, степень их утомлённости и т. д.

А подход, когда на 10 м2 дома берётся 1 кВт мощности котла – слишком приблизительный, чтобы всерьёз опираться на него.

Видео на тему

microklimat.pro

13 Тепловой расчет

10. Тепловой расчет.

Конструкция ИМС должна быть такой, чтобы теплота, выделяющаяся при ее функционировании, не приводила в наиболее неблагоприятных условиях эксплуатации к отказам элементов в результате перегрева. К основным тепловыделяющим элементам следует отнести, прежде всего, резисторы, активные элементы и компоненты. Мощности, рассеиваемые конденсаторами и индуктивностями, невелики. Пленочная коммутация ИМС, благодаря малому электрическому сопротивлению и высокой теплопроводности металлических пленок, способствует отводу теплоты от наиболее нагретых элементов и выравниванию температуры платы ГИС и кристалла полупроводниковой ИМС.

Рис. 10.1. Вариант крепления платы на корпус.

Тепловой расчёт резисторов.

Тепловое сопротивление резистора вычислим по формуле (10.1)

п = 0.03 [Вт/см °С] – коэффициент теплопроводности материала подложки;

δп = 0.06 см – толщина платы.

RT=0.06/0.03=2 см2∙°С/Вт

Рассчитаем температуру пленочных резисторов по формуле

PR – мощность, выделяемая на резисторе;

SR – площадь, занимаемая резистором на плате;

P0 – суммарная мощность, выделяемая всеми компонентами микросхемы;

Sп – площадь платы.

PR = 0.43 мВт – мощность выделяемая на резисторе;

SR = 0.426мм2 – площадь занимаемая резистором;

Sn = 80 мм2 – площадь платы;

RT = 2 см2∙°С/Вт – тепловое сопротивление резистора;

Токр.ср = 40С – максимальная температура окружающей среды;

T = 125С = максимально допустимая температура пленочных резисторов.

TR=(0.43∙10-3∙200)/0.426+(24.82∙10-3∙200)/80+40=40.26 С

Температура остальных резисторов рассчитывается аналогично с помощью программы MathCad. Результаты расчётов представлены в Таблице10.1

Таблица. 10.1

Из таблицы видно, что для всех пленочных резисторов заданный тепловой режим соблюдается.

Тепловой расчет для навесного элемента.

Тепловое сопротивление будет вычисляться по формуле:

k = 0.003 [Вт/см °С] – коэффициент теплопроводности клея;

δк1 = 0.01 см – толщина клея.

Rт=(0.06/0.03)+(0.01/0.003)=5.33 см2∙°С/Вт

Рассчитаем температуру навесного элемента по формуле:

Расчет транзистор КТ202А, VT14

Pнэ = 2,6 мВт – мощность выделяемая на транзисторе;

Sнэ = 0,49 мм2 – площадь занимаемая транзистором;

P0 = 24.82 мВт – мощность выделяемая всеми компонентами платы;

Sn = 80 мм2 – площадь платы;

Т0С = 40С – максимальная температура окружающей среды;

T = 85С = максимально допустимая температура транзистора.

Tнэ=(2.6∙10-3∙533)/0.49+(24.82∙10-3∙533)/80+40=42.99С

Следовательно заданный тепловой режим соблюдается.

Температура остальных транзисторов рассчитывается аналогично с помощью программы MathCad. Результаты расчётов представлены в Таблице10.2

Таблица 10.2

Из таблицы видно, что для всех транзисторов заданный тепловой режим соблюдается. Следовательно и тепловые условия для всей схемы выполняются.

studfiles.net

Тепловая мощность электрического тока и ее практическое применение

Причина нагревания проводника кроется в том, что энергия движущихся в нем электронов (иными словами, энергия тока) при последовательном столкновении частиц с ионами молекулярной решётки металлического элемента преобразуется в тёплый тип энергии, или Q, так образуется понятие «тепловая мощность».

Работу тока измеряют с помощью международной системы единиц СИ, применяя к ней джоули (Дж), мощность тока определяют как «ватт» (Вт). Отступая от системы на практике, могут применять в том числе и внесистемные единицы, измеряющие работу тока. Среди них ватт-час (Вт × ч), киловатт-час (сокращённо кВт × ч). Например, 1 Вт × ч обозначает работу тока с удельной мощностью 1 ватт и длительностью времени на один час.

Если электроны движутся по неподвижному проводнику из металла, в этом случае вся полезная работа вырабатываемого тока распределяется на нагревание металлической конструкции, и, исходя из положений закона сохранения энергии, это можно описать формулой Q=A=IUt=I2Rt=(U2/R)*t. Такие соотношения с точностью выражают известный закон Джоуля-Ленца. Исторически он впервые был определён опытным путём учёным Д. Джоулем в середине 19-го века, и в то же время независимо от него ещё одним учёным – Э.Ленцем. Практическое применение тепловая мощность нашла в техническом исполнении с изобретения в 1873 году русским инженером А. Ладыгиным обыкновенной лампы накаливании.

Тепловая мощность тока задействуется в целом ряде электрических приборов и промышленных установок, а именно, в тепловых измерительных приборах, нагревательного типа электрических печках, электросварочной и инвенторной аппаратуре, очень распространены бытовые приборы на электрическом нагревательном эффекте – кипятильники, паяльники, чайники, утюги.

Находит себя тепловой эффект и в пищевой промышленности. С высокой долей использования применяется возможность электроконтактного нагрева, что гарантирует тепловая мощность. Он обуславливается тем, что ток и его тепловая мощность, оказывая влияние на пищевой продукт, который обладает определённой степенью сопротивления, вызывает в нем равномерное разогревание. Можно привести в пример то, как производятся колбасные изделия: через специальный дозатор мясной фарш поступает в металлические формы, стенки которых одновременно служат электродами. Здесь обеспечивается постоянная равномерность нагрева по всей площади и объёму продукта, поддерживается заданная температура, сохраняется оптимальная биологическая ценность пищевого продукта, вместе с этими факторами длительность технологических работ и расход энергии остаются наименьшими.

Удельная тепловая мощность электрического тока (ω), иными словами – количество теплоты, что выделяется в единице объёма за определённую единицу времени, рассчитывается следующим образом. Элементарный цилиндрический объём проводника (dV), с поперечным проводниковым сечением dS, длиной dl, параллельной направлению тока, и сопротивлением составляют уравнения R=p(dl/dS), dV=dSdl.

Согласно определениям закона Джоуля-Ленца, за отведённое время (dt) во взятом нами объёме выделится уровень теплоты, равный dQ=I2Rdt=p(dl/dS)(jdS)2dt=pj2dVdt. В таком случае ω=(dQ)/(dVdt)=pj2 и, применяя здесь закон Ома для установления плотности тока j=γE и соотношение p=1/γ, мы сразу получаем выражение ω=jE= γE2. Оно в дифференциальной форме даёт понятие о законе Джоуля-Ленца.

fb.ru

Страничка эмбеддера » Тепловые расчеты

Все электронные компоненты выделяют тепло, поэтому умение рассчитывать радиаторы так, чтобы не пролетать в прикидках на пару порядков очень полезно любому электронщику.

Тепловые расчеты очень просты и имеют очень много общего с расчетами электронных схем. Вот, посмотрите на обычную задачу теплового расчета, с которой я только что столкнулся

Задача

Нужно выбрать радиатор для 5-вольтового линейного стабилизатора, который питается от 12вольт максимум и выдает 0.5А. Максимальная выделяемая мощность получается (12-5)*0.5 = 3.5Вт

Погружение в теорию

Для того, чтобы не плодить сущностей, люди почесали тыковку и поняли, что тепло очень похоже на электрической ток, и для тепловых расчетов можно использовать обычный закон Ома, только

Напряжение (U) заменяется температурой (T)

Ток (I) заменяется мощностью (P)

Сопротивление заменяется тепловым сопротивлением. Обычное сопротивление имеет размерность Вольт/Ампер, а тепловое – °C/Ватт

В итоге, закон Ома заменяется на свой тепловой аналог:

Небольшой замечание – для того, чтобы обозначить, что имеется ввиду тепловое (а не электрическое) сопротивление, к букве R, дописывают букву тэта:на клавиатуре у меня такой буквы нет, а копировать из таблицы символов лень, поэтому я буду пользоваться просто буквой R.

Продолжаем

Тепло выделяется в кристалле стабилизатора, а наша цель – не допустить его перегрева (не допустить перегрева именно кристалла, а не корпуса, это важно!).

До какой температуры можно нагревать кристалл, написано в даташите:

Обычно, предельную температуру кристалла называют Tj (j = junction = переход – термочувствительные внутренности микросхем в основном состоят из pn переходов. Можно считать, что температура переходов равна температуре кристалла)

Без радиатора

Тепловая схема выглядит очень просто:

Специально для случаев использования корпуса без радиатора, в даташитах пишут тепловое сопротивление кристалл-атмосфера (Rj-a) (что такое j вы уже в курсе, a = ambient = окружающая среда)

Заметьте, что температура “земли” не нулевая, а равняется температуре окружающего воздуха (Ta). Температура воздуха зависит от того, в каких условиях находится радиатор Если стоит на открытом воздухе, то можно положить Ta = 40 °C, а вот, если в закрытой коробке, то температура может быть значительно выше!

Записываем тепловой закон Ома: Tj = P*Rj-a + Ta. Подставляем P = 3.5, Rj-a = 65, получаем Tj = 227.5 + 40 = 267.5 °C. Многовато, однако!

Цепляем радиатор

Тепловая схема нашего примера со стабилизатором на радиаторе становится вот такой:

Rj-c – сопротивление от кристалла до теплоотвода корпуса (c = case = корпус). Дается в даташите. В нашем случае – 5 °C/Вт – из даташита
Rc-r – сопротивление корпус-радиатор. Тут не все так просто. Это сопротивление зависит от того, что находится между корпусом и радиатором. К примеру, силиконовая прокладка имеет коэффициент теплопроводности 1-2 Вт/(м*°C), а паста КПТ-8 – 0.75Вт/(м*°C). Тепловое сопротивление можно получить из коэффициента теплопроводности по формуле:
R = толщина прокладки/(коэффициент теплопроводности * площадь одной стороны прокладки)
Часто Rc-r вообще можно игнорировать. К примеру, в нашем случае (используем корпус TO220, с пастой КПТ-8, средняя глубина пасты, взятая с потолка – 0.05мм). Итого, Rc-r = 0.5 °C/Вт. При мощности 3.5вт, разница температур корпуса стабилизатора и радиатора – 1.75градуса. Это – не много. Для нашего примера, возьмем Rc-r = 2 °C/Вт

Rr-a – тепловое сопротивление между радиатором и атмосферой. Определяется геометрией радиатора, наличием обдува, и кучей других факторов. Этот параметр намного проще измерить, чем посчитать (см в конце статьи). Для примера – Rr-c = 12.5 °C/Вт

Ta = 40°C – тут мы прикинули, что атмосферная температура редко выше, можно взять и 50 градусов, чтобы уж точно было.

Подставляем все эти данные в закон Ома, и получаем Tj = 3.5*(5+2+12.5) + 40 = 108.25 °C

Это значительно меньше, чем предельные 150 °C. Такой радиатор можно использовать. При этом, корпус радиатора будет греться до Tc = 3.5*12.5 + 40 = 83.75 °C. Такая температура уже способна размягчить некоторые пластики, поэтому нужно быть осторожным.

Измерение сопротивления радиатор-атмосфера.

Скорее-всего, у вас уже валяется куча радиаторов, которые можно задействовать. Тепловое сопротивление измеряется очень легко. Это этого нужно сопротивление и источник питания.

Лепим сопротивление на радиатор, используя термопасту:

Подключаем источник питания, и выставляем напряжение так, чтобы на сопротивлении выделялась некая мощность. Лучше, конечно, нагревать радиатор той мощностью, которую он будет рассеивать в конечном устройстве (и в том положении, в котором он будет находиться, это важно!). Я обычно оставляю такую конструкцию на пол часа, чтобы она хорошо прогрелась.

После того, как измерили температуру, можно рассчитать тепловое сопротивление

Rr-a = (T-Ta)/P. К примеру, у меня радиатор нагрелся до 81 градуса, а температура воздуха – 31 градус. таким образом, Rr-a = 50/4 = 12.5 °C/Вт.

Прикидка площади радиатора

В древнем справочнике радиолюбителя приводился график, по которому можно прикинуть площадь радиатора. Вот он:

Работать с ним очень просто. Выбираем перегрев, который хочется получить и смотрим, какая площадь соответствует необходимой мощности при таком перегреве.

К примеру, при мощности 4вт и перегреве 20 градусов, понадобится 250см^2 радиатора. Этот график дает завышенную оценку площади, и не учитывает кучу факторов как то принудительный обдув, геометрия ребер, итп.

bsvi.ru

В 1841 и 1842 года независимо друг от друга английский и русский физики установили зависимость количества тепла от протекания тока в проводнике. Эту зависимость назвали «Закон Джоуля-Ленца». Англичанин установил зависимость на год раньше, чем русский, но название закон получил от фамилий обоих ученных, потому как их исследования были независимы. Закон не носит теоретический характер, но имеет большое практическое значение. И так давайте кратко и понятно узнаем определение закона Джоуля-Ленца и где он применяется.

Формулировка

В реальном проводнике при протекании через него тока выполняется работа против сил трения. Электроны движутся через провод и сталкиваются с другими электронами, атомами и прочими частицами. В результате этого выделяется тепло. Закон Джоуля-Ленца описывает количество тепла, выделяемое при протекании тока через проводник. Оно прямо пропорционально зависит от силы тока, сопротивления и времени протекания.

В интегральной форме Закон Джоуля-Ленца выглядит так:

Сила тока обозначается буквой I и выражается в Амперах, Сопротивление – R в Омах, а время t – в секундах. Единица измерения теплоты Q — Джоуль, чтобы перевести в калории нужно умножить результат на 0,24. При этом 1 калория равна количеству теплоты, которое нужно подвести к чистой воде, чтобы увеличить её температуру на 1 градус.

Такая запись формулы справедлива для участка цепи при последовательном соединении проводников, когда в них протекает одна величина тока, но падает на концах различное напряжение. Произведение силы тока в квадрате на сопротивление равняется мощности. В то же время мощность прямо пропорциональна квадрату напряжения и обратно пропорциональна сопротивлению. Тогда для электрической цепи при параллельном соединении можно Закон Джоуля-Ленца можно записать в виде:

В дифференциальной форме он выглядит следующим образом:

Где j – плотность тока А/см 2 , E – напряженность электрического поля, сигма – удельное сопротивление проводника.

Стоит отметить что для однородного участка цепи сопротивление элементов будет одинаковым. Если в цепи присутствуют проводники с разным сопротивлением возникает ситуация, когда максимальное количество тепла выделяется на том, который имеет самое большое сопротивление, о чем можно сделать вывод, проанализировав формулу Закона Джоуля-Ленца.

Частые вопросы

Как найти время? Здесь имеется в виду период протекания тока через проводник, то есть когда цепь замкнута.

Как найти сопротивление проводника? Для определения сопротивления используют формулу, которую часто называют “рельс”, то есть:

Здесь буквой «Ро» обозначается удельное сопротивление, оно измеряется в Ом*м/см2, l и S это длина и площадь поперечного сечения. При вычислениях метры и сантиметры квадратные сокращаются и остаются Омы.

Удельное сопротивление – это табличная величина и для каждого металла она своя. У меди на порядки меньше, чем у высокоомных сплавов типа вольфрама или нихрома. Для чего это применяется мы рассмотрим ниже.

Перейдем к практике

Закон Джоуля-Ленца имеет большое значение для электротехнических расчетов. В первую очередь вы можете его применить при расчете нагревательных приборов. В качестве нагревательного элемента чаще всего применяется проводник, но не простой (типа меди), а с высоким сопротивлением. Чаще всего это нихром или кантал, фехраль.

Они имеют большое удельное сопротивление. Вы можете использовать и медь, но тогда вы потратите очень много кабеля (сарказм, медь не используют в этих целях). Чтобы рассчитать мощность тепла для нагревательного прибора вам нужно определится, какое тело и в каких объемах вам нужно нагреть, учесть количество требуемой теплоты и за какое время её нужно передать телу. После расчетов и преобразований вы получите сопротивление и силу тока в этой цепи. На основании полученных данных по удельному сопротивлению подбираете материал проводника, его сечение и длину.

Определение тепловой мощности системы воздушного отопления

Система отопления для выполнения возложенной на неё задачи должна обладать определённой тепловой мощностью. Расчётная тепловая мощность системы выявляется в результате составления теплового баланса в обогреваемых помещениях при температуре наружного воздуха tн.р, называемой расчётной, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 tн.р и определяемой для конкретного района строительства по нормам. Расчётная тепловая мощность в течение отопительного сезона используется частично в зависимости от изменения теплопотерь помещений при текущем значении температуры наружного воздуха tн и только при tн.р — полностью.

Изменение текущей теплопотребности на отопление имеет место в течение всего отопительного сезона, поэтому фактическая тепловая мощность системы должна изменяться в широких пределах. Этого можно достичь путём изменения температуры и (или) количества перемещающегося в системе теплоагента. Этот процесс называют эксплуатационным регулированием.

Система отопления предназначена для создания в помещениях здания температурной обстановки, соответствующей комфортной для человека или отвечающей требованиям технологического процесса.

Температурная обстановка в помещении зависит от тепловой мощности системы отопления, а также от расположения воздухонагревателей и конструкции системы воздухораспределения, теплофизических свойств наружных и внутренних ограждений, интенсивности других источников поступления и потерь теплоты. В холодное время года помещение в основном теряет теплоту через наружные ограждения и, в какой-то мере, через внутренние ограждения, отделяющие данное помещение от смежных, имеющих более низкую температуру воздуха. Кроме того, теплота расходуется на нагревание наружного воздуха, который проникает в помещение через неплотности ограждений естественным путем или в процессе работы системы приточной вентиляции, а также материалов, транспортных средств, изделий, которые холодными попадают в помещение снаружи.

В установившемся (стационарном) режиме потери равны поступлениям теплоты. Теплота поступает в помещение от людей, технологического и бытового оборудования, источников искусственного освещения, от нагретых материалов, изделий, в результате воздействия на здание солнечной радиации. В производственных помещениях могут осуществляться технологические процессы, связанные с выделением теплоты (конденсация влаги, химические реакции и пр.). Кроме того, следует учитывать, что в большинстве случаев при проектировании систем отопления и вентиляции закладывается минимально необходимая кратность воздухообмена, предусмотренная соответствующими нормами и правилами, как для производственных, так и для общественных помещений. Это обуславливает необходимость организации приточно-вытяжной системы вентиляции отапливаемых помещений, и, соответственно, увеличивает расчетную тепловую мощность системы.

Учёт всех перечисленных составляющих потерь и поступления теплоты необходим при сведении теплового баланса помещений здания и определении дефицита или избытка теплоты. Наличие дефицита теплоты dQ указывает на необходимость устройства в помещении отопления. Избыток теплоты обычно ассимилируется системой вентиляции. Для определения расчётной тепловой мощности системы отопления Qот составляется баланс расходов теплоты для расчётных условий холодного периода года в виде:

Qот = dQ = Qогр + Qи(вент) ± Qт(быт), где Qогр — потери теплоты через наружные ограждения; Qи(вент) — расход теплоты на нагревание поступающего в помещение наружного воздуха; Qт(быт) — технологические или бытовые выделения или расход теплоты.

Методики расчета отдельных составляющих теплового баланса, входящих в формулу, нормируются СНиП.

Основные теплопотери через ограждения помещения Qогр определяют в зависимости от его площади, приведенного сопротивления теплопередаче ограждения и расчетной разности температуры помещения и снаружи ограждения.

Площадь отдельных ограждений при подсчете потерь теплоты через них должна вычисляться с соблюдением определённых нормами правил обмера. Приведенное сопротивление теплопередаче ограждения или обратная ему величина — коэффициент теплопередачи — принимаются по теплотехническому расчету в соответствии с требованиями СНиП или (например, для окон, дверей) по данным организации-изготовителя.

Расчётная температура помещения обычно задаётся равной расчётной температуре воздуха в помещении tв, принимаемой в зависимости от назначения помещения по СНиП, соответствующим назначению отапливаемого здания.

Под расчётной температурой снаружи ограждения подразумевается температура наружного воздуха tн.р или температура воздуха более холодного помещения при расчёте потерь теплоты через внутренние ограждения.

Как правильно подобрать воздухонагреватель?

Имея необходимые исходные данные и знания, позволяющие производить тепло-технические расчеты, необходимо воспользоваться следующим алгоритмом:

1. Определить величину теплопотерь через ограждающие конструкции.

2. Определить количество тепла, необходимого для нагрева приточного воздуха, с учетом требуемой кратности воздухообмена.

3. Определить количество тепла, выделяемого в помещении (в том числе возвратного при наличии систем рекуперации).

4. Произвести расчет необходимой мощности по приведенной выше формуле.

В случае не возможности самостоятельно провести все необходимые расчеты, или при желании их проверить, необходимо заполнить наш опросный лист и наши специалисты бесплатно произведут для Вас подбор необходимого оборудования.

Примерную зависимость необходимой мощности воздухонагревателя от объемов отапливаемого здания можно увидеть на Графике:

Расчет примерный, дан для территории Челябинской области при следующих условиях:

t наружного воздуха -34 градуса Цельсия

t внутреннего воздуха +16 градусов Цельсия,

Несущая конструкция стены: сэндвич, 150 мм, утеплитель: мин. вата

Система принудительного притока наружного воздуха отсутствует (отопление в режиме полной рециркуляции).

Энергетика. ТЭС и АЭС | Всё о тепловой и атомной энергетике

Энергетика США

Сейчас все более популярные стают солнечные батареи отзывы о которых довольно хорошие и позитивные.

Мало кто задумывается, что в современном обществе огромное значение имеет такой женский аксессуар, как

Энергетика США

Компаний, которые выступают в роли посредника, и открывают своим клиентам доступ к торговле на

Новости ТЭС

Как выбрать входную металлическую дверь? Советы профессионала Начинать ремонт в квартире, купленной на вторичном

Новости ТЭС

Почему не рекомендуется снимать жилье в Екатеренбурге https://etagiekb.ru/realty_rent/ в новостройках. Новостройки— это свежий ремонт,

Галогенные лампы — универсальный источник света с большой яркостью и качественной цветопередачей. Сферы применения

Зарубежные ТЭС

Многие предприятия продолжают усердно работать над усовершенствованием разработки осовремененных приборов для диагностики. Так, например,

Новости

Сегодня интернет открывает невероятно огромные возможности своим пользователям в плане заработка. К примеру, совершать

Как выбрать лучший онлайн-курс английского Решили начать изучать английский онлайн? Хотите, чтобы все ваши

Трансформаторы – это устройства, которые преобразуют электрическую энергию и обычно устанавливаются в общественных зданиях,

ООО “Сервомеханизмы” предлагает технику линейного перемещения, а кроме того все сопутствующие товары – двигатели

Что нужно знать о ленточной библиотеке Объемы информационных данных возрастают в геометрической прогрессии ежеминутно.

Уже давно человечество ведёт поиск альтернативных источников энергии. Одно из самых эффективных изобретений в

Большинство преимуществ Onecoin на фоне остальных криптовалют основаны на том, что их разработчики постарались

В последние годы наша страна активно развивается. Вместе с ней развиваются компании с мировым

Уже многие десятилетия электродуговая сварка остаётся оптимальным способом создания неразборных стальных конструкций. При этом

HangzhouHideaPowerMachineryCo., Ltd или сокращенно Hidea (Хайди) – это один из наибольших создателей моторов для

В сфере энергетики изменения не наступают мгновенно, однако замещение ископаемого топлива уже началось. В

Вроде на дворе уже давно как двадцать первый век, цивилизации развиваются, прогресс мчится паровозом

Благодаря появлению в жизни современного человека мобильного телефона теперь мы всегда можем оставаться на

Что такое бонг и для чего создан этот занимательнейший агрегат, объяснять, вероятно, необходимости

Исследования и опыты электроустановок напряжением до 1000 Вольт В современном мире преимущественное количество техники

Общеизвестным является факт высокой значимости бухгалтерии для успешной работы любой из коммерческих структур в

Свои первые кроссовки компания Найк создала в 1964 году. Но стоит помнить, что задолго

Трубы из керамики представляются под видом глиняного изделия, которое обожжено как снаружи, так и

Что же такое психология? Срочная публикация (журнал ИТпортал) Психология призвана изучать и исследовать определенные

Строительство дома связано сегодня с необходимостью планирования экономичного метода его отопления, все чаще инвесторы

Для того, чтобы начать рисовать нужно купить синтетические кисти. Масляные краски состоят из олифы, которая

Электричество дает большую пользу и удобства в жизни и деятельности человека. Свет – это

Статьи

Много лет назад ученые много думали над тем, каким способом добыть недорогую электроэнергию. И

Тепловая мощность формула расчета и сферы применения

Понять суть этих расчётов в официальных бумагах, не так сложно, как кажется.

Что такое тепловой расчет?

Оценивая теплопотери и степень теплоснабжения, учитываются следующие факторы:

Какой это объект: сколько в нём этажей, наличие угловых комнат, жилой он или производственный и т. д.
Сколько человек будет «обитать» в здании.
Важная деталь это площадь остекления. И размеры кровли, стен, пола, дверей, высота потолков и т. д.
Какова продолжительность отопительного сезона, климатические характеристики региона.
По СНиПам определяют нормы температур, которые должны быть в помещениях.
Толщина стен, перекрытий, выбранные теплоизоляторы и их свойства.

Для чего нужен тепловой расчет?

Как умудрялись обходиться без тепловых расчётов строители прошлого?

Сохранившиеся купеческие дома показывают, что всё делалось просто с запасом: окна поменьше, стены потолще. Получалось тепло, но экономически не выгодно.

Теплотехнический расчёт позволяет строить наиболее оптимально. Материалов берётся ни больше ни меньше, а ровно столько, сколько нужно. Сокращаются габариты строения и расходы на его возведение.

Вычисление точки росы позволяет строить так, чтобы материалы не портились как можно дольше.

Полный расчет теплого водяного пола приведен в этом примере.

Знаете ли вы, что количество секций радиаторов отопления не берется с потолка? Слишком малое их количество приведет к тому, что в доме будет холодно, а чрезмерно больше создаст жару и приведет к чрезмерной сухости воздуха. По ссылке https://4air.ru/sistemy-otopleniya/raschet-sistem-otopleniya/kolichestva-sekcij-radiatorov.html приведены примеры правильного расчета радиаторов.

Расчет тепловой мощности: формула

Рассмотрим формулу и приведем примеры, как произвести расчет для зданий с разным коэффициентом рассеивания.

Vx(дельта)TxK= ккал/ч (тепловая мощность), где:

Первый показатель «V» – объем рассчитываемого помещения,
Дельта «Т» разница температур – это та величина, которая показывает насколько градусов внутри помещения теплее, чем снаружи,
«К» коэффициент рассеивания (его еще называют «коэффициент пропускания тепла»). Величина берется из таблицы. Обычно цифра колеблется от 4 до 0,6.

Примерные величины коэффициента рассеивания для упрощенного расчёта

Если это неутепленный металлопрофиль или доска то «К» будет = 3 – 4 единицы.
Одинарная кирпичная кладка и минимальное утепление – «К» = от 2 до 3-ёх.
Стена в два кирпича, стандартное перекрытие, окна и
двери – «К» = от 1 до 2.
Самый теплый вариант. Стеклопакеты, кирпичные стены с двойным утеплителем и т. п. – «К» = 0,6 – 0,9.

Пример расчета тепловой мощности

Вначале высчитываем кубатуру: 80 х 2,5 = 200 м3. Дом у нас утеплен, но недостаточно – коэффициент рассеивания 1,2.

Подставляем в формулу мощности тепловых потерь цифры и перемножаем:

200 х 62 х 1,2 = 14880 ккал/ч.

Полученные килокалории переводим в киловатты, пользуясь конвертером:

1 кВт = 860 ккал,
14880 ккал = 17302,3 Вт.

Можем посчитать теплопотери в Вт на каждый м2 стен и потолка. Высота потолков известна 2,5 м. Дом 80 м2 – это может быть 8 х 10 м.

Умножаем периметр дома на высоту стен:

Эти данные могут стать основой для расчёта требуемой толщины утеплителя на стены.

Приведем другой пример расчета, он в некоторых моментах сложнее, но более точный.

Формула:

Q = S x (дельта)T / R:

Q– искомая величина теплопотерь дома в Вт,
S– площадь охлаждающих поверхностей в м2,
T– разница температур в градусах Цельсия,
R– тепловое сопротивление материала (м2 х К/Вт) (Метры квадратные умноженные на Кельвин и делёный на Ватт).

«S» в нашем случае = 170 м2, из них 80 м2 потолок и 90 м2 стены,
T = 62 °С,
R– тепловое сопротивление.

R= H/ К.Т. (Н – толщина материала в метрах, К.Т. – коэффициент теплопроводности).

кирпич 0,67,
пенопласт – 0,037,
опилки – 0,065.

Подставляем данные в формулу (R= H/ К.Т.):

R (потолка 30 см толщиной) = 0,3 / 0,065 = 4,6 (м2 х К) / Вт,
R (кирпичной стены 50 см) = 0,5 / 0,67 = 0,7 (м2 х К) / Вт,
R (пенопласт 10 см) = 0,1 / 0,037 = 2,7 (м2 х К) / Вт,
R (стен) = R(кирпич) + R(пенопласт) = 0,7 + 2,7 = 3,4 (м2 х К) / Вт.

Теперь можем приступить к расчету теплопотерь «Q»:

Q для потолка = 80 х 62 / 4,6 = 1078,2 Вт.
Q стен = 90 х 62 / 3,4 = 1641,1 Вт.
Остается сложить 1078,2 + 1641,1 и перевести в кВт, получается (если сразу округлить) 2,7 кВт энергии за 1 час.

Заключение

Расчет тепловой мощности калорифера | Инженеришка.Ру | enginerishka.ru

Приведем пример как выполнить расчет мощности калорифера. Допустим, что необходимо рассчитать тепловую мощность калорифера для воздухоприточной установки при подогреве L_H = 8000 м³/ч воздуха от температуры t_H = — 40 °С до температуры t_BH= 18 °С.

Решение. Процесс нагрева является изобарным. Плотность воздуха при температуре — 40°С.

р_Н= р₀(Т₀/Т_Н) = 1,205 * (273,15 + 20)/(273,15 — 40) = 1,51 кг/м³.

Тепловая мощность калорифера:

Q = (L_Н*р_Н*(i_ВН —i_Н)) / 3600

Q = L_Н*р_Н*С_Р*Δt / 3600 = 8000*1,51*1,005*58 / 3600 = 195,6 кВт.

Тепловая мощность калорифера может быть определена также и по выходным параметрам. Объемная производительность воздухоприточной установки L_BH = 10000 м³/ч, плотность воздуха р_Н= 1,208 кг/м³, тепловая мощность калорифера

Q = L_ВН*р_ВН*С_Р*Δt / 3600 = 10000*1,208*1,005*58 / 3600 = 195,6 кВт.

Чтобы не путаться и не делать ошибок, необходимо помнить, что массовая производительность при подогреве не меняется, т. е. G = L_Н*р_Н = L_ВН*р_ВН.

Вот такой вот расчет мощности калорифера, надуюсь всем понятно.

Расчет мощности обогревателя от Климат в Доме : Полезная информация

Приблизительный расчет мощности обогревателя:

Прежде чем выбирать обогреватель, необходимо рассчитать минимальную тепловую мощность, необходимую для вашего конкретного помещения.

Обычно для приблизительного расчета достаточно объем помещения в кубических метрах разделить на 30. Таким способом обычно и пользуются менеджеры, консультируя покупателей по телефону. Такой расчет позволяет быстро приблизительно прикинуть какая совокупная тепловая мощность может понадобиться для прогрева помещения.

Например, для выбора тепловой пушки в комнату (или офис) площадью 50 м² и высотой потолков 3 м (150 м³) потребуется 5.0 кВт тепловой мощности. Наш расчет выглядит так: 150 / 30 = 5.0

Такой вариант расчетов в основном используется для расчетов дополнительного обогрева в те помещения, где уже есть какое-то отопление и необходимо просто догреть воздух до комфортной температуры.

Однако, такой способ расчета не подойдет для неотапливаемых помещений, а также если необходимо помимо объема помещения учесть разницу температур внутри-снаружи, и конструктивные особенности самого здания (стены, изоляцию и т. п.)

Точный расчет тепловой мощности обогревателя:

Для расчета тепловой мощности, учитывающего дополнительные условия помещения и температурные режимы, используется следующая формула:

V × ΔT × K = ккал/час, или

V × ΔT × K / 860 = кВт, где

V — Объем обогреваемого помещения в кубических метрах;

ΔT — Разница между температурами воздуха внутри и снаружи. Например, если температура воздуха снаружи -5 °C, а необходимая температура внутри помещения +18 °C, то разница температур составляет 23 градуса;

K — Коэффициент теплоизоляции помещения. Он зависит от типа конструкции и изоляции помещения.

K=3.0–4.0 — Упрощенная деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа. Без теплоизоляции.

K=2.0–2.9 — Упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши. Небольшая теплоизоляция.

K=1.0–1.9 — Стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей. Средняя теплоизоляция.

K=0.6–0.9 — Улучшенная конструкция здания, кирпичные стены с двойной изоляцией, небольшое число окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала. Высокая теплоизоляция.

При выборе значения коэффициента теплоизоляции обязательно нужно учитывать старое это здание или новое, т. к. старые здания требуют большего количества тепла для прогрева (соответственно, значение коэффициента должно быть выше).

Для нашего примера, если учесть разницу температур (например, 23 °C) и уточнить коэффициент теплоизоляции (например, у нас старое здание с двойной кирпичной кладкой, возьмем значение 1.9), то расчет необходимой тепловой мощности обогревателя будет выглядеть так:

150 × 23 × 1.9 / 860 = 7.62

Т. е., как видите, уточненный расчет показал, что для прогрева данного конкретного помещения понадобится большая тепловая мощность обогрева, чем была рассчитана по упрощенной формуле.

Подобный способ расчета применим к любым видам теплового оборудования, за исключением, возможно, инфракрасных обогревателей, т. к. там используется принцип ощущаемого тепла. Для любых других видов обогревателей — водяных, электрических, газовых и жидкотопливных, он подходит.

После вычисления необходимой тепловой мощности можно приступать к выбору типа и модели обогревателя.

Как рассчитать выходную мощность в BTU в ваттах

Обновлено 14 декабря 2020 г.

Кевин Бек

«Мощность» – это один из многих терминов, свободно используемых в повседневной речи и имеющий очень конкретное значение в физике. Другие включают силу, массу, энергию, ток – список можно продолжать до бесконечности.

На языке физики мощность – это просто энергия в единицу времени или, альтернативно, работа в единицу времени, поскольку работа и энергия выражаются в одних и тех же единицах – обычно джоулях (Дж), которые являются единицей СИ, или стандартной международной единицей, но также эрг или, в расчетах, где учитывается тепло, калории или БТЕ.Энергия, в свою очередь, является произведением силы и расстояния. Сила, единицей СИ является ньютон, является произведением массы и ускорения.

Но все это просто фон. Иногда вам нужно выразить мощность в терминах тепла, связав эти разные единицы во времени, используя умножение или деление. Пример такого преобразования – ватты в БТЕ.

Основные расчеты

Сила, как уже отмечалось, является произведением массы и ускорения:

F = ma

Здесь, в схеме СИ, сила выражается в ньютонах, масса выражается в килограммах и измеряется ускорение. в метрах на секунду в квадрате, или м / с ².

Когда сила действует на объект и заставляет его двигаться, произведение приложенной силы и расстояния, на которое перемещается объект, является энергией, необходимой для выполнения работы. Единица СИ, джоуль, может быть выражена для упрощения некоторых вычислений как ньютон-метр.

Наконец, выход энергии в единицу времени дает мощность. Снова придерживаясь единиц СИ, джоули, разделенные на секунды, уменьшаются до другой единицы СИ – ватта. Таким образом, 1 ватт (Вт) – это один джоуль энергии, израсходованный в течение одной секунды (1 Дж / с).

Энергия и мощность в повседневном мире

Когда вы сталкиваетесь со ссылкой на мощность, скажем, автомобиля, вы видите официальное заявление о мощности двигателя этой машины. 1 лошадиная сила (л.с.) равна 745,7 Вт. Поскольку мощность автомобилей обычно исчисляется сотнями, вы можете видеть, что для повседневных целей ватт и, в более широком смысле, джоуль – это не очень большое количество мощности или энергии соответственно.

Например, 1 джоуль – это примерно количество энергии, необходимое для подъема 100-граммового (0.1 кг) предмет, например яблоко, на 1 метр вверх против силы тяжести, действующей в направлении, противоположном выполняемой работе.

BTU Output

BTU, сокращенно от британской тепловой единицы, определяется как количество тепла (энергии), необходимое для повышения температуры 1 фунта воды на 1 градус по Фаренгейту. Это усложняет большинство физических задач, где масса измеряется в килограммах (или различных степенях десяти килограммов), а градусы измеряются в градусах Цельсия, также называемых градусами по Цельсию.1 БТЕ соответствует 1055,056 джоулей или, что эквивалентно, 1 БТЕ = 1055,056 ватт-секунды.

Тепловая мощность

Иногда бывает полезно рассчитать тепловыделение от потребляемой мощности в домашних или офисных условиях. Коммунальные предприятия измеряют количество энергии, потребляемой объектом, часто в месяц, в киловатт-часах или кВтч. Помня, что мощность – это энергия в единицу времени, отсюда следует, что энергия – это мощность, умноженная на время. Поставщики коммунальных услуг используют киловатты, умноженные на часы, а не ватты на секунды или джоули в системе СИ, чтобы сделать цифры более удобными.

Наиболее фундаментальное преобразование между измерением, включающим ватты, в частности, кВт · ч, и BTU:

Поскольку единицы измерения ватт и BTU различны, вы должны выбрать временные рамки, в которых эти величины будут соотноситься. Дополнительные примеры см. На связанной странице RapidTables (в разделе «Ресурсы»).

Как рассчитать тепловыделение в ваттах?

Создано 1 февраля 2020 г.

Аджиткумар Ананту Джеякумар

Рассеивание тепла является одним из решающих факторов при проектировании компонентов теплопередачи.Например, мы можем использовать возможности рассеивания тепла для определения эффективности теплообменника.

Используя CFD, как мы можем рассчитать количество тепла, рассеиваемого жидкостью?

Решение

Чтобы определить, сколько тепла жидкость теряет (или получает) через систему, мы можем использовать следующее уравнение:

$$ Q = m C_p \ Delta T \ tag {1} $$

где \ (Q \) (\ (W \)) – тепло, которое жидкость теряет / получает, \ (m \) (\ (\ frac {kg} {s} \)) – массовый расход жидкость, \ (C_p \) (\ (\ frac {J} {кг.K} \)) – удельная теплоемкость жидкости, а \ (\ Delta T \) \ ((K) \) – разница температур между выходом и входом.

В следующем разделе мы покажем, как использовать эту формулу, на примере теплообменника.

Ожидаемый результат

Давайте рассмотрим моделирование сопряженной теплопередачи (CHT) с использованием кожухотрубного теплообменника из рисунка 1:

Рисунок 1: Вода со стороны трубы рассеивает тепло от горячего воздуха в межтрубной зоне теплообменника.

Из уравнения 1 мы знаем, какая информация необходима для расчета теплоотдачи горячей жидкости. Общий массовый расход воздуха \ (m \) и температура воздуха на входе \ (T_ {Inlet} \) предоставляются в качестве граничных условий для моделирования.

Рисунок 2: Если вы используете фиксированное значение или объемный расход на входе, вы также можете рассчитать массовый расход.

На вкладке Материалы мы можем получить удельную теплоемкость \ (C_p \) жидкости:

Рисунок 3: Удельная теплоемкость показывает, сколько тепла необходимо для повышения температуры 1 кг данного вещества на 1 градус Кельвина.

Перед тем, как рассчитать количество тепла, рассеиваемого горячим воздухом, нам необходимо определить температуру воздуха на выходе. Чтобы получить эту информацию, мы можем установить контроль результатов Среднее значение площади для воздуховыпускного отверстия и запустить моделирование CHT.

Рисунок 4: С помощью элемента управления средним результатом по площади мы можем быстро получить все параметры для конкретных лиц.

Используя уравнение 1 в качестве эталона, общее количество тепла, рассеиваемого (\ (Q \)) от горячего воздуха в этом примере, составляет:

$$ Q = 0.21 \ times 1004 \ times (335,58 \ – 573,15) = \ – 50089 \ W \ tag {2} $$

Обратите внимание, что значение \ (Q \) в уравнении 2 отрицательно, поскольку горячий воздух теряет тепло через систему.

Если вы хотите узнать больше о теплообменниках, ознакомьтесь с этим пошаговым руководством.

Если ни одно из приведенных выше предложений не помогло решить вашу проблему, опубликуйте вопрос на нашем форуме или свяжитесь с нами.

Расчет необходимой тепловой мощности

Какая тепловая мощность вам нужна для ваших комнат? Вы можете определить это просто и удобно с помощью нашего калькулятора теплопроизводительности.И самое лучшее: требуется очень мало информации – например, указать объем помещения, ожидаемую разницу температур и степень теплоизоляции помещения или здания. Чтобы вы могли самостоятельно проследить расчет, ниже перечислены все важные аспекты расчета тепловой мощности.

Эта информация необходима для расчета необходимой тепловой мощности

Какая комнатная температура вам нужна?
Какова текущая или ожидаемая минимальная наружная температура?
Каков общий объем отапливаемого помещения?
Каков средний коэффициент теплопередачи здания (коэффициент теплопередачи)? Пожалуйста, обратитесь к следующему списку, чтобы найти это U-значение.

Список значений теплопроводности для отопления здания

Очень высокая изоляция (стандарт современного пассивного дома) U = 0,2
Высокая теплоизоляция (современные энергосберегающие дома) U = 0,5
Хорошая изоляция (обычные новостройки по состоянию на 1984 г.) U = 1,2
Плохая теплоизоляция (старые здания) U = 3,0
Нет или почти нет теплоизоляции (палатки) U = 4,0

Расчет тепловой мощности для помещений до 1000 м³

Общая тепловая мощность для небольших помещений до 1000 м³ рассчитывается по формуле:

Объем помещения (Q) x значение U x разница температур = тепловая мощность в ккал

Пример расчета:

объем помещения (Q): 1000 м³
Плохая изоляция (U): 3.0
Наружная температура: -5 ° C
Желаемая температура в помещении: +12 ° C
Разница температур: 17 ° C

Результат для этого примера:
1000 м³ x 3,0 x 17 ° C = 51000 ккал

Преобразование из ккал в ватты: (1 ккал = 1,16 Вт = 4 БТЕ / час)

51000 ккал x 1,16 = 59 160 Вт

Расчет тепловой мощности для помещений от 1000 м³

Вы можете легко узнать общую требуемую тепловую мощность для больших помещений от 1000 м³ и выше на следующей диаграмме.

Пример чтения:

Для обогрева помещения объемом 5000 м³ при средней наружной температуре -5 ° C на 17 ° C до желаемой комнатной температуры 12 ° C вам потребуется прибл. 23 Вт / м³.

Общая потребность в тепле в этом примере считывания составляет 5.000 x 23 Вт = 115000 Вт = 115 кВт

Указанные значения основаны на требованиях к мощности для временного обогрева с нормальной изоляцией и минимальной наружной температурой -5 ° C.

Юридическая информация / отказ от ответственности:

Эта информация была составлена исходя из наших знаний и убеждений, но она не заменяет консультации профессионального специалиста. Свяжитесь с нашими экспертами-консультантами, чтобы рассчитать фактическую потребность в тепле. Все результаты расчета являются приблизительными. Trotec GmbH и TKL GmbH не несут ответственности за косвенный ущерб любого рода. Пользователь несет ответственность за любое использование этого продукта на свой страх и риск.Также применяются наши Общие положения и условия.

Будем рады Вас проконсультировать! Ваш контакт с Trotec.

Мы рады быть в вашем распоряжении для необязательной консультации. Наша специализированная сервисная команда проанализирует ваши индивидуальные требования и предложит оптимальное решение для отопления. Благодаря нашему многолетнему опыту мы всегда можем подобрать для вас оптимальную комбинацию устройств – с лучшими характеристиками по самой доступной цене.

Просто позвоните в нашу команду экспертов для покупки по телефону +49 2452 962-400 или для аренды по телефону +49 2452 962-160 или воспользуйтесь нашей формой для связи .Мы проконсультируем вас по выбору и ответим на ваши вопросы по всем темам, связанным с отоплением. Команда Trotec с нетерпением ждет вашего ответа!

Обзор руководства Trotec «Отопление»

1/10 Масляные обогреватели прямого действия – могут использоваться в хорошо вентилируемых помещениях и закрытых открытых площадках

2/10 Прямые инфракрасные нагреватели масла – точно направленное инфракрасное тепловое излучение

3/10 Маслонагреватели дымохода (косвенные нагреватели масла ) – теплоотвод без выхлопных газов для внутреннего использования

4/10 Газовые тепловентиляторы – доступное тепло для хорошо вентилируемых помещений

5/10 Электрические вентиляторы горячего воздуха – удобный, безопасный, чистый и быстрый нагрев

6/10 Инфракрасные лучистые обогреватели – нагрейте там, где это необходимо, без времени на прогрев

7/10 Быстрое сравнение – какой тип отопления для какой цели?

8/10 HEATBOX – экономия энергии до 70% при обогреве палаток и холлов

9/10 Обогреватели вне дома – решения от Trotec

10/10 Расчет необходимой тепловой мощности – онлайн-калькулятор тепловой мощности от Trotec

Тепловые потери или тепловые потери

Тепловые потери или тепловыделение

Подобно тому, как человеческое тело имеет процессы теплообмена с окружающей средой, здание можно рассматривать как определенную единицу, и можно исследовать его процессы теплообмена с окружающей средой.Тепловая энергия имеет тенденцию распределяться равномерно, пока не будет достигнуто идеально рассеянное однородное тепловое поле. Тепло имеет тенденцию течь от более высоких температур к зонам с более низкими температурами за счет теплопроводности, конвекции и излучения. Скорость теплового потока в любой из этих трех форм определяется разницей температур между двумя рассматриваемыми зонами или областями. Чем больше разница температур, тем выше скорость теплового потока.

Приведенные ниже уравнения и методы расчетов действительны только в том случае, если температура на улице и в помещении постоянна.Такие статические условия не встречаются в природе, и поэтому предположение об установившихся условиях является упрощением. Расчеты, основанные на предположениях об установившемся состоянии, полезны для определения максимальной скорости потери или увеличения тепла, а также для определения нагрузки охлаждения или нагрева для механических установок.

На рисунке показано следующее: Qi + Qs + – Qc + – Qv + – Qm -Qe = 0

Тепловой баланс, то есть существующее тепловое состояние сохраняется, если сумма приведенного выше уравнения равна нулю.Если сумма этого уравнения меньше нуля (отрицательная), в здании будет охлаждаться, а если больше нуля, температура в здании повысится.

Тепло может проводиться через стены внутрь или наружу, скорость которого обозначается Qc (конвективная и лучистая составляющие при передаче одного и того же тепла на поверхностях включаются в термин «коэффициент пропускания»).
Qc = U * A * ΔT
Где,
U = коэффициент пропускания (Вт / м ² K)
= 1 / Rt
= 1 / (Rso + ∑Rn + Rsi)
Rt = полное полное сопротивление элемента (м ² K / Вт)
Rn = сопротивление n-го материала в композитном элементе (м ² K / Вт)
Rso и Rsi – сопротивление внешней и внутренней поверхности соответственно (м ² K / Вт)
A = площадь поверхности, через которую проходит тепло (м ²)
ΔT = разница температур между теплом и холодные стороны материала (К).
В качестве примера предположим, что у стены коэффициент теплопроводности составляет 4,5 Вт / м² K, а площадь поверхности – 10 м². Если внешняя температура составляла 30 ° C, а внутри – 25 ° C, мы могли бы рассчитать общий приток тепла за счет теплопроводности через стену следующим образом:
Q = U * A * ΔT = 4,5 х 10,0 х (30-25) = 225 Вт
где:
Q = результирующий тепловой поток (Вт)
A = площадь поверхности, через которую проходит тепло (м²)
ΔT = разница температур между теплой и холодной сторонами материала (K), а
R = тепловое сопротивление на единицу площади куска материала (м²K / Вт).
Эффекты солнечного излучения на непрозрачных поверхностях могут быть включены в вышесказанное с использованием концепции температуры зольного воздуха, но через прозрачные поверхности (окна) приток солнечного тепла должен быть обозначен отдельно и обозначен Qs.
Qs = A * I * θ
Где,
A = площадь поверхности, через которую проходит тепло (м²)
I = плотность теплового потока излучения (Вт / м²)
θ = коэффициент усиления солнечного света оконным стеклом.
Теплообмен может происходить в любом направлении при движении воздуха, т. Е. При вентиляции; и скорость обозначается как Qv.
Qv = 1300 * V * ΔT
Где,
1300 = объемная удельная теплоемкость воздуха (Дж / м3 ° C)
V = скорость вентиляции (м3 / с)
θT = разница температур (° C)
Если указано количество воздухообменов в час (N), то интенсивность вентиляции
V = (Н * объем помещения) / 3600
(3600 – количество секунд в часе)
Из-за тепловыделения человеческих тел, двигателей ламп и бытовых приборов может возникать внутреннее тепловыделение.Это можно обозначить как Ци.
Люди:
Сидение, умеренное движение = 130-160 Вт
Ходьба, подъем, толкание = 290-410 Вт
Длительная работа = 500-700 Вт.
В таких зданиях, как офисные здания, коммерческие магазины, торговые центры, развлекательные залы и т. Д., Большая часть проблем с перегревом летом может быть вызвана теплом, производимым оборудованием, или высоким уровнем искусственного освещения. Когда есть большое количество пассажиров или клиентов, их метаболическое тепло также может усугубить проблему.В жилых домах потребности в охлаждении значительно ниже. Основными причинами являются отсутствие крупного оборудования и относительная простота применения стратегий естественного охлаждения, таких как вентиляция и затенение.
Использование энергоэффективного освещения, бытовой техники и оргтехники снижает нагрузку на охлаждение. Котлы и резервуары для горячей воды должны быть тщательно изолированы. Таким образом не только повышается их энергоэффективность, но и сводится к минимуму тепловой поток во внутренние помещения.Электрические приборы и оборудование следует размещать в помещениях здания, откуда относительно легко будет отводить тепло, выделяемое посредством естественной вентиляции.
Может происходить преднамеренный ввод или отвод тепла (нагрев или охлаждение) с использованием какой-либо формы внешнего источника энергии. Скорость теплового потока таких механических регуляторов обозначается Qm. Скорость теплового потока механических систем определяется намерением проектировщика и может контролироваться сознательно.Таким образом, ее можно рассматривать как зависимую переменную в уравнении, т.е. ее можно скорректировать в соответствии с балансом других факторов.
Если испарение происходит на поверхности здания (например, бассейн на крыше) или внутри здания (человеческий пот или вода в фонтане), пары удаляются, это вызывает охлаждающий эффект, скорость которого обозначается как Qe.

Qe = 666 * кг / час
В качестве скрытой теплоты испарения воды при температуре около 20 ° C ~ 2400 кДж / кг
2400000 Дж / ч = 2400000 Дж / 3600 с = 666 Вт

Управление теплообменником и расчет БТЕ

Обзор

Цифровой индикаторный контроллер US1000-11 может быть запрограммирован на выполнение двух функций: контроллера температуры теплообменника и калькулятора BTU.Зачем выполнять обе функции?

Контроль температуры используется для поддержания постоянной температуры продукта на нагнетательной стороне теплообменника. На входе установлен расходомер, который выполняет прямую связь, компенсируя изменения спроса и обеспечивая оптимальный контроль температуры на выходе.

Расчет BTU выполняется путем размещения элементов температуры как на впускном, так и на выпускном трубопроводе теплообменника. Используя разницу этих двух температур и умножая на расход, получается расчет в BTU.Это может быть использовано для выявления возможных загрязнений или накипи, снижающих эффективность теплообменника. Кроме того, если отдельные операционные блоки «заряжаются» за свое энергопотребление, они становятся более экономичными и экономичными.

Контроль температуры продукта

Температура на выходе из теплообменника является переменной процесса (PV). Это вход ПИД-регулятора с обратной связью. Поток продукта измеряется, и сигнал передается на US1000 в качестве входного сигнала прямой связи.По мере увеличения или уменьшения потока управляющий выход клапана теплоносителя изменяется в соответствии с этим изменением потока, и может быть достигнуто оптимальное регулирование температуры. См. Диаграмму выше.

Расчет BTU

Британская тепловая единица (BTU) является общепринятой единицей измерения теплопередачи. BTU определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на 1 ° F. Уравнение теплопередачи в жидкость выглядит следующим образом:

Q = W (T2-T1) Cp

Q = Теплопередача за единицу времени (БТЕ / час)
Вт = Массовый расход (фунт / час)
T2 = Температура на выходе (° F)
T1 = Температура на входе (° F)
Cp = Удельная теплоемкость (1.0 БТЕ / фунт для воды)

US1000-11 имеет пользовательские вычислительные возможности с использованием библиотеки функциональных блоков. В приведенном выше уравнении блок вычитания определяет ΔT входов температуры. Блок умножения используется для определения произведения потока продукта и ΔT. Для этого результата можно использовать другой блок умножения, если удельная теплоемкость отличается от 1,0 БТЕ / фунт (воды).

БТЕ могут отображаться на определяемом пользователем дисплее US1000-11 как мгновенная скорость передачи БТЕ.Кроме того, эти данные BTU могут быть повторно переданы в виде сигнала 4-20 мА на записывающее устройство. Данные BTU можно использовать для:

Определяет счет для пользователя теплообменника. Это может обеспечить справедливый метод распределения затрат на электроэнергию.
Уменьшение скорости передачи БТЕ может указывать на образование накипи на трубках поверхности теплообменника. Запись этих данных может дать рекомендации по профилактическому обслуживанию для очистки теплообменника до того, как может произойти сбой.

Сводка

Цифровой контурный контроллер US1000-11 был разработан как высокопроизводительный ПИД-регулятор.Его универсальный дизайн позволяет настраивать многочисленные приложения для управления технологическими процессами с использованием одной и той же аппаратной платформы. Возможности пользовательских вычислений позволяют выполнять специальные вычисления, например скорость передачи BTU, как описано здесь.

3.12: Расчет энергоемкости и теплоемкости

Цели обучения

Для связи теплопередачи с изменением температуры.

Тепло – знакомое проявление передачи энергии. Когда мы прикасаемся к горячему объекту, энергия перетекает от горячего объекта к нашим пальцам, и мы воспринимаем эту поступающую энергию как «горячий» объект.И наоборот, когда мы держим кубик льда в ладонях, энергия перетекает из руки в кубик льда, и мы воспринимаем эту потерю энергии как «холод». В обоих случаях температура объекта отличается от температуры нашей руки, поэтому мы можем сделать вывод, что разница температур является основной причиной теплопередачи.

Удельную теплоемкость вещества можно использовать для расчета изменения температуры, которому подвергнется данное вещество при нагревании или охлаждении. Уравнение, связывающее тепло \ (\ left (q \ right) \) с удельной теплоемкостью \ (\ left (c_p \ right) \), массой \ (\ left (m \ right) \) и изменением температуры \ (\ left (\ Delta T \ right) \) показан ниже.\text{o} \text{C} \right)\)”> 0.233

Направление теплового потока не показано в heat = mc Δ T . Если энергия поступает в объект, общая энергия объекта увеличивается, и значения тепла Δ T положительны. Если энергия исходит из объекта, общая энергия объекта уменьшается, а значения тепла и Δ T отрицательны.

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

A \ (15.0 \: \ text {g} \) кусок металлического кадмия поглощает \ (134 \: \ text {J} \) тепла, поднимаясь из \ (24.\ text {o} \ text {C} \]

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Какое количество тепла передается при нагревании блока металлического железа весом 150,0 г с 25,0 ° C до 73,3 ° C? Какое направление теплового потока?

Раствор

Мы можем использовать heat = mc Δ T , чтобы определить количество тепла, но сначала нам нужно определить Δ T . Поскольку конечная температура утюга составляет 73,3 ° C, а начальная температура составляет 25,0 ° C, Δ T составляет:

Δ T = T _{конечный} – T _{начальный} = 73.\ circ C) = 782 \: cal} \]

Обратите внимание, как единицы измерения грамм и ° C отменяются алгебраически, оставляя только единицу калорий, которая является единицей тепла. Поскольку температура железа увеличивается, энергия (в виде тепла) должна течь в металл .

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Какое количество тепла передается при охлаждении блока металлического алюминия массой 295,5 г с 128,0 ° C до 22,5 ° C? Какое направление теплового потока?

Ответ: Тепло уходит из алюминиевого блока.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Образец красновато-коричневого металла массой 10,3 г выделил 71,7 кал тепла при снижении его температуры с 97,5 ° C до 22,0 ° C. Какова удельная теплоемкость металла? Можете ли вы идентифицировать металл по данным в Таблице \ (\ PageIndex {1} \)?

Раствор

Вопрос дает нам тепло, конечную и начальную температуры и массу образца. Значение Δ T составляет:

Δ T = T _{конечный} – T _{начальный} = 22.\ circ C)}} \)

c = 0,0923 кал / г • ° C

Это значение удельной теплоемкости очень близко к значению, приведенному для меди в таблице 7.3.

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)

Кристалл хлорида натрия (NaCl) массой 10,7 г имеет начальную температуру 37,0 ° C. Какова конечная температура кристалла, если на него было подано 147 кал тепла?

Ответ

Сводка

Проиллюстрированы расчеты удельной теплоемкости.

Материалы и авторство

Эта страница была создана на основе содержимого следующими участниками и отредактирована (тематически или всесторонне) командой разработчиков LibreTexts в соответствии со стилем, представлением и качеством платформы:

Преобразование тепловых и охлаждающих нагрузок в воздушный поток – Физика

Когда вы приступаете к проекту по изучению строительных наук, первое, с чем вы сталкиваетесь, – это концепция нагревательных и охлаждающих нагрузок.Они есть в каждом здании. (Да, даже в проектах пассивного дома.) Вот почему мы выполняем расчет тепловой и охлаждающей нагрузки. Мы вводим все детали здания, устанавливаем проектные условия и получаем нагрузку на отопление и охлаждение для каждой комнаты в здании. Здесь, в США, мы все еще используем те устаревшие единицы, которые дают британские тепловые единицы в час (БТЕ / час) для нагрузок. В большинстве стран мира результат измеряется в ваттах или киловаттах.

Но что тогда? Мы не просто включаем кран BTU.Обычно мы перемещаем эти БТЕ в комнаты дома с жидкостью, такой как воздух или вода, и из них. Итак, как мы узнаем, сколько кубических футов в минуту (кубических футов в минуту) воздуха даст нам правильное количество БТЕ в час? Сегодня мы поговорим об этой связи между BTU / hr и CFM. (Я собираюсь оставить обсуждение использования воды для распределения тепла своим друзьям в области гидроники, но это аналогично тому, что я объясняю ниже.)

Прежде чем мы начнем, позвольте мне отметить, что впереди еще немного математики.Это действительно не так уж и плохо, и если вы сможете следовать по тексту, вы лучше поймете физику, лежащую в основе перемещения тепла с воздухом. Если после слова «математика» вы уже задыхаетесь, можете перейти к разделу «Выводы».

Сколько тепла может удерживать воздух?

Материя – довольно интересная штука. Он обладает множеством интересных свойств, которые веками скрывали ученых в лабораториях. (Я слышал, что Галилей все еще трудится в подвале Пизанской башни.) Когда говорят о способности воздуха удерживать тепло, соответствующее свойство называется – вы не поверите – теплоемкостью. Ага. Это термин, который я иногда упоминал в этом пространстве, но так и не дал точного определения, так что давайте займемся этим сегодня.

Теплоемкость – это своего рода КПД. Это соотношение цены и качества. При эффективности уравнение выводится поверх ввода. Теплоемкость – это отношение добавленного или отведенного тепла к изменению температуры. Вот уравнение:

Если мы добавим определенное количество тепла (измеряемое в БТЕ) к определенному количеству вещества (в нашем случае воздух), мы получим определенное изменение температуры.Это уравнение говорит нам, что отношение этих двух величин является мерой того, сколько тепла может удерживать вещество. Если мы получим вдвое меньшее изменение температуры при заданном количестве добавленного тепла, этот материал будет иметь вдвое большую теплоемкость. Таким образом, это количество, теплоемкость, является важным свойством материалов для всех, кто интересуется энергоэффективностью или обогревом и охлаждением.

Обычно легче говорить об удельной теплоемкости, потому что Q в приведенном выше уравнении будет меняться с разным количеством воздуха, представляющего здесь интерес.Разделив правую часть приведенного выше уравнения на массу воздуха, мы получим удельную теплоемкость. Если мы немного изменим порядок, используя магию алгебры, мы получим уравнение, которое вы можете вспомнить из средней школы или колледжа. (Он появляется на вводных курсах как физики, так и химии.) Вот он:

Знакомо? Если нет, подождите еще немного, и я покажу вам уравнение, которое вы, возможно, видели раньше.

Следующим шагом будет небольшое преобразование массового члена.Когда мы имеем дело с жидкостями, обычно легче работать с плотностью, которая равна массе, разделенной на объем. Поэтому мы заменяем термин м выше на плотность (греческая буква ро, ρ ), умноженная на объем ( V ). Вот как теперь выглядит наше уравнение:

Неважно, вызывает ли у вас гипервентиляцию математика или нет, давайте сделаем шаг назад и вспомним, куда мы сейчас идем. Первоначальный вопрос заключался в том, как мы измеряем тепловые и охлаждающие нагрузки в БТЕ / час и определяем, какой расход воздуха нам нужен в кубических футов в минуту.Теперь у нас есть член в уравнении для объема, а куб.фут / мин – это просто объем во времени. Одна из замечательных особенностей алгебры заключается в том, что мы можем делить (или умножать) обе части уравнения на одно и то же. Фактически, это приветствуется!

Итак, давайте разделим обе части приведенного выше уравнения на время. Слева мы получаем Q / t , что подводит нас к BTU / час, которые мы обсуждали. Справа объем V , разделенный на время, дает нам кубические футы в минуту. Конечно, чтобы получить БТЕ в час с одной стороны и кубических футов в минуту с другой, нам нужно добавить коэффициент 60.Идет по правой стороне.

Также на правой стороне у нас есть ρc , плотность воздуха, умноженная на удельную теплоемкость воздуха (при постоянном давлении, но это другое обсуждение). Плотность и удельная теплоемкость – это всего лишь два числа, которые мы можем умножить, и для ясности мы говорим о воздухе на уровне моря и температуре, близкой к комнатной. Вы не можете использовать это уравнение внизу, высоко в горах или при температурах далеко от воздуха, которым вы дышите прямо сейчас. Когда мы умножаем плотность (0,075) на удельную теплоемкость (0.24), а также на 60, получаем 1,08. Окончательное уравнение выглядит так:

Это уравнение, которое, как я сказал, вы, возможно, видели раньше. Его преподают в программах HVAC и классах BPI, а также в других местах. Если мы изменим это уравнение, чтобы получить поток воздуха слева, мы получим:

И вот оно. Как только мы узнаем, сколько тепла нужно подавать или отводить в комнату, мы можем сделать простой расчет, чтобы узнать, сколько кубических футов в минуту воздушного потока нам нужно.Конечно, необходимая нам CFM будет зависеть от местоположения. Как я сказал выше, нельзя просто везде использовать 1.08. И нам также нужно знать, насколько изменяется температура воздуха, когда он проходит через печь или воздухообрабатывающий агрегат, ΔT в приведенных выше уравнениях.

Это все?

Я знаю, о чем сейчас думают некоторые из вас. Вы смотрите на все, что я сделал выше, и говорите себе, что это разумно. И вы совершенно правы. Приведенные выше уравнения относятся только к явному теплу, добавляемому к воздуху или удаляемому из него.Он не включает скрытую теплоту кондиционирования воздуха, которая занимается удалением влаги.

Мы могли бы вернуться к началу и провести аналогичный процесс для отвода скрытой теплоты. Черт возьми, мы могли бы пойти еще дальше и поговорить о частной производной энтальпии по температуре. Но как насчет того, чтобы избавить вас от этих подробностей и дать ответ сразу. Вот аналогичное уравнение для общего тепла (явное плюс скрытое):

Снова сделав небольшую магию алгебры, мы получим уравнение охлаждения cfm:

Единственное, что здесь нового – это переменная Δw .Это представляет собой изменение соотношения влажности, а индекс гр относится к зернам. Коэффициент влажности (часто ошибочно называемый абсолютной влажностью) является одной из основных переменных на психрометрической диаграмме и измеряется в зернах водяного пара на фунт сухого воздуха. Зерно – это странный способ говорить о массе водяного пара, когда один фунт (масса) воздуха эквивалентен 7000 гран.

В основном, Δw измеряет изменение количества водяного пара в воздухе, проходящем через кондиционер, когда часть его конденсируется на холодном змеевике испарителя.Когда воздух проходит над холодным змеевиком испарителя, происходят две вещи. Температура воздуха падает ( ΔT ), и концентрация водяного пара в воздухе также падает ( Δw ) по мере того, как водяной пар конденсируется на змеевике. Оба эти изменения являются частью охлаждающей способности единицы оборудования.

Выводы

Если вы запутались в математике наверху и прыгнули сюда, позвольте мне посмотреть, смогу ли я немного подытожить для вас. Я начал с изучения физики воздушного потока и тепла.Все это было основано на определении теплоемкости, которая является мерой того, насколько сильно изменяется температура материала при заданном количестве добавленного или удаленного тепла. Это привело к паре уравнений, которые связывают три переменные: БТЕ / час, куб.фут / мин и ΔT. В уравнении тоже есть число (1,08), и хотя оно выглядит как константа, это не так. Вы должны не забыть отрегулировать его, если плотность воздуха отличается от плотности воздуха на уровне моря при комнатной температуре. (Теплоемкость тоже может варьироваться, но для того, что мы здесь делаем, вам придется регулировать в основном плотность.)

Затем я показал, что эти два уравнения предназначены только для явного тепла; то есть тепло, вызывающее изменения температуры. Если у вас влажный воздух (а кто этого не хочет!) И вы его охлаждаете, вы также должны учитывать тепло, необходимое для удаления водяного пара из воздушного потока путем его конденсации на змеевике холодного кондиционера. Это привело нас ко второй паре уравнений, которая включает эту теплоту, скрытую теплоту.

Если бы нам пришлось начинать с первых принципов и применять всю физику каждый раз, когда мы проектируем систему отопления и кондиционирования воздуха, мы бы, вероятно, просто сидели у костра зимой или обмахивались листьями пальмы летом.Вместо этого у нас есть процедуры для получения результатов расчета нагрузки и получения нужного оборудования, которое перемещает нужное количество воздуха с нужным количеством БТЕ. Это инженерная сторона.

Итак, у вас есть ответ на исходный вопрос. Мы знаем, как перейти от тепловой или охлаждающей нагрузки в БТЕ / ч до кубических футов в минуту воздушного потока, необходимого для удовлетворения нагрузки. В основе этого – чистая физика. Процесс проектирования – это инженерия, и это тема одной из будущих статей.

Статьи по теме

Тепло – вещь лишняя!

3 причины, по которым ваш 3-тонный кондиционер на самом деле не 3 тонны

Психрометрия – непостижимая таблица или путь к пониманию?

Магия холода, часть 2 – Принципы промежуточного кондиционирования воздуха

ПРИМЕЧАНИЕ: Комментарии модерируются.Ваш комментарий не появится ниже, пока не будет одобрен.

Промышленная вентиляция в Москве строительство монтаж в Подольске

Расчет тепловой мощности обогревателя, тепловой пушки, тепловентилятора. Быстрый подбор мощности.

Как найти количество теплоты в электрической цепи. Закон джоуля-ленца. Выбор проводов для цепей

Определение закона Джоуля – Ленца

Применение и практическое значение закона Джоуля – Ленца

Расчеты потерь электроэнергии в линиях электропередач

Работа закона Джоуля – Ленца в быту

Полезная тепловая работа электрического тока

Определение закона и формула

Физический смысл закона Джоуля – Ленца

Область применения

Написать комментарий

Тепловая мощность – формула расчета

Что такое тепловой расчет?

Для чего нужен тепловой расчет?

Расчет тепловой мощности: формула

Примерные величины коэффициента рассеивания для упрощенного расчёта

Пример расчета тепловой мощности

Заключение

Видео на тему

13 Тепловой расчет

Тепловая мощность электрического тока и ее практическое применение

Страничка эмбеддера » Тепловые расчеты

Задача

Погружение в теорию

Продолжаем

Без радиатора

Цепляем радиатор

Измерение сопротивления радиатор-атмосфера.

Прикидка площади радиатора

Формулировка

Частые вопросы

Перейдем к практике

Определение тепловой мощности системы воздушного отопления

Энергетика. ТЭС и АЭС | Всё о тепловой и атомной энергетике

Тепловая мощность формула расчета и сферы применения

Что такое тепловой расчет?

Для чего нужен тепловой расчет?

Расчет тепловой мощности: формула

Примерные величины коэффициента рассеивания для упрощенного расчёта

Пример расчета тепловой мощности

Заключение

Расчет тепловой мощности калорифера | Инженеришка.Ру | enginerishka.ru

Расчет мощности обогревателя от Климат в Доме : Полезная информация

Приблизительный расчет мощности обогревателя:

Точный расчет тепловой мощности обогревателя:

Как рассчитать выходную мощность в BTU в ваттах

Основные расчеты

Энергия и мощность в повседневном мире

BTU Output

Тепловая мощность

Как рассчитать тепловыделение в ваттах?

Решение

Ожидаемый результат

Расчет необходимой тепловой мощности

Тепловые потери или тепловые потери

Тепловые потери или тепловыделение

Управление теплообменником и расчет БТЕ

Обзор

Контроль температуры продукта

Расчет BTU

Сводка

3.12: Расчет энергоемкости и теплоемкости

Сводка

Материалы и авторство

Преобразование тепловых и охлаждающих нагрузок в воздушный поток – Физика

Сколько тепла может удерживать воздух?

Это все?

Выводы

Вам может понравится

Инфракрасный элемент вольт: Нагревательный элемент 220 Вольт купить в Москве с доставкой по России, нагревательные элементы на 220 Вольт в наличии и на заказ

Короед технология нанесения: Технология нанесения штукатурки «короед»: этапы выполнения работ

Элементы пластиковых труб: Какие бывают виды фитингов для полипропиленовых труб, их применение и назначение

Добавить комментарий Отменить ответ