CÁLCULO DE INSTALAÇÃO DE AQUECIMENTO ELÉTRICO
1.1 Cálculo térmico dos elementos de aquecimento
A tarefa de cálculo térmico do bloco de elementos de aquecimento inclui determinar o número de elementos de aquecimento no bloco e a temperatura real da superfície do elemento de aquecimento. Os resultados do cálculo térmico são usados para refinar os parâmetros de projeto do bloco.
A tarefa para o cálculo é dada no Apêndice 1.
A potência de um elemento de aquecimento é determinada com base na potência do aquecedor
Para
O número de elementos de aquecimento z é considerado como um múltiplo de 3 e a potência de um elemento de aquecimento não deve exceder 3 ... 4 kW. O elemento de aquecimento é selecionado de acordo com os dados do passaporte (Apêndice 1).
Por design, os blocos são distinguidos com um corredor e um layout escalonado de elementos de aquecimento (Figura 1.1).
-
a) b) a - disposição do corredor; b - esquema de xadrez. Figura 1.1 - Diagramas de layout do bloco de elementos de aquecimento
Para a primeira fila de aquecedores do bloco de aquecimento montado, a seguinte condição deve ser atendida:
O
Onde tn1 é a temperatura média real da superfície dos aquecedores da primeira fila, °C; Pm1 é a potência total dos aquecedores da primeira fila, W; Casar— coeficiente médio de transferência de calor, W/(m2оС); FT1 - área total da superfície de liberação de calor dos aquecedores da primeira linha, m2; tv - temperatura do fluxo de ar após o aquecedor, °C.
A potência total e a área total dos aquecedores são determinadas a partir dos parâmetros dos elementos de aquecimento selecionados de acordo com as fórmulas
, , (1.3)
Onde k - o número de elementos de aquecimento seguidos, pcs; PT, FT - respectivamente, potência, W, e área de superfície, m2, de um elemento de aquecimento.
Área de superfície do elemento de aquecimento com nervuras
, (1.4)
Onde d é o diâmetro do elemento de aquecimento, m; euuma – comprimento ativo do elemento de aquecimento, m; hR é a altura da costela, m; uma - passo da aleta, m
Para feixes de tubos aerodinâmicos transversalmente, deve-se levar em conta o coeficiente médio de transferência de calor Casar, uma vez que as condições de transferência de calor por fileiras separadas de aquecedores são diferentes e são determinadas pela turbulência do fluxo de ar. A transferência de calor da primeira e segunda filas de tubos é menor do que a da terceira fila. Se a transferência de calor da terceira linha de elementos de aquecimento for tomada como unidade, a transferência de calor da primeira linha será de cerca de 0,6, a segunda - cerca de 0,7 em feixes escalonados e cerca de 0,9 - na linha da transferência de calor da terceira fila. Para todas as linhas após a terceira linha, o coeficiente de transferência de calor pode ser considerado inalterado e igual à transferência de calor da terceira linha.
O coeficiente de transferência de calor do elemento de aquecimento é determinado pela expressão empírica
Onde Não – Critério de Nusselt, - coeficiente de condutividade térmica do ar,
= Od
O critério de Nusselt para condições específicas de transferência de calor é calculado a partir das expressões
para feixes de tubos em linha
em Re 1103
em Re > 1103
para feixes de tubos escalonados:
para Re 1103, (1,8)
em Re > 1103
onde Re é o critério de Reynolds.
O critério de Reynolds caracteriza o fluxo de ar ao redor dos elementos de aquecimento e é igual a
, (1.10)
Onde — velocidade do fluxo de ar, m/s; — coeficiente de viscosidade cinemática do ar, = 18,510-6 m2/s.
Para garantir uma carga térmica efetiva dos elementos de aquecimento que não leve ao superaquecimento dos aquecedores, é necessário garantir o fluxo de ar na zona de troca de calor a uma velocidade de pelo menos 6 m/s. Tendo em conta o aumento da resistência aerodinâmica da estrutura do duto de ar e do bloco de aquecimento com o aumento da velocidade do fluxo de ar, este último deve ser limitado a 15 m/s.
Coeficiente médio de transferência de calor
para pacotes em linha
, (1.11)
para traves de xadrez
Onde n é o número de linhas de tubos no feixe do bloco de aquecimento.
A temperatura do fluxo de ar após o aquecedor ser
, (1.13)
Onde PPara - a potência total dos elementos de aquecimento do aquecedor, kW; — densidade do ar, kg/m3; Comv é a capacidade calorífica específica do ar, Comv= 1 kJ/(kgоС); Nível – capacidade do aquecedor de ar, m3/s.
Se a condição (1.2) não for atendida, escolha outro elemento de aquecimento ou altere a velocidade do ar tomada no cálculo, o layout do bloco de aquecimento.
Tabela 1.1 - valores do coeficiente c Dados iniciaisCompartilhe com os seus amigos:
Tecnologia elétrica
CÁLCULO DE INSTALAÇÃO DE AQUECIMENTO ELÉTRICO
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Figura 1.1 - Diagramas de layout do bloco de elementos de aquecimento
1.1 Cálculo térmico dos elementos de aquecimento
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| a) | b) |
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a - disposição do corredor; b - esquema de xadrez.
Figura 1.1 - Diagramas de layout do bloco de elementos de aquecimento |
Para a primeira fila de aquecedores do bloco de aquecimento montado, a seguinte condição deve ser atendida:
оС, (1.2)
Onde tn1 é a temperatura média real da superfície dos aquecedores da primeira fila, °C; Pm1 é a potência total dos aquecedores da primeira fila, W; Casar— coeficiente médio de transferência de calor, W/(m2оС); FT1 - área total da superfície de liberação de calor dos aquecedores da primeira linha, m2; tv - temperatura do fluxo de ar após o aquecedor, °C.
A potência total e a área total dos aquecedores são determinadas a partir dos parâmetros dos elementos de aquecimento selecionados de acordo com as fórmulas
, , (1.3)
Onde k - o número de elementos de aquecimento seguidos, pcs; PT, FT - respectivamente, potência, W, e área de superfície, m2, de um elemento de aquecimento.
Área de superfície do elemento de aquecimento com nervuras
, (1.4)
Onde d é o diâmetro do elemento de aquecimento, m; euuma – comprimento ativo do elemento de aquecimento, m; hR é a altura da costela, m; uma - passo da aleta, m
Para feixes de tubos aerodinâmicos transversalmente, deve-se levar em conta o coeficiente médio de transferência de calor Casar, uma vez que as condições de transferência de calor por fileiras separadas de aquecedores são diferentes e são determinadas pela turbulência do fluxo de ar. A transferência de calor da primeira e segunda filas de tubos é menor do que a da terceira fila. Se a transferência de calor da terceira linha de elementos de aquecimento for tomada como unidade, a transferência de calor da primeira linha será de cerca de 0,6, a segunda - cerca de 0,7 em feixes escalonados e cerca de 0,9 - na linha da transferência de calor da terceira fila. Para todas as linhas após a terceira linha, o coeficiente de transferência de calor pode ser considerado inalterado e igual à transferência de calor da terceira linha.
O coeficiente de transferência de calor do elemento de aquecimento é determinado pela expressão empírica
, (1.5)
Onde Não – Critério de Nusselt, - coeficiente de condutividade térmica do ar,
= 0,027 W/(moC); d – diâmetro do elemento de aquecimento, m.
O critério de Nusselt para condições específicas de transferência de calor é calculado a partir das expressões
para feixes de tubos em linha
em Re 1103
, (1.6)
em Re > 1103
, (1.7)
para feixes de tubos escalonados:
para Re 1103, (1,8)
em Re > 1103
, (1.9)
onde Re é o critério de Reynolds.
O critério de Reynolds caracteriza o fluxo de ar ao redor dos elementos de aquecimento e é igual a
, (1.10)
Onde — velocidade do fluxo de ar, m/s; — coeficiente de viscosidade cinemática do ar, = 18,510-6 m2/s.
Para garantir uma carga térmica efetiva dos elementos de aquecimento que não leve ao superaquecimento dos aquecedores, é necessário garantir o fluxo de ar na zona de troca de calor a uma velocidade de pelo menos 6 m/s. Tendo em conta o aumento da resistência aerodinâmica da estrutura do duto de ar e do bloco de aquecimento com o aumento da velocidade do fluxo de ar, este último deve ser limitado a 15 m/s.
Coeficiente médio de transferência de calor
para pacotes em linha
, (1.11)
para traves de xadrez
, (1.12)
Onde n é o número de linhas de tubos no feixe do bloco de aquecimento.
A temperatura do fluxo de ar após o aquecedor ser
, (1.13)
Onde PPara - a potência total dos elementos de aquecimento do aquecedor, kW; — densidade do ar, kg/m3; Comv é a capacidade calorífica específica do ar, Comv= 1 kJ/(kgоС); Nível – capacidade do aquecedor de ar, m3/s.
Se a condição (1.2) não for atendida, escolha outro elemento de aquecimento ou altere a velocidade do ar tomada no cálculo, o layout do bloco de aquecimento.
Tabela 1.1 - valores do coeficiente c Dados iniciaisCompartilhe com os seus amigos:
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Como calcular o aquecedor de ventilação
Em nosso clima, durante a estação fria, é extremamente importante aquecer o ar que entra na casa do lado de fora através da ventilação. Se não houver excesso de calor na sala durante a ventilação, o ar de entrada deve ser aquecido à mesma temperatura que prevalece dentro da sala.
Neste caso, o sistema de aquecimento compensa a perda de calor através da cerca. Mas em uma situação em que o aquecimento é combinado com um tipo de ventilação de suprimento, o ar fornecido deve ser mais quente que o ar dentro da sala. Mas se houver excesso de calor na sala, o ar que entra deve ter uma temperatura mais baixa do que o ar interno. Isso garantirá a assimilação desses excedentes de calor.
Aqui é importante dizer que a temperatura do ar que entra na sala depende diretamente do método de fornecimento. E deve ser determinado após o cálculo dos jatos de alimentação, dependendo das condições dos parâmetros normalizados do ambiente aéreo
É por isso que é importante calcular corretamente a potência do aquecedor, que regula a temperatura do ar de insuflação.
Que tipos de aquecedores de ventilação existem?
Em primeiro lugar, é importante decidir sobre o tipo de tal aquecedor. Ao escolher um aquecedor, você precisa levar em consideração nuances como sua potência, o clima da área, o desempenho do dispositivo, as dimensões da sala em que deve ser instalado
Portanto, de acordo com esses parâmetros, você pode escolher entre os seguintes tipos de aquecedores:
- fornecimento de ventilação aquecedor elétrico;
- aquecedor de água.
Se falamos de tais dispositivos elétricos, vale ressaltar que seu design é baseado no processamento de eletricidade em calor. Isso é garantido aquecendo uma espiral de fio ou um fio de metal. Assim, o calor vai para a corrente de ar. Esses aquecedores são fáceis de instalar e também estão disponíveis. Mas, ao mesmo tempo, eles consomem muita eletricidade. É por esta razão que este aquecedor de ar é melhor usado em conjunto com um trocador de calor. Graças a isso, é possível reduzir o nível de consumo de eletricidade em um quarto inteiro.
Ao mesmo tempo, esses dispositivos de água para ventilação são muito mais caros, mas não usam tanta energia e, portanto, custam menos. Além disso, pode até ser usado em salas grandes, pois possuem um alto nível de desempenho. Entre as desvantagens de um aquecedor de água é que ele pode congelar em temperaturas muito baixas.
Como calcular corretamente?
Uma das nuances da escolha do tipo de aquecedor é seu cálculo. E para determinar corretamente o poder de tal dispositivo, não é necessário realizar cálculos ou manipulações complexas.
É importante calcular simplesmente a temperatura do ar na entrada e na saída
Em uma situação em que o ar externo caiu para a marca mínima por um curto período de tempo, você não pode levar em consideração o valor máximo da temperatura e, em seguida, pode levar em consideração um valor de potência mais baixo desse dispositivo
Ao calcular a potência do aquecedor de ventilação, os dados adicionais de troca de ar também devem ser levados em consideração. Este indicador pode ser determinado levando em consideração o desempenho da ventilação. Então esses dois parâmetros devem ser multiplicados pela capacidade calorífica do ar e divididos por mil. A soma da potência do aquecedor deve corresponder à soma da tensão da rede.
Calculadora online para calcular a potência do aquecedor
O funcionamento eficaz da ventilação depende do correto cálculo e seleção dos equipamentos, uma vez que esses dois pontos estão interligados. Para simplificar este procedimento, preparamos para você uma calculadora online para calcular a potência do aquecedor.
A seleção da potência do aquecedor é impossível sem determinar o tipo de ventilador, e o cálculo da temperatura do ar interno é inútil sem selecionar um aquecedor, trocador de calor e ar condicionado. Determinar os parâmetros do duto é impossível sem calcular as características aerodinâmicas. O cálculo da potência do aquecedor de ventilação é realizado de acordo com os parâmetros padrão de temperatura do ar, e erros na fase de projeto levam a um aumento nos custos, bem como à incapacidade de manter o microclima no nível necessário.
Um aquecedor (mais profissionalmente chamado de aquecedor de duto) é um dispositivo versátil usado em sistemas de ventilação interna para transferir energia térmica de elementos de aquecimento para o ar que passa por um sistema de tubos ocos.
Os aquecedores de duto diferem na maneira como transferem energia e são divididos em:
- Água - a energia é transmitida através de tubos com água quente, vapor.
- Elétrico - elementos de aquecimento que recebem energia da rede central de fornecimento de energia.
Existem também aquecedores que funcionam com o princípio da recuperação: trata-se da utilização do calor da sala, transferindo-o para o ar de insuflação. A recuperação é realizada sem contato de dois ambientes aéreos.
Aquecedor elétrico
A base é um elemento de aquecimento feito de arame ou espirais, uma corrente elétrica passa por ele. O ar frio externo é passado entre as espirais, é aquecido e alimentado na sala.
O aquecedor elétrico é adequado para a manutenção de sistemas de ventilação de baixa potência, pois não é necessário nenhum cálculo especial para seu funcionamento, pois todos os parâmetros necessários são indicados pelo fabricante.
A principal desvantagem desta unidade é a inércia entre os filamentos de aquecimento, que leva ao superaquecimento constante e, como resultado, à falha do dispositivo. O problema é resolvido instalando compensadores adicionais.
Aquecedor de água
A base do aquecedor de água é um elemento de aquecimento feito de tubos de metal ocos, água quente ou vapor é passado por eles. O ar externo entra do lado oposto. Simplificando, o ar se move de cima para baixo e a água se move de baixo para cima. Assim, as bolhas de oxigênio são removidas através de válvulas especiais.
O aquecedor de duto de água é usado na maioria dos sistemas de ventilação de grande e médio porte. Isso é facilitado pela alta produtividade, confiabilidade e facilidade de manutenção dos equipamentos.
Além do elemento de aquecimento, o sistema inclui: (fornece um suprimento de refrigerante para o trocador), uma bomba, válvulas diretas e de retenção, válvulas de fechamento e uma unidade de controle automático. Para zonas climáticas onde a temperatura mínima no inverno cai abaixo de zero, é fornecido um sistema para evitar o congelamento dos tubos de trabalho.
Cálculo de potência
O volume de ar que passa pelo aparelho por unidade de tempo. É medido respectivamente em kg / h ou m3 / h. O método de cálculo consiste em selecionar um aparelho com tais parâmetros que a temperatura do ar de saída corresponda aos valores padrão e a reserva de energia permita operação ininterrupta em cargas de pico, mas a troca de ar taxa e taxa não sofrem. O projetista começa a calcular a potência somente após receber todos os dados iniciais:
- Temperaturas de alimentação. O valor mínimo para o período de inverno é tomado.
- Necessário de acordo com as normas ou desejos individuais da temperatura do ar de saída do cliente.
- Caudal médio de ar m³/h..
Você tem alguma pergunta? Ligue por telefone: +7 (953) 098-28-01
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