Pagrindinės šilumos perdavimo sąvokos skaičiuojant šilumokaičius

Šilumokaičio apskaičiavimas šiuo metu trunka ne ilgiau kaip penkias minutes. Bet kuri organizacija, gaminanti ir parduodanti tokią įrangą, paprastai teikia kiekvienam savo pasirinkimo programą. Galite nemokamai atsisiųsti iš įmonės svetainės, arba jų technikas ateis į jūsų biurą ir nemokamai jį įdiegs. Tačiau kiek teisingas yra tokių skaičiavimų rezultatas, ar galima juo pasitikėti ir ar gamintojas nėra gudrus kovodamas konkurse su savo konkurentais? Norint patikrinti elektroninį skaičiuotuvą, reikia žinoti ar bent jau suprasti šiuolaikinių šilumokaičių skaičiavimo metodiką. Pabandykime išsiaiškinti detales.

Kas yra šilumokaitis

Prieš skaičiuodami šilumokaitį, prisiminkime, koks tai prietaisas? Šilumos ir masės mainų aparatas (dar žinomas kaip šilumokaitis, dar žinomas kaip šilumokaitis arba TOA) yra įtaisas šilumai perduoti iš vieno šilumnešio į kitą. Keičiant aušinimo skysčių temperatūras, keičiasi ir jų tankis bei atitinkamai medžiagų masės rodikliai. Štai kodėl tokie procesai vadinami šilumos ir masės perdavimu.

Pagrindinis meniu

Sveiki! Šilumokaitis yra įtaisas, kuriame šiluma keičiama tarp dviejų ar daugiau šilumos nešiklių arba tarp šilumos nešiklių ir kietųjų medžiagų (antgalio, sienos). Aušinimo skysčio vaidmenį gali atlikti ir aparatą supanti aplinka. Pagal jų paskirtį ir konstrukciją šilumokaičiai gali būti labai skirtingi, pradedant nuo paprasčiausio (radiatoriaus) iki pažangiausio (katilo blokas). Pagal veikimo principą šilumokaičiai skirstomi į rekuperacinius, regeneracinius ir maišymo.

Rekuperaciniai prietaisai vadinami prietaisais, kuriuose karšta ir šalta šilumos nešikliai teka vienu metu, atskirti tvirta siena. Šie prietaisai apima šildytuvus, katilų blokus, kondensatorius, garintuvus ir kt.

Aparatai, kuriuose tą patį kaitinimo paviršių pakaitomis plauna karštas ir šaltas skystis, vadinami regeneraciniais. Tokiu atveju aparatūros sienelių sukaupta šiluma sąveikaujant su karštu skysčiu atiduodama šaltam skysčiui. Regeneracinių aparatų pavyzdžiai yra atvirų židinių ir aukštakrosnių, šildymo krosnių ir kt. Oro šildytuvai. Regeneratoriuose šilumos mainai visada vyksta nestacionariomis sąlygomis, o rekuperaciniai aparatai dažniausiai veikia stacionariu režimu.

Rekuperaciniai ir regeneraciniai prietaisai taip pat vadinami paviršiumi, nes šilumos perdavimo juose procesas neišvengiamai susijęs su kietosios medžiagos paviršiumi.

Maišytuvai yra įtaisai, kuriuose šilumos perdavimas atliekamas tiesiogiai maišant karštus ir šaltus skysčius.

Šilumokaičių tarpusavio judėjimas šilumokaičiuose gali būti skirtingas (1 pav.).

Atsižvelgiant į tai, išskiriami įtaisai, turintys tiesioginį srautą, priešinį srautą, kryžminį srautą ir turintys sudėtingą šilumos nešiklių judėjimo kryptį (mišri srovė). Jei aušinimo skysčiai teka lygiagrečiai viena kryptimi, tada toks judėjimo modelis vadinamas srautu į priekį (1 pav.). Su priešpriešiniu srautu aušinimo skysčiai juda lygiagrečiai, bet vienas į kitą. Jei skysčių judėjimo kryptys susikerta, tada judėjimo modelis vadinamas kryžminiu srautu. Be įvardytų schemų, praktikoje taip pat naudojamos sudėtingesnės: vienalaikis srautas į priekį ir priešpriešinis srautas, daugiakryptė srovė ir kt.

Atsižvelgiant į technologinę paskirtį ir konstrukcines ypatybes, šilumokaičiai skirstomi į vandens šildytuvus, kondensatorius, katilų agregatus, garintuvus ir kt. Tačiau įprasta yra tai, kad jie visi perduoda šilumą iš vieno šilumnešio į kitą, todėl pagrindinės nuostatos terminiai skaičiavimai jiems yra vienodi ... Skirtumas gali būti tik galutinis atsiskaitymo tikslas. Projektuojant naują šilumokaitį, skaičiavimo užduotis yra nustatyti šildymo paviršių; tikrinant esamą šilumokaičio šiluminį skaičiavimą, reikia rasti perduoto šilumos kiekį ir galutinę darbinių skysčių temperatūrą.

Šilumos apskaičiavimas abiem atvejais yra pagrįstas šilumos balanso lygtimis ir šilumos perdavimo lygtimi.

Šilumokaičio šilumos balanso lygtis yra tokia:

kur M yra aušinimo skysčio masės srautas, kg / s; cpm - savitoji masės izobarinė vidutinė aušinimo skysčio šiluminė talpa, J / (kg * ° С).

Toliau indeksas "1" žymi vertes, susijusias su karštu skysčiu (pirminiu šilumos nešikliu), o indeksas "2" - su šaltu skysčiu (antriniu šilumos nešikliu); linija atitinka skysčio temperatūrą prietaiso įleidimo angoje, o dvi linijos - išleidimo angoje.

Apskaičiuojant šilumokaičius, dažnai naudojama šilumos nešiklio masės srauto (vandens ekvivalento) bendros šilumos talpos samprata, lygi C = Mav W / ° C. Iš išraiškos (1) darytina išvada

tai yra vienfazių šilumos perdavimo skysčių temperatūros pokyčių santykis yra atvirkščiai proporcingas jų visų suvartojamų šilumos pajėgumų (vandens ekvivalentų) santykiui.

Šilumos perdavimo lygtis parašyta taip: Q = k * F * (t1 - t2), kur t1, t2 yra pirminio ir antrinio šilumos nešiklių temperatūra; F yra šilumos perdavimo paviršiaus plotas.

Šilumos mainų metu daugeliu atvejų keičiasi abiejų šilumnešių temperatūros, todėl keičiasi temperatūros galvutė Δt = t1 - t2. Šilumos perdavimo koeficientas virš šilumos mainų paviršiaus taip pat turės kintamą vertę, todėl vidutinės temperatūros skirtumo Δtav ir šilumos perdavimo koeficiento kcp vertės turėtų būti pakeistos į šilumos perdavimo lygtį, t.

Q = kсp * F * Δtcp (3)

Šilumos mainų plotas F apskaičiuojamas pagal formulę (3), o šiluminės savybės Q yra nurodytos. Norint išspręsti problemą, reikia apskaičiuoti šilumos perdavimo koeficientą, apskaičiuotą vidutiniškai visame paviršiuje kсp ir temperatūros galvutę Δtav.

Skaičiuojant vidutinį temperatūros skirtumą, būtina atsižvelgti į šilumos nešiklių temperatūrų pokyčio pobūdį palei šilumos mainų paviršių. Iš šilumos laidumo teorijos žinoma, kad plokštelėje ar cilindrinėje strypoje esant temperatūros skirtumui galuose (šoniniai paviršiai izoliuoti), temperatūros pasiskirstymas išilgai yra tiesinis. Jei šiluma vyksta ant šoninio paviršiaus arba sistema turi vidinius šilumos šaltinius, tai temperatūros pasiskirstymas yra kreivinis. Esant tolygiam šilumos šaltinių pasiskirstymui, temperatūros pokytis išilgai bus parabolinis.

Taigi šilumokaičiuose šilumnešių temperatūrų pokyčio pobūdis skiriasi nuo tiesinio ir yra nustatomas pagal šilumnešių masės srautų C1 ir C2 bendrąsias šilumos talpas ir jų tarpusavio judėjimo kryptį. (2 pav.).

Iš grafikų matyti, kad temperatūros pokytis išilgai paviršiaus F nėra tas pats. Pagal (2) lygtį, tuo didesnis temperatūros pokytis bus šilumos nešikliui, kurio masės srauto šiluminė galia yra mažesnė. Jei aušinimo skysčiai yra vienodi, pavyzdžiui, šilumokaityje vanduo-vanduo, aušinimo skysčių temperatūros pokyčio pobūdį visiškai nulems jų srautas, o esant mažesniam srautui - temperatūra pokyčiai bus dideli.Esant bendrosios srovės srautui, galutinė įkaitintos terpės temperatūra t "2 visada yra mažesnė už šildymo terpės temperatūrą t" 1 aparato išleidimo angoje, o esant priešiniam srautui, galutinė temperatūra t "2 gali būti aukštesnė nei temperatūra t "1 (žr. priešpriešinį atvejį, kai C1> C2). Vadinasi, toje pačioje pradinėje temperatūroje terpė, kuri turi būti kaitinama priešpriešinio srovės srautu, gali būti pašildoma iki aukštesnės temperatūros nei esant dabartinei srovei.

Esant srovės srautui, temperatūros galvutė išilgai kaitinimo paviršiaus keičiasi labiau nei priešpriešinio srauto atveju. Tuo pačiu metu jo vidutinė vertė pastaruoju atveju yra didesnė, todėl aparato su priešpriešiniu srautu kaitinimo paviršius bus mažesnis. Taigi, esant vienodoms sąlygoms, šiuo atveju bus perduota daugiau šilumos. Remiantis tuo, pirmenybė turėtų būti teikiama prietaisams su priešpriešiniu srautu.

Atlikus šilumokaičio, veikiančio pagal tiesioginio srauto schemą, analitinį tyrimą nustatyta, kad temperatūros galvutė išilgai šilumos mainų paviršiaus keičiasi eksponentiškai, todėl vidutinę temperatūros galvutę galima apskaičiuoti pagal formulę:

kur Δtb yra didelis temperatūros skirtumas tarp karšto ir šalto šilumnešio (iš vieno šilumokaičio galo); Δtm - mažesnis temperatūrų skirtumas (nuo kito šilumokaičio galo).

Esant srautui į priekį, Δtb = t'1 - t'2 ir Δtm = t "1 - t" 2 (2 pav.). Ši formulė taip pat galioja priešpriešiniam srautui, turint vienintelį skirtumą - tuo atveju, kai C1 C2 Δtb = t" 1 - t'2 ir Δtm = t'1 - t "2.

Vidutinis temperatūros skirtumas tarp dviejų terpių, apskaičiuotas pagal formulę (4), vadinamas vidutiniu logaritminiu. temperatūros galvutė. Išraiškos forma yra dėl temperatūros pokyčio išilgai kaitinimo paviršiaus pobūdžio (kreivinė priklausomybė). Jei priklausomybė buvo tiesinė, tada temperatūros galvutė turėtų būti nustatyta kaip aritmetinis vidurkis (3 pav.). Aritmetinio vidurkio galvos Δtа.av reikšmė visada yra didesnė už vidutinę logaritminę Δtl.av. Tačiau tais atvejais, kai temperatūros galvutė išilgai šilumokaičio keičiasi nežymiai, tai yra, kai įvykdoma sąlyga Δtb / Δtm <2, vidutinį temperatūros skirtumą galima apskaičiuoti kaip aritmetinį vidurkį:

Įrenginių, turinčių kryžminę ir mišrią srovę, temperatūros skirtumo vidurkis išsiskiria skaičiavimų sudėtingumu, todėl daugeliui dažniausiai pasitaikančių schemų sprendimų rezultatai paprastai pateikiami grafikų pavidalu. Isp. Literatūra: 1) Šilumos energetikos pagrindai, A.M. Litvin, Gosenergoizdat, 1958. 2) Teplotekhnika, Bondarev V.A., Protskiy A.E., Grinkevich R.N. Minskas, red. 2-oji, „Aukštoji mokykla“, 1976. 3) Šilumos inžinerija, red. 2, vadovaujama. Sushkinoje, Maskvos „metalurgijoje“, 1973 m.

Šilumos perdavimo tipai

Dabar pakalbėkime apie šilumos perdavimo rūšis - jų yra tik trys. Spinduliavimas - šilumos perdavimas per radiaciją. Kaip pavyzdį galite galvoti apie saulės vonias šiltą vasaros dieną. Tokių šilumokaičių galima rasti net rinkoje (lempos oro šildytuvai). Tačiau dažniausiai gyvenamosioms patalpoms, buto kambariams šildyti perkame alyvinius arba elektrinius radiatorius. Tai yra kitos šilumos perdavimo - konvekcijos - pavyzdys. Konvekcija gali būti natūrali, priverstinė (išmetimo gaubtas ir dėžėje yra rekuperatorius) arba mechaniškai sukeltas (pavyzdžiui, su ventiliatoriumi). Pastarasis tipas yra daug efektyvesnis.

Tačiau efektyviausias šilumos perdavimo būdas yra šilumos laidumas arba, kaip jis dar vadinamas, laidumas (iš angliško laidumo - „laidumas“). Bet kuris inžinierius, kuris ketina atlikti šilumokaičio šiluminį skaičiavimą, pirmiausia galvoja apie efektyvios įrangos pasirinkimą kuo mažesniais matmenimis. Tai pasiekiama būtent dėl ​​šilumos laidumo. To pavyzdys yra šiandien efektyviausias TOA - plokšteliniai šilumokaičiai. Plokštė TOA pagal apibrėžimą yra šilumokaitis, perduodantis šilumą iš vieno aušinimo skysčio į kitą per juos skiriančią sieną. Didžiausias įmanomas kontaktinis plotas tarp dviejų terpių kartu su teisingai parinktomis medžiagomis, plokščių profiliu ir jų storiu leidžia sumažinti pasirinktos įrangos dydį, išlaikant pirmines technines charakteristikas, reikalingas technologiniam procesui.

Šilumokaičių tipai

Prieš apskaičiuojant šilumokaitį, jie nustatomi pagal jo tipą. Visus TOA galima suskirstyti į dvi dideles grupes: rekuperacinius ir regeneracinius šilumokaičius. Pagrindinis skirtumas tarp jų yra toks: rekuperaciniame TOA šilumos mainai vyksta per sieną, skiriančią du aušinimo skysčius, o regeneracinėje TOA - šios terpės turi tiesioginį kontaktą viena su kita, dažnai maišosi ir jas reikia vėliau atskirti specialiuose separatoriuose. Regeneraciniai šilumokaičiai skirstomi į maišymo ir šilumokaičius su pakuotėmis (stacionarūs, krentantys ar tarpiniai). Apytiksliai tariant, kibiras karšto vandens, veikiamas šalnų, arba stiklinė karštos arbatos, įdėta į šaldytuvą atvėsti (niekada to nedarykite!) Yra tokio maišymo TOA pavyzdys. Įpylę arbatą į lėkštę ir tokiu būdu ją atvėsinę, gauname regeneracinio šilumokaičio su antgaliu pavyzdį (šiame pavyzdyje esanti lėkštė atlieka purkštuko vaidmenį), kuris pirmiausia susisiekia su aplinkos oru ir ima jo temperatūrą. ir tada paima šiek tiek šilumos iš į ją įpiltos karštos arbatos. Siekdama, kad abi terpės būtų subalansuotos. Tačiau, kaip jau išsiaiškinome anksčiau, efektyviau naudoti šilumos laidumą šilumai perduoti iš vienos terpės į kitą, todėl šiandien šilumos perdavimo prasme naudingesni (ir plačiai naudojami) TOA, žinoma, yra sveikstantis.

Šilumos kiekio nustatymas

Šilumos perdavimo lygtis, naudojama pastoviems laiko ir procesų vienetams, yra tokia:

Q = KFtcp (W)

Šioje lygtyje:

• K yra šilumos perdavimo koeficiento vertė (išreikšta W / (m2 / K));
• tav - vidutinis temperatūros rodiklių skirtumas tarp skirtingų šilumos nešėjų (vertė gali būti pateikiama tiek Celsijaus laipsniais (0С), tiek kelvinais (K));
• F yra paviršiaus ploto, kuriam įvyksta šilumos perdavimas, vertė (vertė nurodoma m2).

Lygtis leidžia apibūdinti procesą, kurio metu šiluma perduodama tarp šilumos nešėjų (nuo karšto iki šalto). Lygtyje atsižvelgiama į:

• šilumos perdavimas iš aušinimo skysčio (karšto) į sieną;
• sienos šilumos laidumo parametrai;
• šilumos perdavimas iš sienos į aušinimo skystį (šaltas).

Terminis ir konstrukcinis skaičiavimas

Bet koks rekuperacinio šilumokaičio apskaičiavimas gali būti atliekamas remiantis šiluminių, hidraulinių ir stiprumo skaičiavimų rezultatais. Jie yra esminiai, privalomi projektuojant naują įrangą ir yra paskesnių tos pačios rūšies aparatų linijos modelių skaičiavimo metodo pagrindas. Pagrindinė TOA šiluminio skaičiavimo užduotis yra nustatyti reikiamą šilumos mainų paviršiaus plotą stabiliam šilumokaičio veikimui ir palaikyti reikiamus terpės parametrus išleidimo angoje. Dažnai atliekant tokius skaičiavimus, inžinieriams pateikiamos savavališkos būsimos įrangos masės ir dydžio charakteristikų vertės (medžiaga, vamzdžio skersmuo, plokščių dydžiai, sijos geometrija, sparnų tipas ir medžiaga ir kt.), Todėl po terminis, paprastai atliekamas konstruktyvus šilumokaičio skaičiavimas. Iš tiesų, jei pirmajame etape inžinierius apskaičiavo reikiamą paviršiaus plotą tam tikram vamzdžio skersmeniui, pavyzdžiui, 60 mm, o šilumokaičio ilgis pasirodė apie šešiasdešimt metrų, tai logiškiau manyti, kad pereiti prie daugiakančio šilumokaičio arba prie apvalkalo ir vamzdžio tipo arba padidinti vamzdžių skersmenį.

Šilumos perdavimo mechanizmai skaičiuojant šilumokaičius

Trys pagrindiniai šilumos perdavimo tipai yra konvekcija, šilumos laidumas ir radiacija.

Šilumos mainų procesuose, vykstančiuose pagal šilumos laidumo mechanizmo principus, šilumos energija perduodama elastinių atominių ir molekulinių virpesių energijos pavidalu. Šios energijos perdavimas tarp skirtingų atomų vyksta mažėjimo kryptimi.

Šilumos energijos perdavimo charakteristikų apskaičiavimas pagal šilumos laidumo principą atliekamas pagal Furjė dėsnį

Duomenys apie paviršiaus plotą, šilumos laidumą, temperatūros gradientą, srauto periodą naudojami šilumos energijos kiekiui apskaičiuoti.Temperatūros gradiento sąvoka apibrėžiama kaip temperatūros pokytis šilumos perdavimo kryptimi vienu ar kitu ilgio vienetu.

Šilumos laidumas yra šilumos mainų proceso greitis, t.y. šilumos energijos kiekis, praeinantis per bet kurį paviršiaus vienetą per laiko vienetą.

Kaip žinote, metalams būdingas didžiausias šilumos laidumo koeficientas, palyginti su kitomis medžiagomis, į kurį reikia atsižvelgti atliekant bet kokius šilumos mainų procesų skaičiavimus. Kalbant apie skysčius, jie paprastai turi santykinai mažesnį šilumos laidumo koeficientą, palyginti su kūnais, esančiais kietoje agregacijos būsenoje.

Skaičiuojant šilumokaičius, kuriuose šilumos energija per sieną perduodama tarp skirtingų terpių, galima apskaičiuoti perduotos šiluminės energijos kiekį naudojant Furjė lygtį. Jis apibrėžiamas kaip šilumos energijos kiekis, einantis per plokštumą, kuriai būdingas labai mažas storis:

Atlikę keletą matematinių operacijų, gauname tokią formulę

Galima daryti išvadą, kad temperatūros kritimas sienos viduje atliekamas pagal tiesės dėsnį.

Hidraulinis skaičiavimas

Atliekami hidrauliniai ar hidromechaniniai, taip pat aerodinaminiai skaičiavimai, siekiant nustatyti ir optimizuoti hidraulinio (aerodinaminio) slėgio nuostolius šilumokaityje, taip pat apskaičiuoti energijos sąnaudas jiems įveikti. Bet kokio aušinimo skysčio praėjimo kelio, kanalo ar vamzdžio apskaičiavimas kelia pagrindinę žmogaus užduotį - sustiprinti šilumos perdavimo procesą šioje srityje. Tai yra, viena terpė turėtų perduoti, o kita turėtų gauti kuo daugiau šilumos minimaliu jos tekėjimo intervalu. Tam dažnai naudojamas papildomas šilumos mainų paviršius, išsivysčiusio paviršiaus briaunų pavidalu (kad būtų galima atskirti ribinį laminarinį sluoksnį ir sustiprinti srauto turbulizaciją). Optimalus hidraulinių nuostolių, šilumos mainų paviršiaus ploto, svorio ir dydžio charakteristikų bei pašalintos šilumos galios balanso santykis yra terminio, hidraulinio ir konstruktyvaus TOA skaičiavimo rezultatas.

Patikrinimo skaičiavimas

Šilumokaičio apskaičiavimas atliekamas tuo atveju, kai reikia nustatyti galios ar šilumos mainų paviršiaus ploto maržą. Paviršius rezervuojamas dėl įvairių priežasčių ir esant skirtingoms situacijoms: jei to reikia pagal techninę užduotį, jei gamintojas nusprendžia pridėti papildomą maržą, kad būtų tikras, jog toks šilumokaitis pradės veikti, ir sumažins iki minimumo skaičiavimuose padarytos klaidos. Kai kuriais atvejais, norint suapvalinti projektinių matmenų rezultatus, reikia pertekliaus, kitais atvejais (garintuvai, ekonomaizeriai), apskaičiuojant šilumokaičio galią užteršti kompresoriaus alyva, esančia šaldymo grandinėje, specialiai įvedama paviršiaus marža. Reikia atsižvelgti į žemą vandens kokybę. Praėjus tam tikram nepertraukiamam šilumokaičių veikimo laikui, ypač esant aukštai temperatūrai, ant aparato šilumos mainų paviršiaus nusėda skalė, sumažinant šilumos perdavimo koeficientą ir neišvengiamai parazitiškai sumažinant šilumos pašalinimą. Todėl kompetentingas inžinierius, apskaičiuodamas šilumokaitį vanduo-vanduo, ypatingą dėmesį skiria papildomam šilumos mainų paviršiaus pertekliui. Taip pat atliekamas patikrinimo skaičiavimas, siekiant sužinoti, kaip pasirinkta įranga veiks kitais, antriniais režimais. Pavyzdžiui, centriniuose oro kondicionieriuose (oro tiekimo įrenginiuose) pirmasis ir antrasis šildymo šildytuvai, naudojami šaltuoju metų laiku, dažnai naudojami vasarą įeinančiam orui atvėsinti tiekiant šaltą vandenį į oro šilumokaičio vamzdelius.Tai, kaip jie veiks ir kokius parametrus duos, leidžia įvertinti patikros apskaičiavimą.

Prietaisas ir veikimo principas

Šilumos mainų įranga šiuolaikinėje rinkoje pateikiama labai įvairiai.

Visą šios linijos produktų asortimentą galima suskirstyti į du tipus:

• plokščių užpildai;
• apvalkalo ir vamzdžio įtaisai.

Pastaroji veislė dėl mažo efektyvumo lygio, taip pat dėl ​​didelio dydžio, šiandien rinkoje beveik neparduodama. Plokštelinis šilumokaitis susideda iš identiškų gofruotų plokščių, pritvirtintų prie tvirto metalinio rėmo. Elementai yra veidrodiniame atvaizde vienas kito atžvilgiu, o tarp jų yra plieniniai ir guminiai tarpikliai. Naudingas šilumos mainų plotas tiesiogiai priklauso nuo plokščių dydžio ir skaičiaus.

Plokštės įrenginiai gali būti suskirstyti į du porūšius pagal konfigūraciją, pavyzdžiui:

• lituoti vienetai;
• tarpiniai šilumokaičiai.

Sulankstomi įtaisai skiriasi nuo lituoto surinkimo tipo gaminių tuo, kad kuo greičiau prietaisą galima atnaujinti ir pritaikyti pagal asmeninius poreikius, pavyzdžiui, pridėti arba nuimti tam tikrą skaičių plokščių. Tarpiniai šilumokaičiai yra paklausūs vietovėse, kuriose buitinėms reikmėms naudojamas kietas vanduo, dėl kurio savybių ant įrenginio elementų kaupiasi gėrimas ir įvairūs teršalai. Šios neoplazmos neigiamai veikia prietaiso efektyvumą, todėl jas reikia reguliariai valyti, o dėl jų konfigūracijos tai visada įmanoma.

Neišardomi įrenginiai išsiskiria šiomis savybėmis:

• aukštas atsparumo aukšto slėgio ir temperatūros svyravimams lygis;
• ilgas tarnavimo laikas;
• lengvas svoris.

Lituojami mazgai valomi neišardant visos konstrukcijos.

Remiantis įrenginio tipo ir montavimo varianto apskaičiavimu, reikėtų išskirti dviejų rūšių šilumokaičius karštam vandeniui iš šildymo.

• Vidiniai šilumokaičiai yra pačiuose šildymo įrenginiuose - krosnyse, katiluose ir kituose. Tokio tipo montavimas leidžia pasiekti maksimalų efektyvumą dirbant su gaminiais, nes šilumos nuostoliai korpusui šildyti bus minimalūs. Paprastai tokie įtaisai jau yra įmontuoti katile katilų gamybos etape. Tai labai palengvina montavimą ir paleidimą, nes reikia reguliuoti tik reikiamą šilumokaičio darbo režimą.

• Išoriniai šilumokaičiai turi būti prijungti atskirai nuo šilumos šaltinio. Tokie įtaisai yra tinkami naudoti tais atvejais, kai prietaiso veikimas priklauso nuo nuotolinio šildymo šaltinio. Namai su centralizuotu šildymu yra pavyzdys. Šiame įgyvendinimo variante namų šildymo įrenginys, kuris šildo vandenį, veikia kaip išorinis įtaisas.

Atsižvelgiant į medžiagos, iš kurios gaminamos pertvaros, tipą, verta pabrėžti šiuos modelius:

• plieniniai šilumokaičiai;
• prietaisai, pagaminti iš ketaus.

Be to, išsiskiria vario litavimo sistemos. Jie naudojami centralizuotam šildymui daugiabučiuose namuose.

Ketaus įrangos savybėmis turėtų būti laikomos šios savybės:

• žaliava gana lėtai vėsta, o tai taupo visos šildymo sistemos veikimą;
• medžiaga pasižymi dideliu šilumos laidumu, visi ketaus gaminiai turi būdingų savybių, kuriomis ji labai greitai įkaista ir atiduoda šilumą kitiems elementams;
• žaliava atspari masto susidarymui ant pagrindo, be to, ji yra atsparesnė korozijai;
• įdiegę papildomas sekcijas, galite padidinti viso įrenginio galią ir funkcionalumą;
• gaminius iš šios medžiagos galima gabenti dalimis, suskaidant ją į sekcijas, o tai palengvina tiekimo procesą, taip pat šilumokaičio montavimą ir priežiūrą.

Siūlome susipažinti su: Kurioje pusėje uždėti garų barjerą - DOLGOSTROI.PRO
Kaip ir bet kuris kitas produktas, toks priklausomas įrenginys turi šiuos trūkumus:

• ketaus pasižymi mažu atsparumu aštriems temperatūros svyravimams, tokie reiškiniai gali būti kupini įtrūkimų susidarymo ant prietaiso, o tai neigiamai paveiks šilumokaičio veikimą;
• net turėdami didelius matmenis, ketaus elementai yra labai trapūs, todėl mechaniniai pažeidimai, ypač gabenant gaminius, gali jį rimtai pakenkti;
• medžiaga yra linkusi į sausą koroziją;
• didelė prietaiso masė ir matmenys kartais apsunkina sistemos kūrimą ir diegimą.

Plieniniai šilumokaičiai, skirti tiekti karštą vandenį, pasižymi šiais privalumais:

• didelis šilumos laidumas;
• maža produktų masė. Plienas nepadaro sistemos sunkesne, todėl tokie įtaisai yra geriausias pasirinkimas, kai reikia šilumokaičio, kurio užduotis yra aptarnauti didelę teritoriją;
• plieniniai mazgai yra atsparūs mechaniniam įtempimui;
• plieninis šilumokaitis nereaguoja į temperatūros svyravimus konstrukcijos viduje;
• medžiaga pasižymi geromis elastingumo charakteristikomis, tačiau ilgalaikis sąlytis su stipriai įkaitinta arba atvėsusia terpe gali sukelti plyšių susidarymą suvirinimo srityje.

Įrenginių trūkumai apima šias savybes:

• jautrumas elektrocheminei korozijai. Todėl nuolat kontaktuojant su agresyvia aplinka, prietaiso veikimo laikas žymiai sumažės;
• prietaisai neturi galimybės padidinti darbo efektyvumą;
• plieno blokas labai greitai praranda šilumą, o tai padidina degalų sąnaudas produktyviam darbui;
• žemas priežiūros lygis. Pataisyti prietaiso savo rankomis beveik neįmanoma;
• galutinis plieninio šilumokaičio surinkimas atliekamas dirbtuvės, kurioje jis buvo pagamintas, sąlygomis. Vienetai yra didelio dydžio monolitiniai blokai, dėl kurių kyla sunkumų juos pristatant.

Kai kurie gamintojai, norėdami pagerinti plieninių šilumokaičių kokybę, padengia jo vidines sienas ketu, taip padidindami konstrukcijos patikimumą.

Šiuolaikiniai šilumokaičiai yra įrenginiai, kurių veikimas grindžiamas skirtingais principais:

• drėkinimas;
• panardinamas;
• lituotas;
• paviršutiniškas;
• sulankstomas;
• briaunotas plokštelinis;
• maišymas;
• apvalkalas ir vamzdis ir kt.

Tačiau plokšteliniai šilumokaičiai, skirti tiekti karštą vandenį ir šildyti, palankiai skiriasi nuo daugelio kitų. Tai yra srautiniai šildytuvai. Instaliacijos yra plokščių serija, tarp kurių susidaro du kanalai: karštas ir šaltas. Juos skiria plieninė ir guminė tarpinė, todėl pašalinamas terpės maišymas.

Plokštės surenkamos į vieną bloką. Šis veiksnys lemia įrenginio funkcionalumą. Plokštės yra vienodo dydžio, tačiau išsidėsčiusios 180 laipsnių posūkyje, todėl susidaro ertmės, per kurias gabenami skysčiai. Taip formuojasi šaltų ir karštų kanalų kaita ir formuojamas šilumos mainų procesas.

Recirkuliacija tokio tipo įrenginiuose yra intensyvi. Sąlygos, kuriomis bus naudojamas šilumokaitis karšto vandens tiekimo sistemoms, priklauso nuo tarpiklių medžiagos, plokščių skaičiaus, jų dydžio ir tipo. Karšto vandens ruošimo įrenginiuose yra dvi grandinės: viena skirta karštam vandeniui, kita - patalpų šildymui. Plokščių mašinos yra saugios, produktyvios ir naudojamos šiose srityse:

• šilumos nešiklio paruošimas karšto vandens tiekimo, vėdinimo ir šildymo sistemose;
• maisto produktų ir pramoninių aliejų aušinimas;
• karšto vandens tiekimas dušams įmonėse;
• šilumos nešiklio paruošimui grindų šildymo sistemose;
• šilumos nešiklio paruošimui maisto, chemijos ir farmacijos pramonėje;
• baseino vandens šildymas ir kiti šilumos mainų procesai.

Tyrimų skaičiavimai

Tyrimų skaičiavimai atliekami remiantis gautais šiluminių ir patikrinamųjų skaičiavimų rezultatais. Paprastai jie yra būtini norint atlikti naujausius projektuojamo aparato projekto pakeitimus. Jie taip pat atliekami siekiant ištaisyti visas lygtis, išdėstytas įgyvendintame skaičiavimo modelyje TOA, gautas empiriškai (pagal eksperimentinius duomenis). Tyrimų skaičiavimai apima dešimtis, o kartais ir šimtus skaičiavimų pagal specialų planą, sukurtą ir įgyvendintą gamyboje pagal eksperimento planavimo matematinę teoriją. Remiantis rezultatais, atskleidžiama įvairių sąlygų ir fizinių dydžių įtaka TOA veiklos rodikliams.

Kiti skaičiavimai

Skaičiuodami šilumokaičio plotą, nepamirškite apie medžiagų atsparumą. TOA stiprumo skaičiavimai apima suprojektuoto įrenginio įtempio, sukimo patikrinimą, kad būtų galima maksimaliai leistinas darbo momentus pritaikyti būsimo šilumokaičio dalims ir mazgams. Mažiausių matmenų produktas turi būti patvarus, stabilus ir garantuoti saugų veikimą įvairiomis, net ir labiausiai įtemptomis darbo sąlygomis.

Dinaminis skaičiavimas atliekamas siekiant nustatyti įvairias šilumokaičio charakteristikas esant įvairiems jo veikimo režimams.

Vamzdžių vamzdžių šilumokaičiai

Apsvarstykime paprasčiausią vamzdžio-vamzdžio šilumokaičio apskaičiavimą. Struktūriškai tokio tipo TOA yra kiek įmanoma supaprastinta. Paprastai, siekiant sumažinti nuostolius, į vidinį aparato vamzdį įleidžiamas karštas aušinimo skystis, o į korpusą arba į išorinį vamzdį - aušinamasis aušinimo skystis. Inžinieriaus užduotis šiuo atveju sutrumpinama iki tokio šilumokaičio ilgio nustatymo pagal apskaičiuotą šilumos mainų paviršiaus plotą ir pateiktus skersmenis.

Čia reikia pridurti, kad termodinamikoje yra įvesta idealaus šilumokaičio koncepcija, tai yra begalinio ilgio aparatas, kuriame aušinimo skysčiai veikia priešpriešiniu srautu, o tarp jų visiškai suveikia temperatūrų skirtumas. Vamzdžių vamzdžių konstrukcija yra arčiausiai šių reikalavimų. O jei aušinimo skysčius paleisite priešpriešiniu srautu, tai bus vadinamasis „tikrasis priešpriešinis srautas“ (o ne kryžminis srautas, kaip plokštelėje TOA). Temperatūros galvutė efektyviausiai įjungiama tokiu judėjimo organizavimu. Tačiau, skaičiuojant vamzdžio vamzdyje šilumokaitį, reikia būti realistišku ir nepamiršti apie logistikos komponentą, taip pat paprastą montavimą. „Eurotruck“ ilgis yra 13,5 metro, o ne visos techninės patalpos pritaikytos slydimui ir tokio ilgio įrangos montavimui.

Kaip apskaičiuoti šilumokaitį

Būtina apskaičiuoti ritės šilumokaitį, kitaip jo šiluminė galia gali būti nepakankama kambario šildymui. Šildymo sistema skirta kompensuoti šilumos nuostolius. Atitinkamai, tikslią reikalingos šilumos energijos kiekį galime sužinoti tik pagal pastato šilumos nuostolius. Apskaičiuoti yra gana sunku, todėl vidutiniškai jie ima 100 W vienam kvadratiniam metrui, o lubų aukštis yra 2,7 m.

Tarp posūkių turi būti tarpas.

Be to, norint apskaičiuoti reikia šių verčių:

• Pi;
• turimo vamzdžio skersmuo (paimkite 10 mm);
• metalo lambda šilumos laidumas (variui 401 W / m * K);
• aušinimo skysčio tiekimo ir grįžimo temperatūros delta (20 laipsnių).

Norėdami nustatyti vamzdžio ilgį, turite padalyti bendrą šiluminę galią W iš aukščiau išvardytų veiksnių sandaugos.Panagrinėkime vario šilumokaičio, kurio reikalaujama 3 kW šiluminė galia, pavyzdį - tai 3000 W.

3000 / 3,14 (Pi) * 401 (šilumos laidumas lambda) * 20 (temperatūros delta) * 0,01 (vamzdžio skersmuo metrais)

Iš šio skaičiavimo paaiškėja, kad jums reikia 11,91 m vario vamzdžio, kurio skersmuo yra 10 mm, kad ritės šilumos galia būtų 3 kW.

Korpusiniai ir vamzdiniai šilumokaičiai

Todėl labai dažnai tokio aparato apskaičiavimas sklandžiai patenka į apvalkalo ir vamzdžio šilumokaičio apskaičiavimą. Tai aparatas, kuriame vamzdžių pluoštas yra viename korpuse (korpuse), plaunamas įvairiais aušinimo skysčiais, atsižvelgiant į įrangos paskirtį. Pavyzdžiui, kondensatoriuose šaltnešis įleidžiamas į striukę, o vanduo - į vamzdžius. Taikant šį laikmenų perkėlimo būdą, patogiau ir efektyviau valdyti aparato veikimą. Garintuvuose, atvirkščiai, vamzdeliuose verda šaltnešis ir tuo pačiu metu juos plauna atvėsęs skystis (vanduo, sūrymai, glikoliai ir kt.). Todėl korpuso ir vamzdžio šilumokaičio apskaičiavimas yra sumažintas iki minimumo sumažinant įrangos dydį. Žaisdamas su korpuso skersmeniu, vidinių vamzdžių skersmeniu ir skaičiumi bei aparato ilgiu, inžinierius pasiekia apskaičiuotą šilumos mainų paviršiaus ploto vertę.

Oro šilumokaičiai

Vienas iš labiausiai paplitusių šilumokaičių šiandien yra vamzdiniai šilumokaičiai. Jie taip pat vadinami ritėmis. Visur, kur jie nėra sumontuoti, pradedant ventiliatoriaus ritės blokais (nuo angliško ventiliatoriaus + ritės, ty „ventiliatorius“ + „ritė“), esančiuose split sistemos vidiniuose blokuose, ir baigiant milžiniškais išmetamųjų dujų rekuperatoriais (šilumos gavyba iš karštų išmetamųjų dujų ir šildymo poreikiams) katilinėse CHP. Štai kodėl ritinio šilumokaičio konstrukcija priklauso nuo to, kur šilumokaitis pradės veikti. Pramoniniams oro aušintuvams (VOP), įmontuotiems mėsos šaldymo kamerose, žemos temperatūros šaldikliuose ir kituose maisto šaldymo objektuose, reikalingos tam tikros konstrukcinės savybės. Atstumas tarp lamelių (pelekų) turėtų būti kuo didesnis, kad padidėtų nepertraukiamo veikimo laikas tarp atitirpinimo ciklų. Duomenų centrų (duomenų apdorojimo centrų) garintuvai, atvirkščiai, yra pagaminti kiek įmanoma kompaktiškesni, kuo mažesni atstumai. Tokie šilumokaičiai veikia „švariose zonose“, apsuptuose smulkių filtrų (iki HEPA klasės), todėl toks vamzdinio šilumokaičio skaičiavimas atliekamas akcentuojant kuo mažesnį dydį.

Ritinių šilumokaičių tipai

Šildomas rankšluosčių džiovintuvas taip pat yra ritės šilumokaitis.

Jūs galite padaryti ritę savo rankomis, skirtingo dizaino ir iš kelių rūšių metalo (plieno, vario, aliuminio, ketaus). Aliuminio ir ketaus gaminiai antspauduojami gamyklose, nes reikiamas sąlygas dirbant su šiais metalais galima pasiekti tik gamybos sąlygomis. Be to bus galima dirbti tik su plienu arba variu. Geriausia naudoti varį, nes jis yra kaliojo ir turi didelį šilumos laidumo laipsnį. Yra dvi ritės gamybos schemos:

• varžtas;
• lygiagrečiai.

Sraigtinė schema reiškia spiralinių posūkių vietą pagal spiralinę liniją. Tokiuose šilumokaičiuose esantis aušinimo skystis juda viena kryptimi. Jei reikia, norint padidinti šilumos galią, galima sujungti keletą spiralių pagal principą „vamzdis vamzdyje“.

Norėdami kuo labiau sumažinti šilumos nuostolius, turite pasirinkti, kokia izoliacija geriausia šiltinti namą iš išorės. Tai taip pat priklauso nuo sienų medžiagos.

Būtina pasirinkti medinio namo izoliaciją, atsižvelgiant į šilumos izoliacijos pralaidumą garams.

Lygiagrečioje grandinėje aušinimo skystis nuolat keičia savo judėjimo kryptį. Toks šilumokaitis pagamintas iš tiesių vamzdžių, sujungtų 180 laipsnių alkūne.Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, šildymo registrui gaminti, pasukami keliai gali būti nenaudojami. Vietoj jų yra įrengtas tiesioginis aplinkkelis, kuris gali būti išdėstytas tiek viename, tiek abiejuose vamzdžio galuose.

Šilumos perdavimo būdai

Ritinio šilumokaičio veikimo principas yra kaitinti vieną medžiagą kitos šilumos sąskaita. Taigi šilumokaičio vandenį galima pašildyti atvira liepsna. Tokiu atveju jis veiks kaip šilumos kriauklė. Bet ir pati ritė gali veikti kaip šilumos šaltinis. Pavyzdžiui, kai vamzdžiais teka aušinimo skystis, kaitinamas katile arba naudojant įmontuotą elektrinį kaitinimo elementą, ir jo šiluma perduodama vandeniui iš šildymo sistemos. Iš esmės galutinis šilumos perdavimo tikslas yra patalpų oro pašildymas.

Plokšteliniai šilumokaičiai

Šiuo metu plokšti šilumokaičiai yra stabiliai paklausūs. Pagal jų konstrukciją jie yra visiškai sulankstomi ir pusiau suvirinti, lituoti variu ir lituoti nikeliu, suvirinti ir lituoti difuziniu metodu (be lydmetalio). Plokštinio šilumokaičio šiluminė konstrukcija yra pakankamai lanksti ir nėra ypač sunki inžinieriui. Pasirinkimo procese galite žaisti su plokščių tipu, kanalų skylamušio gyliu, briaunų tipu, plieno storiu, skirtingomis medžiagomis ir svarbiausia - daugybe standartinių dydžių skirtingų matmenų prietaisų modelių. Tokie šilumokaičiai yra žemi ir platūs (skirti vandens garams šildyti) arba aukšti ir siauri (atskiriantys oro kondicionavimo sistemų šilumokaičius). Jie dažnai naudojami fazių keitimo terpėms, tai yra, kaip kondensatoriai, garintuvai, garo šildytuvai, išankstiniai kondensatoriai ir kt. Šiek tiek sunkiau atlikti šilumokaičio, veikiančio pagal dviejų fazių schemą, skaičiavimus -skystam šilumokaičiui, tačiau patyrusiam inžinieriui ši užduotis yra išsprendžiama ir nėra ypač sunki. Norėdami palengvinti tokius skaičiavimus, šiuolaikiniai dizaineriai naudoja inžinerines kompiuterių bazes, kuriose galite rasti daug reikalingos informacijos, įskaitant bet kokio šaltnešio būklės diagramas bet kuriame nuskaityme, pavyzdžiui, „CoolPack“ programoje.