BERECHNUNG DER ELEKTRISCHEN HEIZUNGSANLAGE
1.1 Thermische Berechnung von Heizelementen
Die Aufgabe der thermischen Berechnung des Heizelementblocks umfasst die Bestimmung der Anzahl der Heizelemente im Block und der tatsächlichen Temperatur der Oberfläche des Heizelements. Die Ergebnisse der thermischen Berechnung werden verwendet, um die Konstruktionsparameter des Blocks zu verfeinern.
Die Aufgabe zur Berechnung ist in Anlage 1 angegeben.
Die Leistung eines Heizelements wird basierend auf der Leistung der Heizung bestimmt
Zu
Die Anzahl der Heizelemente z wird als Vielfaches von 3 angenommen, und die Leistung eines Heizelements sollte 3 ... 4 kW nicht überschreiten. Das Heizelement wird gemäß den Passdaten (Anlage 1) ausgewählt.
Je nach Design werden Blöcke mit einem Korridor und einer versetzten Anordnung von Heizelementen unterschieden (Abbildung 1.1).
-
ein) B) a - Korridoranordnung; b - Schachlayout. Abbildung 1.1 - Layoutdiagramme des Heizelementblocks
Für die erste Strahlerreihe des montierten Heizblocks muss folgende Bedingung erfüllt sein:
Ö
wo Tn1 - tatsächliche durchschnittliche Oberflächentemperatur der Heizkörper der ersten Reihe, oC; Pm1 ist die Gesamtleistung der Heizgeräte der ersten Reihe, W; Heiraten— mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient, W/(m2оС); FT1 - Gesamtfläche der wärmeabgebenden Oberfläche der Heizungen der ersten Reihe, m2; Tv - Temperatur des Luftstroms nach dem Erhitzer, °C.
Die Gesamtleistung und die Gesamtfläche der Heizungen werden aus den Parametern der ausgewählten Heizelemente gemäß den Formeln bestimmt
, , (1.3)
wo k - die Anzahl der Heizelemente in einer Reihe, Stk; PT, FT - bzw. Leistung, W, und Oberfläche, m2, eines Heizelements.
Oberfläche des Rippenheizkörpers
, (1.4)
wo D ist der Durchmesser des Heizelements, m; lein – aktive Länge des Heizelements, m; hR ist die Höhe der Rippe, m; ein - Flossensteigung, m
Bei Bündeln querstromlinienförmiger Rohre ist der mittlere Wärmedurchgangskoeffizient zu berücksichtigenHeiraten, da die Bedingungen für die Wärmeübertragung durch getrennte Heizreihen unterschiedlich sind und durch die Turbulenz des Luftstroms bestimmt werden. Die Wärmeübertragung der ersten und zweiten Rohrreihe ist geringer als die der dritten Reihe. Wenn die Wärmeübertragung der dritten Reihe von Heizelementen als Einheit genommen wird, beträgt die Wärmeübertragung der ersten Reihe etwa 0,6, die zweite - etwa 0,7 in versetzten Bündeln und etwa 0,9 - in der Reihe von der Wärmeübertragung der dritten Reihe. Für alle Reihen nach der dritten Reihe kann der Wärmedurchgangskoeffizient als unverändert und gleich dem Wärmedurchgang der dritten Reihe betrachtet werden.
Der Wärmeübergangskoeffizient des Heizelements wird durch den empirischen Ausdruck bestimmt
wo Nu – Nusselt-Kriterium, - Koeffizient der Wärmeleitfähigkeit von Luft,
= ÖD
Das Nusselt-Kriterium für bestimmte Wärmeübertragungsbedingungen wird aus den Ausdrücken berechnet
für Inline-Rohrbündel
bei Re 1103
bei Re > 1103
für versetzte Rohrbündel:
für Re 1103, (1.8)
bei Re > 1103
wobei Re das Reynolds-Kriterium ist.
Das Reynolds-Kriterium charakterisiert die Luftströmung um die Heizelemente und ist gleich
, (1.10)
wo — Luftströmungsgeschwindigkeit, m/s; — Koeffizient der kinematischen Viskosität von Luft, = 18,510-6 m2/s.
Um eine effektive thermische Belastung der Heizelemente zu gewährleisten, die nicht zu einer Überhitzung der Heizelemente führt, ist es erforderlich, die Bewegung des Luftstroms in der Wärmeaustauschzone mit einer Geschwindigkeit von mindestens 6 m/s sicherzustellen. Unter Berücksichtigung der Erhöhung des aerodynamischen Widerstands der Luftkanalstruktur und des Heizblocks bei einer Erhöhung der Luftströmungsgeschwindigkeit sollte letztere auf 15 m/s begrenzt werden.
Durchschnittlicher Wärmedurchgangskoeffizient
für Reihenbündel
, (1.11)
für Schachbalken
wo n ist die Anzahl der Rohrreihen im Bündel des Heizblocks.
Die Temperatur des Luftstroms nach der Heizung ist
, (1.13)
wo PZu - die Gesamtleistung der Heizelemente der Heizung, kW; — Luftdichte, kg/m3; Mitv ist die spezifische Wärmekapazität von Luft, Mitv= 1 kJ/(kgоС); Lv – Kapazität des Lufterhitzers, m3/s.
Wenn Bedingung (1.2) nicht erfüllt ist, wählen Sie ein anderes Heizelement oder ändern Sie die in die Berechnung aufgenommene Luftgeschwindigkeit, die Auslegung des Heizblocks.
Tabelle 1.1 - Werte des Koeffizienten c AnfangsdatenTeile mit deinen Freunden:
Elektrotechnik
BERECHNUNG DER ELEKTRISCHEN HEIZUNGSANLAGE
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Abbildung 1.1 - Layoutdiagramme des Heizelementblocks
1.1 Thermische Berechnung von Heizelementen
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| ein) | B) |
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a - Korridoranordnung; b - Schachlayout.
Abbildung 1.1 - Layoutdiagramme des Heizelementblocks |
Für die erste Strahlerreihe des montierten Heizblocks muss folgende Bedingung erfüllt sein:
оС, (1.2)
wo Tn1 - tatsächliche durchschnittliche Oberflächentemperatur der Heizkörper der ersten Reihe, oC; Pm1 ist die Gesamtleistung der Heizgeräte der ersten Reihe, W; Heiraten— mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient, W/(m2оС); FT1 - Gesamtfläche der wärmeabgebenden Oberfläche der Heizungen der ersten Reihe, m2; Tv - Temperatur des Luftstroms nach dem Erhitzer, °C.
Die Gesamtleistung und die Gesamtfläche der Heizungen werden aus den Parametern der ausgewählten Heizelemente gemäß den Formeln bestimmt
, , (1.3)
wo k - die Anzahl der Heizelemente in einer Reihe, Stk; PT, FT - bzw. Leistung, W, und Oberfläche, m2, eines Heizelements.
Oberfläche des Rippenheizkörpers
, (1.4)
wo D ist der Durchmesser des Heizelements, m; lein – aktive Länge des Heizelements, m; hR ist die Höhe der Rippe, m; ein - Flossensteigung, m
Bei Bündeln querstromlinienförmiger Rohre ist der mittlere Wärmedurchgangskoeffizient zu berücksichtigenHeiraten, da die Bedingungen für die Wärmeübertragung durch getrennte Heizreihen unterschiedlich sind und durch die Turbulenz des Luftstroms bestimmt werden. Die Wärmeübertragung der ersten und zweiten Rohrreihe ist geringer als die der dritten Reihe. Wenn die Wärmeübertragung der dritten Reihe von Heizelementen als Einheit genommen wird, beträgt die Wärmeübertragung der ersten Reihe etwa 0,6, die zweite - etwa 0,7 in versetzten Bündeln und etwa 0,9 - in der Reihe von der Wärmeübertragung der dritten Reihe. Für alle Reihen nach der dritten Reihe kann der Wärmedurchgangskoeffizient als unverändert und gleich dem Wärmedurchgang der dritten Reihe betrachtet werden.
Der Wärmeübergangskoeffizient des Heizelements wird durch den empirischen Ausdruck bestimmt
, (1.5)
wo Nu – Nusselt-Kriterium, - Koeffizient der Wärmeleitfähigkeit von Luft,
= 0,027 W/(moC); D – Durchmesser des Heizelements, m.
Das Nusselt-Kriterium für bestimmte Wärmeübertragungsbedingungen wird aus den Ausdrücken berechnet
für Inline-Rohrbündel
bei Re 1103
, (1.6)
bei Re > 1103
, (1.7)
für versetzte Rohrbündel:
für Re 1103, (1.8)
bei Re > 1103
, (1.9)
wobei Re das Reynolds-Kriterium ist.
Das Reynolds-Kriterium charakterisiert die Luftströmung um die Heizelemente und ist gleich
, (1.10)
wo — Luftströmungsgeschwindigkeit, m/s; — Koeffizient der kinematischen Viskosität von Luft, = 18,510-6 m2/s.
Um eine effektive thermische Belastung der Heizelemente zu gewährleisten, die nicht zu einer Überhitzung der Heizelemente führt, ist es erforderlich, die Bewegung des Luftstroms in der Wärmeaustauschzone mit einer Geschwindigkeit von mindestens 6 m/s sicherzustellen. Unter Berücksichtigung der Erhöhung des aerodynamischen Widerstands der Luftkanalstruktur und des Heizblocks bei einer Erhöhung der Luftströmungsgeschwindigkeit sollte letztere auf 15 m/s begrenzt werden.
Durchschnittlicher Wärmedurchgangskoeffizient
für Reihenbündel
, (1.11)
für Schachbalken
, (1.12)
wo n ist die Anzahl der Rohrreihen im Bündel des Heizblocks.
Die Temperatur des Luftstroms nach der Heizung ist
, (1.13)
wo PZu - die Gesamtleistung der Heizelemente der Heizung, kW; — Luftdichte, kg/m3; Mitv ist die spezifische Wärmekapazität von Luft, Mitv= 1 kJ/(kgоС); Lv – Kapazität des Lufterhitzers, m3/s.
Wenn Bedingung (1.2) nicht erfüllt ist, wählen Sie ein anderes Heizelement oder ändern Sie die in die Berechnung aufgenommene Luftgeschwindigkeit, die Auslegung des Heizblocks.
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So berechnen Sie die Lüftungsheizung
In unserem Klima ist es während der kalten Jahreszeit äußerst wichtig, die Luft, die von außen ins Haus kommt, durch Lüften zu erwärmen. Wenn beim Lüften keine überschüssige Wärme im Raum entsteht, muss die einströmende Luft auf die gleiche Temperatur erwärmt werden, die im Raum vorherrscht.
In diesem Fall gleicht das Heizsystem den Wärmeverlust durch den Zaun aus. Aber in einer Situation, in der Heizung mit einer Zuluftlüftung kombiniert wird, muss die Zuluft wärmer sein als die Luft im Raum. Wenn es jedoch zu viel Wärme im Raum gibt, sollte die einströmende Luft eine niedrigere Temperatur haben als die Luft im Inneren. Dadurch wird die Assimilation dieser Wärmeüberschüsse sichergestellt.
Hier ist es wichtig zu sagen, dass die Temperatur der in den Raum eintretenden Luft direkt von der Art ihrer Zufuhr abhängt. Und es sollte nach der Berechnung der Versorgungsstrahlen in Abhängigkeit von den Bedingungen der normalisierten Parameter der Luftumgebung bestimmt werden
Aus diesem Grund ist es wichtig, die Leistung der Heizung, die die Zulufttemperatur regelt, richtig zu berechnen.
Welche Arten von Heizlüftern gibt es?
Zunächst ist es wichtig, sich für die Art einer solchen Heizung zu entscheiden. Bei der Auswahl eines Heizgeräts müssen Sie Nuancen wie seine Leistung, das Raumklima, die Leistung des Geräts und die Abmessungen des Raums berücksichtigen, in dem es installiert werden soll
Entsprechend diesen Parametern können Sie also zwischen den folgenden Heizungstypen wählen:
- Zuluft elektrische Heizung;
- Wasserkocher.
Wenn wir über solche elektrischen Geräte sprechen, sollte betont werden, dass ihr Design auf der Verarbeitung von Elektrik in Wärme basiert. Dies wird durch Erhitzen einer Drahtspirale oder eines Metallfadens gewährleistet. Somit geht die Wärme an den Luftstrom. Solche Heizungen sind einfach zu installieren und sie sind auch erhältlich. Gleichzeitig verbrauchen sie aber auch viel Strom. Aus diesem Grund wird dieser Lufterhitzer am besten zusammen mit einem Wärmetauscher eingesetzt. Dadurch kann der Stromverbrauch um ein ganzes Viertel gesenkt werden.
Gleichzeitig sind solche Wassergeräte zur Belüftung viel teurer, aber sie verbrauchen nicht so viel Energie und werden Sie daher weniger kosten. Zudem können sie auch in großen Räumen eingesetzt werden, da sie eine hohe Leistungsfähigkeit aufweisen. Zu den Nachteilen eines Warmwasserbereiters gehört, dass er bei sehr niedrigen Temperaturen gefrieren kann.
Wie rechne ich richtig?
Eine der Nuancen bei der Auswahl des Heizungstyps ist seine Berechnung. Und um die Leistung eines solchen Geräts richtig zu bestimmen, müssen überhaupt keine komplexen Berechnungen oder Manipulationen durchgeführt werden.
Es ist wichtig, einfach die Lufttemperatur am Einlass und Auslass zu berechnen
In einer Situation, in der die Außenluft kurzzeitig auf die Minimalmarke gefallen ist, können Sie den maximalen Temperaturwert nicht berücksichtigen und dann einen niedrigeren Leistungswert eines solchen Geräts berücksichtigen
Bei der Berechnung der Leistung des Lüftungsheizgerätes müssen zusätzlich Luftwechseldaten berücksichtigt werden. Dieser Indikator kann unter Berücksichtigung der Lüftungsleistung ermittelt werden. Dann müssen diese beiden Parameter mit der Wärmekapazität der Luft multipliziert und durch Tausend geteilt werden. Die Summe der Heizleistung muss der Summe der Netzspannung entsprechen.
Online-Rechner zur Berechnung der Heizleistung
Der effektive Betrieb der Lüftung hängt von der richtigen Berechnung und Auswahl der Ausrüstung ab, da diese beiden Punkte miteinander verbunden sind. Um diesen Vorgang zu vereinfachen, haben wir für Sie einen Online-Rechner zur Berechnung der Heizleistung vorbereitet.
Die Auswahl der Heizleistung ist ohne die Bestimmung des Ventilatortyps nicht möglich, und die Berechnung der Innenlufttemperatur ist nutzlos, ohne eine Heizung, einen Wärmetauscher und eine Klimaanlage auszuwählen. Die Bestimmung der Kanalparameter ist ohne Berechnung der aerodynamischen Eigenschaften nicht möglich. Die Berechnung der Leistung des Lüftungsheizgeräts erfolgt gemäß den Standardparametern der Lufttemperatur, und Fehler in der Konstruktionsphase führen zu einer Erhöhung der Kosten sowie zur Unfähigkeit, das Mikroklima auf dem erforderlichen Niveau zu halten.
Ein Heizgerät (professioneller als Kanalheizgerät bezeichnet) ist ein vielseitiges Gerät, das in Innenlüftungssystemen verwendet wird, um Wärmeenergie von Heizelementen auf Luft zu übertragen, die durch ein System aus Hohlrohren strömt.
Kanalheizungen unterscheiden sich in der Art und Weise, wie sie Energie übertragen, und werden unterteilt in:
- Wasser - Energie wird durch Rohre mit heißem Wasser, Dampf übertragen.
- Elektrisch - Heizelemente, die Energie aus dem zentralen Stromversorgungsnetz erhalten.
Es gibt auch Heizungen, die nach dem Prinzip der Rekuperation arbeiten: Das ist die Nutzung von Raumwärme durch Übertragung auf die Zuluft. Die Wiederherstellung erfolgt ohne Kontakt mit zwei Luftumgebungen.
Elektrische Heizung
Die Basis ist ein Heizelement aus Draht oder Spiralen, durch das elektrischer Strom fließt. Kalte Außenluft wird zwischen den Spiralen hindurchgeführt, erwärmt und dem Raum zugeführt.
Die Elektroheizung eignet sich für die Wartung von Lüftungssystemen mit geringer Leistung, da für ihren Betrieb keine spezielle Berechnung erforderlich ist, da alle erforderlichen Parameter vom Hersteller angegeben werden.
Der Hauptnachteil dieses Geräts ist die Trägheit zwischen den Heizdrähten, die zu einer ständigen Überhitzung und damit zum Ausfall des Geräts führt. Das Problem wird durch den Einbau zusätzlicher Kompensatoren gelöst.
Wasserkocher
Die Basis des Warmwasserbereiters ist ein Heizelement aus hohlen Metallrohren, durch die heißes Wasser oder Dampf geleitet wird. Außenluft tritt von der gegenüberliegenden Seite ein. Einfach ausgedrückt bewegt sich Luft von oben nach unten und Wasser bewegt sich von unten nach oben. So werden Sauerstoffblasen durch spezielle Ventile entfernt.
Der Wasserkanalheizer wird in den meisten großen und mittelgroßen Lüftungssystemen eingesetzt. Dies wird durch eine hohe Produktivität, Zuverlässigkeit und Wartbarkeit der Ausrüstung erleichtert.
Neben dem Heizelement umfasst das System: (liefert eine Kühlmittelzufuhr zum Wärmetauscher), eine Pumpe, Direkt- und Rückschlagventile, Absperrventile und eine automatische Steuereinheit. Für Klimazonen, in denen die Mindesttemperatur im Winter unter den Gefrierpunkt sinkt, ist ein System vorgesehen, das das Einfrieren der Arbeitsrohre verhindert.
Leistungsberechnung
Das Luftvolumen, das pro Zeiteinheit durch das Gerät strömt. Sie wird jeweils in kg / h oder m3 / h gemessen Die Berechnungsmethode besteht darin, ein Gerät mit solchen Parametern auszuwählen, dass die Austrittslufttemperatur den Standardwerten entspricht und die Leistungsreserve einen unterbrechungsfreien Betrieb bei Spitzenlasten, aber den Luftaustausch ermöglicht Rate und Rate leiden nicht. Der Konstrukteur beginnt erst mit der Berechnung der Leistung, nachdem er alle Ausgangsdaten erhalten hat:
- Vorlauftemperaturen. Es wird der Mindestwert für die Winterperiode genommen.
- Erforderlich nach Norm oder individuellen Wünschen des Kunden Ausblastemperatur.
- Durchschnittlicher Luftstrom m³/h..
Haben Sie irgendwelche Fragen? Anruf per Telefon: +7 (953) 098-28-01
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