CÁLCULO DE INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN ELÉCTRICA
1.1 Cálculo térmico de elementos calefactores
La tarea de cálculo térmico del bloque de elementos calefactores incluye determinar el número de elementos calefactores en el bloque y la temperatura real de la superficie del elemento calefactor. Los resultados del cálculo térmico se utilizan para refinar los parámetros de diseño del bloque.
La tarea para el cálculo se da en el Apéndice 1.
La potencia de un elemento calefactor se determina en función de la potencia del calentador.
A
El número de elementos calefactores z se toma como un múltiplo de 3, y la potencia de un elemento calefactor no debe exceder los 3 ... 4 kW. El elemento calefactor se selecciona de acuerdo con los datos del pasaporte (Apéndice 1).
De acuerdo con el diseño, los bloques se distinguen por un corredor y un diseño escalonado de elementos de calefacción (Figura 1.1).
-
a) B) a - disposición del corredor; b - diseño de ajedrez. Figura 1.1 - Diagramas de disposición del bloque de elementos calefactores
Para la primera fila de calentadores del bloque calefactor ensamblado, se debe cumplir la siguiente condición:
O
donde tnorte1 - temperatura superficial promedio real de los calentadores de la primera fila, oC; PAGSmetro1 es la potencia total de los calentadores de la primera fila, W; casarse— coeficiente medio de transferencia de calor, W/(m2оС); FT1 - área total de la superficie de liberación de calor de los calentadores de la primera fila, m2; tv - temperatura del flujo de aire después del calentador, °C.
La potencia total y el área total de los calentadores se determinan a partir de los parámetros de los elementos calefactores seleccionados de acuerdo con las fórmulas.
, , (1.3)
donde k - el número de elementos calefactores en una fila, piezas; PAGST, FT - respectivamente, potencia, W, y superficie, m2, de un elemento calefactor.
Área de superficie del elemento calefactor acanalado
, (1.4)
donde D es el diámetro del elemento calefactor, m; yoa – longitud activa del elemento calefactor, m; hR es la altura de la costilla, m; a - paso de aleta, m
Para haces de tubos aerodinámicos transversalmente, se debe tener en cuenta el coeficiente de transferencia de calor promedio casarse, ya que las condiciones para la transferencia de calor por filas separadas de calentadores son diferentes y están determinadas por la turbulencia del flujo de aire. La transferencia de calor de la primera y segunda fila de tubos es menor que la de la tercera fila. Si la transferencia de calor de la tercera fila de elementos calefactores se toma como unidad, entonces la transferencia de calor de la primera fila será de aproximadamente 0,6, la segunda, aproximadamente 0,7 en paquetes escalonados y aproximadamente 0,9, en línea desde la transferencia de calor. de la tercera fila. Para todas las filas después de la tercera fila, el coeficiente de transferencia de calor se puede considerar sin cambios e igual a la transferencia de calor de la tercera fila.
El coeficiente de transferencia de calor del elemento calefactor está determinado por la expresión empírica
donde Nu – criterio de Nusselt, - coeficiente de conductividad térmica del aire,
= OD
El criterio de Nusselt para condiciones específicas de transferencia de calor se calcula a partir de las expresiones
para haces de tubos en línea
en Re 1103
en Re > 1103
para haces de tubos al tresbolillo:
para Re 1103, (1.8)
en Re > 1103
donde Re es el criterio de Reynolds.
El criterio de Reynolds caracteriza el flujo de aire alrededor de los elementos calefactores y es igual a
, (1.10)
donde — velocidad del flujo de aire, m/s; — coeficiente de viscosidad cinemática del aire, = 18,510-6 m2/s.
Para garantizar una carga térmica efectiva de los elementos calefactores que no provoque un sobrecalentamiento de los calentadores, es necesario garantizar un flujo de aire en la zona de intercambio de calor a una velocidad de al menos 6 m/s. Teniendo en cuenta el aumento de la resistencia aerodinámica de la estructura del conducto de aire y del bloque calefactor con el aumento de la velocidad del flujo de aire, este último debe limitarse a 15 m/s.
Coeficiente medio de transferencia de calor
para paquetes en línea
, (1.11)
para vigas de ajedrez
donde norte es el número de filas de tuberías en el paquete del bloque calefactor.
La temperatura del flujo de aire después de que el calentador es
, (1.13)
donde PAGSA - la potencia total de los elementos de calefacción del calentador, kW; — densidad del aire, kg/m3; Conv es la capacidad calorífica específica del aire, Conv= 1 kJ/(kgоС); Lv – capacidad del calentador de aire, m3/s.
Si no se cumple la condición (1.2), elija otro elemento calefactor o cambie la velocidad del aire tomada en el cálculo, la disposición del bloque calefactor.
Tabla 1.1 - valores del coeficiente c Datos inicialesCompartir con tus amigos:
Tecnología eléctrica
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Figura 1.1 - Diagramas de disposición del bloque de elementos calefactores
1.1 Cálculo térmico de elementos calefactores
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| a) | B) |
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a - disposición del corredor; b - diseño de ajedrez.
Figura 1.1 - Diagramas de disposición del bloque de elementos calefactores |
Para la primera fila de calentadores del bloque calefactor ensamblado, se debe cumplir la siguiente condición:
оС, (1.2)
donde tnorte1 - temperatura superficial promedio real de los calentadores de la primera fila, oC; PAGSmetro1 es la potencia total de los calentadores de la primera fila, W; casarse— coeficiente medio de transferencia de calor, W/(m2оС); FT1 - área total de la superficie de liberación de calor de los calentadores de la primera fila, m2; tv - temperatura del flujo de aire después del calentador, °C.
La potencia total y el área total de los calentadores se determinan a partir de los parámetros de los elementos calefactores seleccionados de acuerdo con las fórmulas.
, , (1.3)
donde k - el número de elementos calefactores en una fila, piezas; PAGST, FT - respectivamente, potencia, W, y superficie, m2, de un elemento calefactor.
Área de superficie del elemento calefactor acanalado
, (1.4)
donde D es el diámetro del elemento calefactor, m; yoa – longitud activa del elemento calefactor, m; hR es la altura de la costilla, m; a - paso de aleta, m
Para haces de tubos aerodinámicos transversalmente, se debe tener en cuenta el coeficiente de transferencia de calor promedio casarse, ya que las condiciones para la transferencia de calor por filas separadas de calentadores son diferentes y están determinadas por la turbulencia del flujo de aire. La transferencia de calor de la primera y segunda fila de tubos es menor que la de la tercera fila. Si la transferencia de calor de la tercera fila de elementos calefactores se toma como unidad, entonces la transferencia de calor de la primera fila será de aproximadamente 0,6, la segunda, aproximadamente 0,7 en paquetes escalonados y aproximadamente 0,9, en línea desde la transferencia de calor. de la tercera fila. Para todas las filas después de la tercera fila, el coeficiente de transferencia de calor se puede considerar sin cambios e igual a la transferencia de calor de la tercera fila.
El coeficiente de transferencia de calor del elemento calefactor está determinado por la expresión empírica
, (1.5)
donde Nu – criterio de Nusselt, - coeficiente de conductividad térmica del aire,
= 0,027 W/(moC); D – diámetro del elemento calefactor, m.
El criterio de Nusselt para condiciones específicas de transferencia de calor se calcula a partir de las expresiones
para haces de tubos en línea
en Re 1103
, (1.6)
en Re > 1103
, (1.7)
para haces de tubos al tresbolillo:
para Re 1103, (1.8)
en Re > 1103
, (1.9)
donde Re es el criterio de Reynolds.
El criterio de Reynolds caracteriza el flujo de aire alrededor de los elementos calefactores y es igual a
, (1.10)
donde — velocidad del flujo de aire, m/s; — coeficiente de viscosidad cinemática del aire, = 18,510-6 m2/s.
Para garantizar una carga térmica efectiva de los elementos calefactores que no provoque un sobrecalentamiento de los calentadores, es necesario garantizar un flujo de aire en la zona de intercambio de calor a una velocidad de al menos 6 m/s. Teniendo en cuenta el aumento de la resistencia aerodinámica de la estructura del conducto de aire y del bloque calefactor con el aumento de la velocidad del flujo de aire, este último debe limitarse a 15 m/s.
Coeficiente medio de transferencia de calor
para paquetes en línea
, (1.11)
para vigas de ajedrez
, (1.12)
donde norte es el número de filas de tuberías en el paquete del bloque calefactor.
La temperatura del flujo de aire después de que el calentador es
, (1.13)
donde PAGSA - la potencia total de los elementos de calefacción del calentador, kW; — densidad del aire, kg/m3; Conv es la capacidad calorífica específica del aire, Conv= 1 kJ/(kgоС); Lv – capacidad del calentador de aire, m3/s.
Si no se cumple la condición (1.2), elija otro elemento calefactor o cambie la velocidad del aire tomada en el cálculo, la disposición del bloque calefactor.
Tabla 1.1 - valores del coeficiente c Datos inicialesCompartir con tus amigos:
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Cómo calcular el calentador de ventilación.
En nuestro clima, durante la época de frío, es sumamente importante calentar el aire que entra en la casa desde el exterior a través de la ventilación. Si no hay exceso de calor en la habitación durante la ventilación, entonces el aire entrante debe calentarse a la misma temperatura que prevalece dentro de la habitación.
En este caso, el sistema de calefacción compensa la pérdida de calor a través de la valla. Pero en una situación en la que la calefacción se combina con un tipo de ventilación de suministro, el aire de suministro debe estar más caliente que el aire dentro de la habitación. Pero si hay un exceso de calor en la habitación, entonces el aire que entra debe tener una temperatura más baja que el aire del interior. Esto asegurará la asimilación de esos excedentes de calor.
Aquí es importante decir que la temperatura del aire que ingresa a la habitación depende directamente del método de suministro. Y debe determinarse después de calcular los chorros de suministro, según las condiciones de los parámetros normalizados del entorno aéreo.
Es por ello que es importante calcular correctamente la potencia del calefactor, que regula la temperatura del aire de impulsión.
¿Qué tipos de calentadores de ventilación hay?
En primer lugar, es importante decidir el tipo de calentador de este tipo. Al elegir un calentador, debe tener en cuenta matices como su potencia, el clima del área, el rendimiento del dispositivo, las dimensiones de la habitación en la que debe instalarse
Entonces, de acuerdo con estos parámetros, puede elegir entre los siguientes tipos de calentadores:
- calentador eléctrico de ventilación de suministro;
- calentador de agua.
Si hablamos de tales dispositivos eléctricos, vale la pena enfatizar que su diseño se basa en el procesamiento de electricidad en calor. Esto se asegura calentando una espiral de alambre o un hilo de metal. Así, el calor va a la corriente de aire. Dichos calentadores son fáciles de instalar y también están disponibles. Pero al mismo tiempo, consumen mucha electricidad. Es por esta razón que este calentador de aire se usa mejor junto con un intercambiador de calor. Gracias a esto, el nivel de consumo de electricidad se puede reducir en una cuarta parte.
Al mismo tiempo, estos dispositivos de agua para ventilación son mucho más caros, pero no consumen tanta energía y, por lo tanto, le costarán menos. Además, incluso se puede utilizar en estancias amplias, ya que tienen un alto nivel de rendimiento. Entre las desventajas de un calentador de agua está que puede congelarse a temperaturas muy bajas.
¿Cómo calcular correctamente?
Uno de los matices de elegir el tipo de calentador es su cálculo. Y para determinar correctamente la potencia de dicho dispositivo, no es necesario realizar cálculos o manipulaciones complejas.
Es importante simplemente calcular la temperatura del aire en la entrada y salida
En una situación en la que el aire exterior ha caído a la marca mínima por un corto tiempo, no puede tener en cuenta el valor de temperatura máxima y luego puede tener en cuenta un valor de potencia más bajo de dicho dispositivo.
Al calcular la potencia del calentador de ventilación, también se deben tener en cuenta los datos adicionales de intercambio de aire. Este indicador se puede determinar teniendo en cuenta el rendimiento de la ventilación. Luego, estos dos parámetros deben multiplicarse por la capacidad calorífica del aire y dividirse por mil. La suma de la potencia del calentador debe corresponder a la suma de la tensión de red.
Calculadora en línea para calcular la potencia del calentador.
El funcionamiento efectivo de la ventilación depende del correcto cálculo y selección de equipos, ya que estos dos puntos están interconectados. Para simplificar este procedimiento, hemos preparado para usted una calculadora en línea para calcular la potencia del calentador.
La selección de la potencia del calentador es imposible sin determinar el tipo de ventilador, y el cálculo de la temperatura del aire interno es inútil sin seleccionar un calentador, un intercambiador de calor y un acondicionador de aire. Es imposible determinar los parámetros del conducto sin calcular las características aerodinámicas. El cálculo de la potencia del calentador de ventilación se lleva a cabo de acuerdo con los parámetros estándar de temperatura del aire, y los errores en la etapa de diseño conducen a un aumento de los costos, así como a la incapacidad de mantener el microclima en el nivel requerido.
Un calentador (más profesionalmente llamado calentador de conducto) es un dispositivo versátil que se utiliza en los sistemas de ventilación de interiores para transferir energía térmica de los elementos de calefacción al aire que pasa a través de un sistema de tubos huecos.
Los calentadores de conducto difieren en la forma en que transfieren energía y se dividen en:
- Agua: la energía se transmite a través de tuberías con agua caliente, vapor.
- Eléctrico: elementos de calefacción que reciben energía de la red de suministro de energía central.
También hay calentadores que funcionan según el principio de recuperación: se trata de la utilización del calor de la habitación transfiriéndolo al aire de suministro. La recuperación se realiza sin contacto de dos ambientes aéreos.
Calentador eléctrico
La base es un elemento calefactor hecho de alambre o espirales, a través de él pasa una corriente eléctrica. El aire frío del exterior pasa entre las espirales, se calienta y se introduce en la habitación.
El calentador eléctrico es adecuado para el mantenimiento de sistemas de ventilación de baja potencia, ya que no se requiere ningún cálculo especial para su funcionamiento, ya que el fabricante indica todos los parámetros necesarios.
La principal desventaja de esta unidad es la inercia entre los filamentos de calentamiento, lo que provoca un sobrecalentamiento constante y, como resultado, la falla del dispositivo. El problema se resuelve instalando compensadores adicionales.
Calentador de agua
La base del calentador de agua es un elemento calefactor hecho de tubos de metal huecos, a través de los cuales pasa agua caliente o vapor. El aire exterior entra por el lado opuesto. En pocas palabras, el aire se mueve de arriba hacia abajo y el agua se mueve de abajo hacia arriba. Por lo tanto, las burbujas de oxígeno se eliminan a través de válvulas especiales.
El calentador de conductos de agua se utiliza en la mayoría de los sistemas de ventilación de tamaño grande y mediano. Esto se ve facilitado por la alta productividad, confiabilidad y mantenibilidad del equipo.
Además del elemento calefactor, el sistema incluye: (proporciona un suministro de refrigerante al intercambiador), una bomba, válvulas directas y de retención, válvulas de cierre y una unidad de control automático. Para las zonas climáticas donde la temperatura mínima en invierno cae bajo cero, se prevé un sistema para evitar la congelación de los tubos de trabajo.
Cálculo de potencia
El volumen de aire que pasa a través del aparato por unidad de tiempo. Se mide respectivamente en kg / h o m3 / h. El método de cálculo consiste en seleccionar un aparato con parámetros tales que la temperatura del aire de salida corresponda a los valores estándar, y la reserva de energía permita un funcionamiento ininterrumpido a cargas máximas, pero el intercambio de aire tasa y tasa no sufren. El diseñador comienza a calcular la potencia solo después de recibir todos los datos iniciales:
- Temperaturas de suministro. Se toma el valor mínimo para el período invernal.
- Requerido según las normas o deseos individuales de la temperatura del aire de salida del cliente.
- Caudal medio de aire m³/h..
¿Tiene usted alguna pregunta? Llamar por teléfono: +7 (953) 098-28-01
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