ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКА ОТОПЛИТЕЛНА ИНСТАЛАЦИЯ
1.1 Топлинно изчисление на нагревателните елементи
Задачата за термично изчисление на блока от нагревателни елементи включва определяне на броя на нагревателните елементи в блока и действителната температура на повърхността на нагревателния елемент. Резултатите от термичното изчисление се използват за прецизиране на конструктивните параметри на блока.
Задачата за изчисление е дадена в Приложение 1.
Мощността на един нагревателен елемент се определя въз основа на мощността на нагревателя
Да се
Броят на нагревателните елементи z се приема като кратно на 3, а мощността на един нагревателен елемент не трябва да надвишава 3 ... 4 kW. Нагревателният елемент се избира според паспортните данни (Приложение 1).
По дизайн блоковете се отличават с коридор и шахматно разположение на нагревателните елементи (Фигура 1.1).
-
а) б) а - оформление на коридора; б - оформление на шах. Фигура 1.1 - Схема на оформление на блока от нагревателни елементи
За първия ред нагреватели на сглобения нагревателен блок трябва да бъде изпълнено следното условие:
О
където тн1 - действителна средна температура на повърхността на нагревателите от първия ред, oC; Пм1 е общата мощност на нагревателите от първия ред, W; ср— среден коефициент на топлопреминаване, W/(m2оС); Фт1 - обща площ на топлоотделящата повърхност на нагревателите от първия ред, m2; тv - температура на въздушния поток след нагревателя, °C.
Общата мощност и общата площ на нагревателите се определят от параметрите на избраните нагревателни елементи по формулите
, , (1.3)
където к - броят на нагревателните елементи в ред, бр; Пт, Фт - съответно мощност, W и площ, m2, на един нагревателен елемент.
Повърхностна площ на оребрения нагревателен елемент
, (1.4)
където д е диаметърът на нагревателния елемент, m; ла – активна дължина на нагревателния елемент, m; зР е височината на реброто, m; а - стъпка на перките, m
За снопове напречно обтекаеми тръби трябва да се вземе предвид средният коефициент на топлопреминаване ср, тъй като условията за пренос на топлина от отделни редове нагреватели са различни и се определят от турбулентността на въздушния поток. Преносът на топлина на първия и втория ред тръби е по-малък от този на третия ред. Ако топлопреминаването на третия ред нагревателни елементи се приеме като единица, тогава топлопреносът на първия ред ще бъде около 0,6, втория - около 0,7 в стъпаловидни снопове и около 0,9 - в линията от топлопреминаването от третия ред. За всички редове след третия ред коефициентът на топлопреминаване може да се счита за непроменен и равен на топлопреминаването на третия ред.
Коефициентът на топлопреминаване на нагревателния елемент се определя от емпиричния израз
където Nu – критерий на Нуселт, - коефициент на топлопроводимост на въздуха,
= Од
Критерият на Нуселт за специфични условия на топлопреминаване се изчислява от изразите
за вградени тръбни снопове
при Re 1103
при Re > 1103
за разпределени тръбни снопове:
за Re 1103, (1.8)
при Re > 1103
където Re е критерият на Рейнолдс.
Критерият на Рейнолдс характеризира въздушния поток около нагревателните елементи и е равен на
, (1.10)
където — скорост на въздушния поток, m/s; — коефициент на кинематичен вискозитет на въздуха, = 18,510-6 m2/s.
За да се осигури ефективно топлинно натоварване на нагревателните елементи, което не води до прегряване на нагревателите, е необходимо да се осигури въздушен поток в зоната на топлообмен със скорост най-малко 6 m/s. Като се има предвид увеличаването на аеродинамичното съпротивление на конструкцията на въздуховода и нагревателния блок с увеличаване на скоростта на въздушния поток, последното трябва да бъде ограничено до 15 m/s.
Среден коефициент на топлопреминаване
за вградени пакети
, (1.11)
за шах греди
където н е броят на редовете тръби в снопа на нагревателния блок.
Температурата на въздушния поток след нагревателя е
, (1.13)
където ПДа се - общата мощност на нагревателните елементи на нагревателя, kW; — плътност на въздуха, kg/m3; Сv е специфичният топлинен капацитет на въздуха, Сv= 1 kJ/(kgоС); Lv – капацитет на нагревателя на въздуха, m3/s.
Ако условие (1.2) не е изпълнено, изберете друг нагревателен елемент или променете скоростта на въздуха, взета при изчислението, оформлението на нагревателния блок.
Таблица 1.1 - стойности на коефициента c Изходни данниСподелете с приятелите си:
Електрически технологии
ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКА ОТОПЛИТЕЛНА ИНСТАЛАЦИЯ
|
2
Фигура 1.1 - Схема на оформление на блока от нагревателни елементи
1.1 Топлинно изчисление на нагревателните елементи
|
| а) | б) |
|
а - оформление на коридора; б - оформление на шах.
Фигура 1.1 - Схема на оформление на блока от нагревателни елементи |
За първия ред нагреватели на сглобения нагревателен блок трябва да бъде изпълнено следното условие:
оС, (1.2)
където тн1 - действителна средна температура на повърхността на нагревателите от първия ред, oC; Пм1 е общата мощност на нагревателите от първия ред, W; ср— среден коефициент на топлопреминаване, W/(m2оС); Фт1 - обща площ на топлоотделящата повърхност на нагревателите от първия ред, m2; тv - температура на въздушния поток след нагревателя, °C.
Общата мощност и общата площ на нагревателите се определят от параметрите на избраните нагревателни елементи по формулите
, , (1.3)
където к - броят на нагревателните елементи в ред, бр; Пт, Фт - съответно мощност, W и площ, m2, на един нагревателен елемент.
Повърхностна площ на оребрения нагревателен елемент
, (1.4)
където д е диаметърът на нагревателния елемент, m; ла – активна дължина на нагревателния елемент, m; зР е височината на реброто, m; а - стъпка на перките, m
За снопове напречно обтекаеми тръби трябва да се вземе предвид средният коефициент на топлопреминаване ср, тъй като условията за пренос на топлина от отделни редове нагреватели са различни и се определят от турбулентността на въздушния поток. Преносът на топлина на първия и втория ред тръби е по-малък от този на третия ред. Ако топлопреминаването на третия ред нагревателни елементи се приеме като единица, тогава топлопреносът на първия ред ще бъде около 0,6, втория - около 0,7 в стъпаловидни снопове и около 0,9 - в линията от топлопреминаването от третия ред. За всички редове след третия ред коефициентът на топлопреминаване може да се счита за непроменен и равен на топлопреминаването на третия ред.
Коефициентът на топлопреминаване на нагревателния елемент се определя от емпиричния израз
, (1.5)
където Nu – критерий на Нуселт, - коефициент на топлопроводимост на въздуха,
= 0,027 W/(moC); д – диаметър на нагревателния елемент, m.
Критерият на Нуселт за специфични условия на топлопреминаване се изчислява от изразите
за вградени тръбни снопове
при Re 1103
, (1.6)
при Re > 1103
, (1.7)
за разпределени тръбни снопове:
за Re 1103, (1.8)
при Re > 1103
, (1.9)
където Re е критерият на Рейнолдс.
Критерият на Рейнолдс характеризира въздушния поток около нагревателните елементи и е равен на
, (1.10)
където — скорост на въздушния поток, m/s; — коефициент на кинематичен вискозитет на въздуха, = 18,510-6 m2/s.
За да се осигури ефективно топлинно натоварване на нагревателните елементи, което не води до прегряване на нагревателите, е необходимо да се осигури въздушен поток в зоната на топлообмен със скорост най-малко 6 m/s. Като се има предвид увеличаването на аеродинамичното съпротивление на конструкцията на въздуховода и нагревателния блок с увеличаване на скоростта на въздушния поток, последното трябва да бъде ограничено до 15 m/s.
Среден коефициент на топлопреминаване
за вградени пакети
, (1.11)
за шах греди
, (1.12)
където н е броят на редовете тръби в снопа на нагревателния блок.
Температурата на въздушния поток след нагревателя е
, (1.13)
където ПДа се - общата мощност на нагревателните елементи на нагревателя, kW; — плътност на въздуха, kg/m3; Сv е специфичният топлинен капацитет на въздуха, Сv= 1 kJ/(kgоС); Lv – капацитет на нагревателя на въздуха, m3/s.
Ако условие (1.2) не е изпълнено, изберете друг нагревателен елемент или променете скоростта на въздуха, взета при изчислението, оформлението на нагревателния блок.
Таблица 1.1 - стойности на коефициента c Изходни данниСподелете с приятелите си:
2
Как да изчислим вентилационния нагревател
В нашия климат през студения сезон е изключително важно въздухът, който влиза в къщата отвън, да се загрява чрез вентилация. Ако няма излишна топлина в помещението по време на вентилация, тогава входящият въздух трябва да се нагрее до същата температура, която преобладава вътре в помещението.
В този случай отоплителната система компенсира топлинните загуби през оградата. Но в ситуация, когато отоплението е комбинирано с захранващ тип вентилация, захранващият въздух трябва да е по-топъл от въздуха вътре в помещението. Но ако в стаята има излишна топлина, тогава входящият въздух трябва да има по-ниска температура от въздуха вътре. Това ще осигури усвояването на тези топлинни излишъци.
Тук е важно да се каже, че температурата на въздуха, влизащ в помещението, директно зависи от начина на подаване. И трябва да се определи след изчисляване на захранващите струи, в зависимост от условията на нормализираните параметри на въздушната среда
Поради тази причина е важно правилно да се изчисли мощността на нагревателя, който регулира температурата на подавания въздух.
Какви видове вентилационни нагреватели има?
На първо място, важно е да вземете решение за вида на такъв нагревател. Когато избирате нагревател, трябва да вземете предвид такива нюанси като неговата мощност, климата на района, производителността на устройството, размерите на помещението, в което трябва да бъде инсталиран
Така че според тези параметри можете да избирате между следните видове нагреватели:
- захранващ вентилационен електрически нагревател;
- нагревател.
Ако говорим за такива електрически устройства, струва си да се подчертае, че техният дизайн се основава на преработката на електричество в топлина. Това се осигурява чрез нагряване на спирала от тел или метална нишка. Така топлината отива към въздушния поток. Такива нагреватели са лесни за инсталиране, а също така се предлагат. Но в същото време те консумират много електроенергия. Поради тази причина този въздушен нагревател е най-добре да се използва заедно с топлообменник. Благодарение на това нивото на потребление на електроенергия може да бъде намалено с една четвърт.
В същото време такива водни устройства за вентилация са много по-скъпи, но те не използват толкова много енергия и следователно ще ви струват по-малко. Освен това може да се използва дори в големи помещения, тъй като те имат високо ниво на производителност. Сред недостатъците на бойлера е, че може да замръзне при много ниски температури.
Как да изчислим правилно?
Един от нюансите при избора на типа нагревател е неговото изчисление. И за да се определи правилно мощността на такова устройство, изобщо не е необходимо да се извършват сложни изчисления или манипулации.
Важно е просто да се изчисли температурата на въздуха на входа и на изхода
В ситуация, когато външният въздух е паднал до минималната стойност за кратко време, не можете да вземете предвид максималната стойност на температурата и след това можете да вземете предвид по-ниската стойност на мощността на такова устройство
При изчисляване на мощността на вентилационния нагревател трябва да се вземат предвид и допълнителни данни за обмен на въздух. Този индикатор може да се определи, като се вземе предвид ефективността на вентилацията. След това тези два параметъра трябва да се умножат по топлинния капацитет на въздуха и да се разделят на хиляда. Сумата от мощността на нагревателя трябва да съответства на сумата от мрежовото напрежение.
Онлайн калкулатор за изчисляване на мощността на нагревателя
Ефективната работа на вентилацията зависи от правилното изчисление и избор на оборудване, тъй като тези две точки са взаимосвързани. За да опростим тази процедура, ние сме подготвили за вас онлайн калкулатор за изчисляване на мощността на нагревателя.
Изборът на мощност на нагревателя е невъзможен без определяне на вида на вентилатора, а изчисляването на вътрешната температура на въздуха е безполезно без избор на нагревател, топлообменник и климатик. Определянето на параметрите на канала е невъзможно без изчисляване на аеродинамичните характеристики. Изчисляването на мощността на вентилационния нагревател се извършва според стандартните параметри на температурата на въздуха, а грешките на етапа на проектиране водят до увеличаване на разходите, както и до невъзможност за поддържане на микроклимата на необходимото ниво.
Нагревател (по-професионално наричан канален нагревател) е универсално устройство, използвано във вътрешни вентилационни системи за пренасяне на топлинна енергия от нагревателни елементи към въздух, преминаващ през система от кухи тръби.
Каналните нагреватели се различават по начина, по който пренасят енергия и се делят на:
- Вода - енергията се предава по тръби с гореща вода, пара.
- Електрически - нагревателни елементи, които получават енергия от централната захранваща мрежа.
Има и нагреватели, които работят на принципа на рекуперация: това е оползотворяването на топлината от помещението чрез прехвърлянето й към захранващия въздух. Възстановяването се извършва без контакт на две въздушни среди.
Електрически нагревател
Основата е нагревателен елемент, изработен от тел или спирали, през него преминава електрически ток. Между спиралите преминава студен външен въздух, който се нагрява и се подава в помещението.
Електрическият нагревател е подходящ за обслужване на вентилационни системи с ниска мощност, тъй като не се изисква специално изчисление за неговата работа, тъй като всички необходими параметри са посочени от производителя.
Основният недостатък на това устройство е инерцията между нагревателните нишки, което води до постоянно прегряване и в резултат на това неизправност на устройството. Проблемът се решава чрез инсталиране на допълнителни компенсатори.
Нагревател
Основата на бойлера е нагревателен елемент, изработен от кухи метални тръби, през тях се пропуска гореща вода или пара. Външният въздух влиза от противоположната страна. Просто казано, въздухът се движи отгоре надолу, а водата се движи отдолу нагоре. По този начин кислородните мехурчета се отстраняват чрез специални клапани.
Каналният нагревател се използва в повечето големи и средни вентилационни системи. Това се улеснява от високата производителност, надеждност и поддръжка на оборудването.
В допълнение към нагревателния елемент, системата включва: (осигурява подаване на охлаждаща течност към топлообменника), помпа, директни и възвратни клапани, спирателни вентили и автоматичен блок за управление. За климатични зони, където минималната температура през зимата пада под нулата, е предвидена система за предотвратяване на замръзване на работните тръби.
Изчисляване на мощността
Обемът на въздуха, преминаващ през апарата за единица време. Измерва се съответно в kg / h или m3 / h. Методът на изчисление се състои в избор на апарат с такива параметри, че температурата на изходящия въздух да отговаря на стандартните стойности, а запасът от мощност позволява непрекъсната работа при пикови натоварвания, но обменът на въздух ставка и процент не страдат. Дизайнерът започва да изчислява мощността само след като получи всички първоначални данни:
- Температури на подаване. Взима се минималната стойност за зимния период.
- Изисква се според нормите или индивидуалните желания на клиента температура на изходящия въздух.
- Среден въздушен поток m³/h..
Имате ли някакви въпроси? Обадете се на телефон: +7 (953) 098-28-01
Може да се интересувате и от монтажа на вентилация.
