CALCOLO IMPIANTO RISCALDAMENTO ELETTRICO
1.1 Calcolo termico degli elementi riscaldanti
Il compito del calcolo termico del blocco degli elementi riscaldanti include la determinazione del numero di elementi riscaldanti nel blocco e la temperatura effettiva della superficie dell'elemento riscaldante. I risultati del calcolo termico vengono utilizzati per affinare i parametri di progettazione del blocco.
Il compito per il calcolo è riportato nell'Appendice 1.
La potenza di un elemento riscaldante è determinata in base alla potenza del riscaldatore
a
Il numero di elementi riscaldanti z è considerato un multiplo di 3 e la potenza di un elemento riscaldante non deve superare 3 ... 4 kW. L'elemento riscaldante viene selezionato in base ai dati del passaporto (Appendice 1).
In base alla progettazione, i blocchi si distinguono con un corridoio e una disposizione sfalsata degli elementi riscaldanti (Figura 1.1).
-
un) B) a - disposizione del corridoio; b - disposizione degli scacchi. Figura 1.1 - Schemi di layout del blocco degli elementi riscaldanti
Per la prima fila di riscaldatori del blocco riscaldante assemblato, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:
o
dove Tn1 è la temperatura superficiale media effettiva dei riscaldatori della prima fila, °C; Pm1 è la potenza totale dei riscaldatori della prima fila, W; mer— coefficiente di scambio termico medio, W/(m2оС); FT1 - superficie totale della superficie di rilascio del calore dei riscaldatori della prima fila, m2; Tv - temperatura del flusso d'aria dopo il riscaldatore, °C.
La potenza totale e l'area totale dei riscaldatori sono determinate dai parametri degli elementi riscaldanti selezionati secondo le formule
, , (1.3)
dove K - il numero di elementi riscaldanti di fila, pz; PT, FT - rispettivamente, potenza, W, e superficie, m2, di un elemento riscaldante.
Superficie dell'elemento riscaldante a coste
, (1.4)
dove D è il diametro dell'elemento riscaldante, m; lun – lunghezza attiva dell'elemento riscaldante, m; hR è l'altezza della nervatura, m; un - passo della pinna, m
Per fasci di tubi aerodinamici trasversalmente si deve tenere conto del coefficiente di scambio termico medio mer, poiché le condizioni per il trasferimento di calore da file separate di riscaldatori sono diverse e sono determinate dalla turbolenza del flusso d'aria. Il trasferimento di calore della prima e della seconda fila di tubi è inferiore a quello della terza fila. Se il trasferimento di calore della terza fila di elementi riscaldanti viene preso come unità, il trasferimento di calore della prima fila sarà di circa 0,6, il secondo - circa 0,7 in fasci sfalsati e circa 0,9 - in linea dal trasferimento di calore della terza fila. Per tutte le file successive alla terza fila, il coefficiente di trasmittanza termica può considerarsi invariato e pari alla trasmittanza termica della terza fila.
Il coefficiente di scambio termico dell'elemento riscaldante è determinato dall'espressione empirica
dove Nu – Criterio Nusselt, - coefficiente di conducibilità termica dell'aria,
= oD
Il criterio di Nusselt per condizioni specifiche di scambio termico è calcolato dalle espressioni
per fasci di tubi in linea
a Re 1103
a Re > 1103
per fasci tubieri sfalsati:
per Re 1103, (1.8)
a Re > 1103
dove Re è il criterio di Reynolds.
Il criterio di Reynolds caratterizza il flusso d'aria attorno agli elementi riscaldanti ed è uguale a
, (1.10)
dove — velocità del flusso d'aria, m/s; — coefficiente di viscosità cinematica dell'aria, = 18,510-6 m2/s.
Per garantire un carico termico efficace degli elementi riscaldanti che non comporti il surriscaldamento dei riscaldatori, è necessario garantire un flusso d'aria nella zona di scambio termico ad una velocità di almeno 6 m/s. Tenendo conto dell'aumento della resistenza aerodinamica della struttura del condotto dell'aria e del blocco riscaldante con un aumento della velocità del flusso d'aria, quest'ultima dovrebbe essere limitata a 15 m/s.
Coefficiente di scambio termico medio
per bundle in linea
, (1.11)
per le travi degli scacchi
dove n è il numero di file di tubi nel fascio del blocco riscaldante.
La temperatura del flusso d'aria dopo il riscaldatore è uguale a
, (1.13)
dove Pa - la potenza totale degli elementi riscaldanti del riscaldatore, kW; — densità dell'aria, kg/m3; Conv è la capacità termica specifica dell'aria, Conv= 1 kJ/(kgоС); lv – capacità del riscaldatore d'aria, m3/s.
Se la condizione (1.2) non è soddisfatta, scegliere un altro elemento riscaldante o modificare la velocità dell'aria presa nel calcolo, la disposizione del blocco riscaldante.
Tabella 1.1 - valori del coefficiente c Dati inizialiCondividi con i tuoi amici:
Tecnologia elettrica
CALCOLO IMPIANTO RISCALDAMENTO ELETTRICO
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Figura 1.1 - Schemi di layout del blocco degli elementi riscaldanti
1.1 Calcolo termico degli elementi riscaldanti
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| un) | B) |
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a - disposizione del corridoio; b - disposizione degli scacchi.
Figura 1.1 - Schemi di layout del blocco degli elementi riscaldanti |
Per la prima fila di riscaldatori del blocco riscaldante assemblato, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:
оС, (1.2)
dove Tn1 è la temperatura superficiale media effettiva dei riscaldatori della prima fila, °C; Pm1 è la potenza totale dei riscaldatori della prima fila, W; mer— coefficiente di scambio termico medio, W/(m2оС); FT1 - superficie totale della superficie di rilascio del calore dei riscaldatori della prima fila, m2; Tv - temperatura del flusso d'aria dopo il riscaldatore, °C.
La potenza totale e l'area totale dei riscaldatori sono determinate dai parametri degli elementi riscaldanti selezionati secondo le formule
, , (1.3)
dove K - il numero di elementi riscaldanti di fila, pz; PT, FT - rispettivamente, potenza, W, e superficie, m2, di un elemento riscaldante.
Superficie dell'elemento riscaldante a coste
, (1.4)
dove D è il diametro dell'elemento riscaldante, m; lun – lunghezza attiva dell'elemento riscaldante, m; hR è l'altezza della nervatura, m; un - passo della pinna, m
Per fasci di tubi aerodinamici trasversalmente si deve tenere conto del coefficiente di scambio termico medio mer, poiché le condizioni per il trasferimento di calore da file separate di riscaldatori sono diverse e sono determinate dalla turbolenza del flusso d'aria. Il trasferimento di calore della prima e della seconda fila di tubi è inferiore a quello della terza fila. Se il trasferimento di calore della terza fila di elementi riscaldanti viene preso come unità, il trasferimento di calore della prima fila sarà di circa 0,6, il secondo - circa 0,7 in fasci sfalsati e circa 0,9 - in linea dal trasferimento di calore della terza fila. Per tutte le file successive alla terza fila, il coefficiente di trasmittanza termica può considerarsi invariato e pari alla trasmittanza termica della terza fila.
Il coefficiente di scambio termico dell'elemento riscaldante è determinato dall'espressione empirica
, (1.5)
dove Nu – Criterio Nusselt, - coefficiente di conducibilità termica dell'aria,
= 0,027 W/(moC); D – diametro della resistenza, m.
Il criterio di Nusselt per condizioni specifiche di scambio termico è calcolato dalle espressioni
per fasci di tubi in linea
a Re 1103
, (1.6)
a Re > 1103
, (1.7)
per fasci tubieri sfalsati:
per Re 1103, (1.8)
a Re > 1103
, (1.9)
dove Re è il criterio di Reynolds.
Il criterio di Reynolds caratterizza il flusso d'aria attorno agli elementi riscaldanti ed è uguale a
, (1.10)
dove — velocità del flusso d'aria, m/s; — coefficiente di viscosità cinematica dell'aria, = 18,510-6 m2/s.
Per garantire un carico termico efficace degli elementi riscaldanti che non comporti il surriscaldamento dei riscaldatori, è necessario garantire un flusso d'aria nella zona di scambio termico ad una velocità di almeno 6 m/s. Tenendo conto dell'aumento della resistenza aerodinamica della struttura del condotto dell'aria e del blocco riscaldante con un aumento della velocità del flusso d'aria, quest'ultima dovrebbe essere limitata a 15 m/s.
Coefficiente di scambio termico medio
per bundle in linea
, (1.11)
per le travi degli scacchi
, (1.12)
dove n è il numero di file di tubi nel fascio del blocco riscaldante.
La temperatura del flusso d'aria dopo il riscaldatore è uguale a
, (1.13)
dove Pa - la potenza totale degli elementi riscaldanti del riscaldatore, kW; — densità dell'aria, kg/m3; Conv è la capacità termica specifica dell'aria, Conv= 1 kJ/(kgоС); lv – capacità del riscaldatore d'aria, m3/s.
Se la condizione (1.2) non è soddisfatta, scegliere un altro elemento riscaldante o modificare la velocità dell'aria presa nel calcolo, la disposizione del blocco riscaldante.
Tabella 1.1 - valori del coefficiente c Dati inizialiCondividi con i tuoi amici:
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Come calcolare il riscaldatore di ventilazione
Nel nostro clima, durante la stagione fredda, è estremamente importante riscaldare l'aria che entra in casa dall'esterno attraverso la ventilazione. Se non c'è calore in eccesso nella stanza durante la ventilazione, l'aria in ingresso deve essere riscaldata alla stessa temperatura che prevale all'interno della stanza.
In questo caso, il sistema di riscaldamento compensa la perdita di calore attraverso la recinzione. Ma in una situazione in cui il riscaldamento è combinato con un tipo di ventilazione di alimentazione, l'aria di alimentazione deve essere più calda dell'aria all'interno della stanza. Ma se c'è calore in eccesso nella stanza, l'aria in entrata dovrebbe avere una temperatura inferiore rispetto all'aria all'interno. Ciò garantirà l'assimilazione di tali eccedenze di calore.
Qui è importante dire che la temperatura dell'aria che entra nella stanza dipende direttamente dal metodo di alimentazione. E dovrebbe essere determinato dopo aver calcolato i getti di alimentazione, a seconda delle condizioni dei parametri normalizzati dell'ambiente aereo
È per questo motivo che è importante calcolare correttamente la potenza del riscaldatore, che regola la temperatura dell'aria di mandata.
Quali tipi di riscaldatori di ventilazione esistono?
Prima di tutto, è importante decidere il tipo di tale riscaldatore. Quando si sceglie un riscaldatore, è necessario tenere conto di sfumature come la sua potenza, il clima dell'area, le prestazioni del dispositivo, le dimensioni della stanza in cui dovrebbe essere installato
Quindi in base a questi parametri, puoi scegliere tra i seguenti tipi di riscaldatori:
- fornitura di riscaldamento elettrico di ventilazione;
- scaldabagno.
Se parliamo di tali dispositivi elettrici, vale la pena sottolineare che il loro design si basa sull'elaborazione dell'elettricità in calore. Ciò è assicurato riscaldando una spirale di filo o un filo di metallo. Pertanto, il calore va al flusso d'aria. Tali riscaldatori sono facili da installare e sono anche disponibili. Ma allo stesso tempo consumano molta elettricità. È per questo motivo che questo riscaldatore d'aria viene utilizzato al meglio insieme a uno scambiatore di calore. Grazie a ciò, il livello di consumo di elettricità può essere ridotto di un intero quarto.
Allo stesso tempo, tali dispositivi idrici per la ventilazione sono molto più costosi, ma non consumano tanta energia e, quindi, ti costeranno meno. Inoltre, può essere utilizzato anche in ambienti di grandi dimensioni, poiché hanno un alto livello di prestazioni. Uno degli svantaggi di uno scaldabagno è che può congelare a temperature molto basse.
Come calcolare correttamente?
Una delle sfumature della scelta del tipo di riscaldatore è il suo calcolo. E per determinare correttamente la potenza di un tale dispositivo, non è affatto necessario eseguire calcoli o manipolazioni complesse.
È importante calcolare semplicemente la temperatura dell'aria all'ingresso e all'uscita
In una situazione in cui l'aria esterna è scesa al minimo per un breve periodo, non è possibile tenere conto del valore massimo di temperatura e quindi è possibile tenere conto di un valore di potenza inferiore di un tale dispositivo
Quando si calcola la potenza del riscaldatore di ventilazione, devono essere presi in considerazione anche i dati di scambio d'aria aggiuntivi. Questo indicatore può essere determinato tenendo conto delle prestazioni di ventilazione. Quindi questi due parametri devono essere moltiplicati per la capacità termica dell'aria e divisi per mille. La somma della potenza del riscaldatore deve corrispondere alla somma della tensione di rete.
Calcolatore online per il calcolo della potenza del riscaldatore
L'efficace funzionamento della ventilazione dipende dal corretto calcolo e dalla selezione delle apparecchiature, poiché questi due punti sono interconnessi. Per semplificare questa procedura, abbiamo preparato per te un calcolatore online per il calcolo della potenza del riscaldatore.
La selezione della potenza del riscaldatore è impossibile senza determinare il tipo di ventola e il calcolo della temperatura dell'aria interna è inutile senza selezionare un riscaldatore, uno scambiatore di calore e un condizionatore d'aria. Determinare i parametri del condotto è impossibile senza calcolare le caratteristiche aerodinamiche. Il calcolo della potenza del riscaldatore di ventilazione viene effettuato in base ai parametri standard della temperatura dell'aria e gli errori in fase di progettazione portano ad un aumento dei costi, nonché all'impossibilità di mantenere il microclima al livello richiesto.
Un riscaldatore (più professionalmente chiamato riscaldatore a condotto) è un dispositivo versatile utilizzato nei sistemi di ventilazione interna per trasferire l'energia termica dagli elementi riscaldanti all'aria che passa attraverso un sistema di tubi cavi.
I riscaldatori per condotti si differenziano per il modo in cui trasferiscono l'energia e sono suddivisi in:
- Acqua: l'energia viene trasmessa attraverso tubi con acqua calda, vapore.
- Elettrico - elementi riscaldanti che ricevono energia dalla rete di alimentazione centrale.
Esistono anche riscaldatori che funzionano secondo il principio del recupero: si tratta dell'utilizzo del calore proveniente dall'ambiente cedendolo all'aria di mandata. Il recupero viene effettuato senza contatto di due ambienti d'aria.
Stufa elettrica
La base è un elemento riscaldante fatto di filo o spirali, una corrente elettrica lo attraversa. L'aria esterna fredda viene fatta passare tra le spirali, viene riscaldata e immessa nella stanza.
Il riscaldatore elettrico è adatto per la manutenzione di sistemi di ventilazione a bassa potenza, poiché per il suo funzionamento non è richiesto alcun calcolo speciale, poiché tutti i parametri necessari sono indicati dal produttore.
Lo svantaggio principale di questa unità è l'inerzia tra i filamenti di riscaldamento, che porta a un surriscaldamento costante e, di conseguenza, al guasto del dispositivo. Il problema viene risolto installando compensatori aggiuntivi.
Scaldabagno
La base dello scaldabagno è un elemento riscaldante costituito da tubi metallici cavi, attraverso i quali viene fatta passare acqua calda o vapore. L'aria esterna entra dal lato opposto. In poche parole, l'aria si muove dall'alto verso il basso e l'acqua dal basso verso l'alto. Pertanto, le bolle di ossigeno vengono rimosse attraverso valvole speciali.
Il riscaldatore per condotto dell'acqua è utilizzato nella maggior parte dei sistemi di ventilazione di grandi e medie dimensioni. Ciò è facilitato dall'elevata produttività, affidabilità e manutenibilità delle apparecchiature.
Oltre all'elemento riscaldante, il sistema comprende: (fornisce l'alimentazione del liquido di raffreddamento allo scambiatore), una pompa, valvole dirette e di ritegno, valvole di intercettazione e un'unità di controllo automatico. Per le zone climatiche dove la temperatura minima in inverno scende sotto lo zero, è previsto un sistema per prevenire il congelamento dei tubi di lavoro.
Calcolo della potenza
Il volume d'aria che passa attraverso l'apparecchio per unità di tempo. Si misura rispettivamente in kg/h o m3/h Il metodo di calcolo consiste nel selezionare un apparecchio con parametri tali che la temperatura dell'aria in uscita corrisponda ai valori standard e la riserva di carica consenta un funzionamento ininterrotto ai picchi di carico, ma il ricambio d'aria tasso e tasso non soffrono. Il progettista inizia a calcolare la potenza solo dopo aver ricevuto tutti i dati iniziali:
- Temperature di mandata. Viene preso il valore minimo per il periodo invernale.
- Richiesto secondo le norme o i desideri individuali della temperatura dell'aria in uscita dal cliente.
- Portata d'aria media m³/h..
Avete domande? Chiamare per telefono: +7 (953) 098-28-01
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