Расчет гидравлического сопротивления теплого пола


Тепловой и гидравлический расчет теплого пола.

Примерное кол-во тепла, необходимое для обогрева помещения.
Единицы измерения - Ватт. Теплопотери помещения Вт

При указании площади учитывать необходимые отступы от стен.
Единицы измерения - квадратные метры. Площадь теплого пола м2

Назначение рассчитываемого помещения Назначение помещения Постоянное пребывание людейПостоянное пребывание людей (Влажное помещение)Временное пребывание людейВременное пребывание людей (Влажное помещение)Детское учреждение

Необходимая температура воздуха в рассчитываемом помещении.
Единицы измерения - градусы цельсия. Требуемая t°С воздуха в помещении °С

Температура воздуха в нижерасположенном помещении.
Если помещение отсутствует, указывать 0.
Единицы измерения - градусы цельсия. t°С воздуха в нижнем помещении °С

Шаг укладки трубы ТП.
Единицы измерения - сантиметры. Шаг трубы 1015202530см

Тип труб используемых в системе ТП, внешний диаметр и толщина стенок. Тип труб Металлопластиковые 16х1.5Металлопластиковые 16х2.0Металлопластиковые 20х2.0Металлопластиковые 26х3.0Металлопластиковые 32х3.0Металлопластиковые 40х3.5Полиэтиленовые 16х2.2Полиэтиленовые 16х2.0Полиэтиленовые 20х2.0Полиэтиленовые 25х2.3Полиэтиленовые 32х 3.0Полипропиленовые 16х1.8Полипропиленовые 16х2.7Полипропиленовые 20х1.9Полипропиленовые PPR 20х3.4Полипропиленовые 25х2.3Полипропиленовые PPR 25х4.2Полипропиленовые 32х3.0Полипропиленовые PPR 32х5.4Полипропиленовые PPR 40х6.7Полипропиленовые PPR 50х8.3Полипропиленовые PPR-FIBER 20х2.8Полипропиленовые PPR-FIBER 20х3.4Полипропиленовые PPR-FIBER 25х3.5Полипропиленовые PPR-FIBER 25х4.2Полипропиленовые PPR-FIBER 32х4.4Полипропиленовые PPR-FIBER 32х5.4Полипропиленовые PPR-FIBER 40х5.5Полипропиленовые PPR-FIBER 40х6.7Полипропиленовые PPR-FIBER 50х6.9Полипропиленовые PPR-FIBER 50х8.3Полипропиленовые PPR-ALUX 20х3.4Полипропиленовые PPR-ALUX 25х4.2Полипропиленовые PPR-ALUX 32х5.4Полипропиленовые PPR-ALUX 40х6.7Полипропиленовые PPR-ALUX 50х8.3Медные 10х1Медные 12х1Медные 15х1Медные 18х1Медные 22х1Медные 28х1Медные 35х1.5Стальные ВГП легкие 1/2"Стальные ВГП обыкновенные 1/2"Стальные ВГП усиленные 1/2"Стальные ВГП легкие 3/4"Стальные ВГП обыкновенные 3/4"Стальные ВГП усиленные 3/4"Стальные ВГП легкие 1"Стальные ВГП обыкновенные 1"Стальные ВГП усиленные 1"

Температура теплоносителя на выходе из котла в систему ТП.
Единицы измерения - градусы цельсия. Температура теплоносителя на входе°С

Температура теплоносителя на входе в котел из системы ТП. В среднем ниже на 5-10°С температуры теплоносителя на входе в систему ТП.
Единицы измерения - градусы цельсия. Температура теплоносителя на выходе°С

Длина трубы от котла до рассчитываемого помещения "туда-обратно".
Единицы измерения - метры. Длина подводящей магистрали метров

Слои НАД трубами:

↑ НетБетоныБетоны ЛегкиеГидроизоляцияГрунтыДеревоКаменьМеталлыОблицовкаПолыРазноеРастворыСтеновые материалыСыпучие материалыУтеплители мм

↑ НетБетоныБетоны ЛегкиеГидроизоляцияГрунтыДеревоКаменьМеталлыОблицовкаПолыРазноеРастворыСтеновые материалыСыпучие материалыУтеплителиКовролин (0.07 λ Вт/м К)Линолеум многослойный ρ1600 (0.33 λ Вт/м К)Линолеум многослойный ρ1800 (0.38 λ Вт/м К)Линолеум на тканевой основе ρ1400 (0.23 λ Вт/м К)Линолеум на тканевой основе ρ1600 (0.29 λ Вт/м К)Линолеум на тканевой основе ρ1800 (0.35 λ Вт/м К)Паркет (0.2 λ Вт/м К)Ламинат (0.3 λ Вт/м К)Плитка ПВХ (0.38 λ Вт/м К)Плитка керамическая (1 λ Вт/м К)Пробка (0.047 λ Вт/м К) мм

↥ БетоныБетоны ЛегкиеГидроизоляцияГрунтыДеревоКаменьМеталлыОблицовкаПолыРазноеРастворыСтеновые материалыСыпучие материалыУтеплителиРаствор гипсоперлитовый ρ600 (0.23 λ Вт/м К)Раствор гипсоперлитовый поризованный ρ400 (0.15 λ Вт/м К)Раствор гипсоперлитовый поризованный ρ500 (0.19 λ Вт/м К)Раствор известково-песчаный ρ1600 (0.81 λ Вт/м К)Раствор сложный (цемент+песок+известь) ρ1700 (0.87 λ Вт/м К)Раствор цементно-перлитовый ρ1000 (0.3 λ Вт/м К)Раствор цементно-перлитовый ρ800 (0.26 λ Вт/м К)Раствор цементно-песчаный ρ1800 (0.93 λ Вт/м К)Раствор цементно-шлаковый ρ1200 (0.58 λ Вт/м К)Раствор цементно-шлаковый ρ1400 (0.64 λ Вт/м К) мм

Слои ПОД трубами (начиная от трубы):

↧ НетБетоныБетоны ЛегкиеГидроизоляцияГрунтыДеревоКаменьМеталлыОблицовкаПолыРазноеРастворыСтеновые материалыСыпучие материалыУтеплители мм

↓ НетБетоныБетоны ЛегкиеГидроизоляцияГрунтыДеревоКаменьМеталлыОблицовкаПолыРазноеРастворыСтеновые материалыСыпучие материалыУтеплителиАрмопенобетон (0.13 λ Вт/м К)Асбест (0.08 λ Вт/м К)Асбозурит ρ600 (0.15 λ Вт/м К)Битумокерамзит (0.13 λ Вт/м К)Битумоперлит ρ400 (0.13 λ Вт/м К)Изделия перлитофосфогелиевые ρ200 (0.09 λ Вт/м К)Изделия перлитофосфогелиевые ρ300 (0.12 λ Вт/м К)Каучук вспененный Аэрофлекс ρ80 (0.054 λ Вт/м К)Каучук вспененный Кайманфлекс ST ρ80 (0.039 λ Вт/м К)Каучук вспененный Кайманфлекс ЕС ρ80 (0.039 λ Вт/м К)Каучук вспененный Кайманфлекс ЕСО ρ95 (0.041 λ Вт/м К)Куцчук вспененный Армафлекс ρ80 (0.04 λ Вт/м К)Маты алюминиево-кремниевые волокнистые Сибрал ρ300 (0.085 λ Вт/м К)Маты из супертонкого стекловолокна ρ20 (0.036 λ Вт/м К)Маты минераловатные Парок (0.042 λ Вт/м К)Маты минераловатные Роквул ρ35 (0.048 λ Вт/м К)Маты минераловатные Роквул ρ50 (0.047 λ Вт/м К)Маты минераловатные Флайдер ρ11 (0.055 λ Вт/м К)Маты минераловатные Флайдер ρ15 (0.053 λ Вт/м К)Маты минераловатные Флайдер ρ17 (0.053 λ Вт/м К)Маты минераловатные Флайдер ρ25 (0.05 λ Вт/м К)Маты стекловолоконные ρ150 (0.07 λ Вт/м К)Маты стекловолоконные ρ50 (0.064 λ Вт/м К)Опилки древесные (0.08 λ Вт/м К)Пакля ρ150 (0.07 λ Вт/м К)Пенопласт ППУ ρ80 (0.025 λ Вт/м К)Пенопласт ПХВ-1 ρ100 (0.052 λ Вт/м К)Пенопласт ПХВ-1 ρ125 (0.064 λ Вт/м К)Пенопласт ЦУСПОР ρ50 (0.025 λ Вт/м К)Пенопласт ЦУСПОР ρ70 (0.028 λ Вт/м К)Пенопласт карбамидный Мэттэмпласт (пеноизол) ρ20 (0.03 λ Вт/м К)Пенопласт резольнофенолфор3дегидный ρ100 (0.076 λ Вт/м К)Пенопласт резольнофенолфор3дегидный ρ40 (0.06 λ Вт/м К)Пенопласт резольнофенолфор3дегидный ρ50 (0.064 λ Вт/м К)Пенопласт резольнофенолфор3дегидный ρ75 (0.07 λ Вт/м К)Пенополистирол ρ100 (0.052 λ Вт/м К)Пенополистирол ρ150 (0.06 λ Вт/м К)Пенополистирол ρ40 (0.05 λ Вт/м К)Пенополистирол Пеноплекс ρ35 (0.03 λ Вт/м К)Пенополистирол Пеноплекс ρ43 (0.032 λ Вт/м К)Пенополистирол Радослав ρ18 (0.043 λ Вт/м К)Пенополистирол Радослав ρ24 (0.041 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиродур 2500С ρ25 (0.031 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиродур 2800С ρ28 (0.031 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиродур 3035С ρ33 (0.031 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиродур 4000С ρ35 (0.031 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиродур 5000С ρ45 (0.031 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиропор PS15 ρ15 (0.044 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиропор PS20 ρ20 (0.042 λ Вт/м К)Пенополистирол Стиропор PS30 ρ30 (0.04 λ Вт/м К)Пенополиуретан ρ40 (0.04 λ Вт/м К)Пенополиуретан ρ60 (0.041 λ Вт/м К)Пенополиуретан ρ80 (0.05 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 101 (2) ρ70 (0.027 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 101 (3) ρ70 (0.028 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 105 (2) ρ70 (0.025 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 105 (3) ρ70 (0.027 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 123 (2) ρ75 (0.028 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 123 (3) ρ75 (0.028 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 18М ρ65 (0.026 λ Вт/м К)Пенополиуретан Изолан 210 ρ65 (0.025 λ Вт/м К)Пенополиуретан Корунд ρ70 (0.027 λ Вт/м К)Пеностекло ρ200 (0.09 λ Вт/м К)Пеностекло ρ300 (0.12 λ Вт/м К)Пеностекло ρ400 (0.14 λ Вт/м К)Перлитопластбетон ρ100 (0.05 λ Вт/м К)Перлитопластбетон ρ200 (0.06 λ Вт/м К)Плиты минераловатные прошивные на синтетическом связующем ρ125 (0.07 λ Вт/м К)Плиты минераловатные прошивные на синтетическом связующем ρ50 (0.06 λ Вт/м К)Плиты минераловатные прошивные на синтетическом связующем ρ75 (0.064 λ Вт/м К)Плиты базальтовые ТермоЛайт ρ40 (0.044 λ Вт/м К)Плиты базальтовые ТермоЛайт ρ55 (0.043 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термовент ρ90 (0.04 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термокровля ρ110 (0.04 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термокровля ρ160 (0.043 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термокровля ρ185 (0.045 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термокровля ρ210 (0.045 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термомонолит ρ130 (0.041 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термопол ρ150 (0.041 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термостена ρ70 (0.043 λ Вт/м К)Плиты базальтовые Термофасад ρ150 (0.043 λ Вт/м К)Плиты камышитовые ρ200 (0.09 λ Вт/м К)Плиты камышитовые ρ300 (0.14 λ Вт/м К)Плиты минераловатные ППЖ ρ200 (0.054 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Роквул ρ100 (0.045 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Роквул ρ150 (0.047 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Роквул ρ200 (0.05 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ15 (0.055 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ17 (0.053 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ20 (0.048 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ30 (0.046 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ35 (0.046 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ45 (0.045 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ60 (0.045 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ75 (0.047 λ Вт/м К)Плиты минераловатные Флайдер ρ85 (0.05 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на крахмальном связующем ρ125 (0.064 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на крахмальном связующем ρ200 (0.08 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующем ρ100 (0.07 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующем ρ200 (0.08 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующем ρ300 (0.09 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующем ρ350 (0.11 λ Вт/м К)Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующем ρ50 (0.06 λ Вт/м К)Плиты минераловатные полужесткие ρ90 (0.045 λ Вт/м К)Плиты минераловатные полужесткие гидрофобизированные ρ100 (0.045 λ Вт/м К)Плиты минераловатные фасадные ПФ ρ180 (0.053 λ Вт/м К)Плиты стекловолоконные ρ50 (0.064 λ Вт/м К)Плиты торфяные ρ200 (0.064 λ Вт/м К)Плиты торфяные ρ300 (0.08 λ Вт/м К)Плиты торфяные Геокар ρ380 (0.072 λ Вт/м К)Плиты фибролитовые ρ300 (0.14 λ Вт/м К)Плиты фибролитовые ρ400 (0.16 λ Вт/м К)Плиты фибролитовые ρ600 (0.23 λ Вт/м К)Плиты фибролитовые ρ800 (0.3 λ Вт/м К)Полиэтилен вспененный (0.044 λ Вт/м К)Полиэтилен вспененный Пенофол ρ60 (0.04 λ Вт/м К)Пух гагчий (0.008 λ Вт/м К)Совелит ρ400 (0.087 λ Вт/м К)Шевелин (0.045 λ Вт/м К)Эковата ρ40 (0.043 λ Вт/м К)Эковата ρ50 (0.048 λ Вт/м К)Эковата ρ60 (0.052 λ Вт/м К) мм

↓ НетБетоныБетоны ЛегкиеГидроизоляцияГрунтыДеревоКаменьМеталлыОблицовкаПолыРазноеРастворыСтеновые материалыСыпучие материалыУтеплителиАсфальтобетон ρ2100 (1.05 λ Вт/м К)Бетон тяжелый ρ2400 (1.51 λ Вт/м К)Железобетон ρ2500 (1.69 λ Вт/м К)Плиты железобетонные пустотные при потоке сверху-вниз (1.11 λ Вт/м К)Плиты железобетонные пустотные при потоке снизу-вверх (1.27 λ Вт/м К)Силикатный бетон ρ1800 (1.16 λ Вт/м К) мм

Гидравлическое сопротивление

Существует два типа гидравлического сопротивления: сопротивление трению и местное сопротивление. В первом случае гидравлическое сопротивление обусловлено передачей импульса твердым стенкам. В последнем случае сопротивление вызывается рассеянием механической энергии при резком изменении конфигурации или направления потока, образованием вихрей и вторичных потоков в результате отрыва потока, центробежными силами и т. Д. К категории местных сопротивлений мы обычно относим сопротивления переходников, сопел, удлинителей, диафрагм, принадлежностей трубопроводов, поворотных колен, входов в трубы и т. д.

При определении полного сопротивления (потеря давления Δp f ) используется условная суперпозиция

(1)

Сопротивление трению (перепад давления по длине каналов) рассчитывается по эмпирической формуле Дарси

(2)

где - коэффициент трения Муди (в 4 раза больше коэффициента трения Фаннинга - см. Коэффициент трения), 1 и D H = 4S / P - длина и гидравлический диаметр канала, ρ - плотность жидкости, u - средняя скорость потока.

Для определения местного гидравлического сопротивления (ΔP 1 ) используется формула Вайсбаха.

(3)

где ζ - коэффициент местного сопротивления.

Для потока в гладких каналах коэффициент трения f зависит от условий потока и является функцией только Re = ūD H / ν. Для ламинарного потока значение для прямых труб определяется по формуле Пуазейля:

(4)

Значения C зависят от формы сечения и приведены в таблице 1.

Мы можем видеть из уравнения. (2) что в ламинарном потоке перепад давления изменяется со средней скоростью движения до первой степени: линейный закон сопротивления (область I, рисунок 1). В турбулентном потоке гидравлическое сопротивление трения резко возрастает (область II). Такое повышение сопротивления связано с большими потерями энергии, связанными с пульсирующим движением турбулентных вихрей в потоке жидкости. Величина в турбулентном потоке в круглой трубе может быть рассчитана по формуле Блазиуса для 5 × 10 3 ≤ Re ≤ 10 5

(5)

и из формулы Никурадзе для 10 5 ≤ Re ≤ 4 × 10 6

(6)

Приведенные выше формулы действительны для течения в каналах с гладкими стенками с полностью развитыми гидравлическими и тепловыми режимами.Во входной зоне канала (длиной до 20D H ) имеет более высокое значение, чем рассчитанное по формулам. (5) и (6). На коэффициент трения влияют изменения физических свойств жидкости, вызванные изменениями температуры и действием сил плавучести.

В каналах шероховатости гидравлическое сопротивление увеличивается за счет образования вихрей на элементах шероховатости, приводящих к дополнительной потере удельной энергии потока. Можно выделить три типа шероховатости:

  1. Естественная шероховатость, образующаяся в результате длительной эксплуатации трубопроводов.

  2. Шероховатость песка, характеризующаяся высокой плотностью и различной формой конкреций.

  3. Искусственная (или регулярная) шероховатость, когда элементы шероховатости имеют определенную геометрическую форму и расположение.

Каждый вид шероховатости имеет свою специфику изменения коэффициента трения сопротивления от Re. В случае шероховатости песка в качестве параметра шероховатости принимается отношение радиуса трубы r 0 к средней высоте выступа δ r на поверхности стенки (k = r 0 / δ r ).До определенного значения Re сопротивление шероховатой трубы изменяется так же, как и у гладкой (рисунок 2) (в ламинарном потоке оно изменяется согласно уравнению (4) (кривая 1) в турбулентном потоке , согласно уравнению (5) (кривая 2). Это связано с тем, что сначала толщина ламинарного подслоя у стенки δlam превышает среднюю высоту выступов шероховатости (δ lam > δ r ). Re увеличивается далее, δ r становится больше, чем δ lam .Это приводит к увеличению сопротивления трению шероховатой трубы по сравнению с гладкой при превышении определенного числа перехода Re tr , значение которого зависит от параметра шероховатости: Re tr 100k. При Re> Re tr (поток самоподобия) наблюдается квадратичный закон сопротивления, когда коэффициент сопротивления трения зависит только от значения параметра k (кривая 3 на рисунке 2):. Значение для труб с технической шероховатостью можно оценить по формуле Колебрука-Уайта.

(7)

Здесь k s - эквивалентная шероховатость песка, которая для новых труб, вытянутых из черных металлов, составляет около 0.01 мм, а для новых стальных труб - около 0,014 мм; через несколько лет эксплуатации он увеличивается примерно до 0,2 мм. Для старых ржавых труб k s 1-3 мм и для новых оцинкованных труб 0,5 мм; для новых асбестоцементных труб - 0,085 мм.

Таблица 1. Фактор, связывающий коэффициент трения и Re −1 в уравнении. (4)

Рис. 1. Изменение давления иона со средней скоростью.

Рис. 2. Изменение коэффициента трения в зависимости от числа Рейнольдса.

Для искусственной шероховатости из-за ее разнообразия не существует однозначных обобщающих параметров шероховатости. В таком случае для определения гидравлического сопротивления можно использовать специальные процедуры расчета. Значения для типовой арматуры и др. Приведены в книге Идельчика (1992).

В гладких изгибах и в спиральных трубах с R / r 0 ≥ 3 мы предполагаем, что ΔP 1 = 0, а влияние центробежных сил учитывается путем подстановки эффективного значения коэффициента сопротивления трения в уравнение.(2): для ламинарного потока

(8)

для турбулентного течения (Re> 10 4 )

(9)

где - коэффициент сопротивления трения для прямой трубы; D = 1/2 Re - число Дина, r 0 - радиус трубы, R - радиус кривизны.

ССЫЛКИ

Идельчик, I, (1992) Справочник по гидравлическому сопротивлению (2-е изд.) Begell House, New York.

Шлихтинг, Х. (1979) Теория пограничного слоя , МакГроу Хилл, Нью-Йорк.

Теплообменник, Руководство по проектированию (1983) т. 1 и 2, Hemisphere Publishing Corporation.

.Калькулятор

БТЕ

Калькулятор БТЕ переменного тока

Используйте этот калькулятор для оценки потребности в охлаждении типичной комнаты или дома, например, для определения мощности оконного кондиционера, необходимого для многоквартирной комнаты или центрального кондиционера для всего дома.


Калькулятор БТЕ переменного тока общего назначения или отопления

Это калькулятор общего назначения, который помогает оценить количество БТЕ, необходимое для обогрева или охлаждения помещения. Желаемое изменение температуры - это необходимое повышение / понижение температуры наружного воздуха для достижения желаемой температуры в помещении.Например, в неотапливаемом доме в Бостоне зимой температура может достигать -5 ° F. Для достижения температуры 75 ° F требуется желаемое повышение температуры на 80 ° F. Этот калькулятор может делать только приблизительные оценки.

Что такое БТЕ?

Британская тепловая единица или BTU - это единица измерения энергии. Это примерно энергия, необходимая для нагрева одного фунта воды на 1 градус по Фаренгейту. 1 БТЕ = 1055 джоулей, 252 калории, 0,293 ватт-часа или энергия, выделяемая при сжигании одной спички.1 ватт составляет примерно 3,412 БТЕ в час.

БТЕ часто используется как точка отсчета для сравнения различных видов топлива. Несмотря на то, что они являются физическими товарами и измеряются соответствующим образом, например, по объему или баррелям, их можно преобразовать в БТЕ в зависимости от содержания энергии или тепла, присущего каждому количеству. БТЕ как единица измерения более полезна, чем физическая величина, из-за внутренней ценности топлива как источника энергии. Это позволяет сравнивать и противопоставлять множество различных товаров с внутренними энергетическими свойствами; например, один из самых популярных - это природный газ к нефти.

БТЕ также можно использовать с практической точки зрения как точку отсчета для количества тепла, которое выделяет прибор; чем выше рейтинг прибора в БТЕ, тем выше его теплопроизводительность. Что касается кондиционирования воздуха в домах, даже если кондиционеры предназначены для охлаждения домов, БТЕ на технической этикетке относятся к тому, сколько тепла кондиционер может удалить из окружающего воздуха.

Размер и высота потолка

Очевидно, что меньшая по площади комната или дом с меньшей длиной и шириной требуют меньшего количества БТЕ для охлаждения / обогрева.Однако объем является более точным измерением, чем площадь для определения использования БТЕ, поскольку высота потолка учитывается в уравнении; каждый трехмерный кубический квадратный фут пространства потребует определенного количества использования БТЕ для охлаждения / нагрева соответственно. Чем меньше объем, тем меньше БТЕ требуется для охлаждения или нагрева.

Ниже приводится приблизительная оценка холодопроизводительности, которая потребуется системе охлаждения для эффективного охлаждения комнаты / дома, основанная только на площади помещения / дома, предоставленной EnergyStar в квадратных футах.губ.

Охлаждаемая площадь (квадратных футов) Необходимая мощность (БТЕ в час)
от 100 до 150 5000
от 150 до 250 6000
от 250 до 300 7000
300 до 350 8000
350 до 400 9000
400 до 450 10 000
450 до 550 12000
550 до 700 14000
700–1000 18000
1000–1200 21000
1200–1400 23000
1400–1 500 24000
1500–2000 30 000
от 2000 до 2500 34000

Состояние изоляции

Термическая изоляция определяется как уменьшение теплопередачи между объектами, находящимися в тепловом контакте или в диапазоне радиационного воздействия.Важность изоляции заключается в ее способности снижать использование БТЕ за счет максимально возможного управления неэффективным ее расходом из-за энтропийной природы тепла - оно имеет тенденцию течь от более теплого к более прохладному, пока не исчезнет разница температур.

Как правило, новые дома имеют лучшую изоляционную способность, чем старые дома, благодаря технологическим достижениям, а также более строгим строительным нормам. Владельцы старых домов с устаревшей изоляцией, решившие обновить, не только улучшат теплоизоляционные свойства дома (что приведет к более дружественным счетам за коммунальные услуги и более теплым зимам), но также оценят ценность своих домов.

R-значение - это обычно используемая мера теплового сопротивления или способности теплопередачи от горячего к холодному через материалы и их сборку. Чем выше R-показатель определенного материала, тем более он устойчив к теплопередаче. Другими словами, при покупке утеплителя для дома продукты с более высоким значением R лучше изолируют, хотя обычно они дороже.

При выборе правильного ввода состояния изоляции в калькулятор используйте обобщенные допущения.Бунгало на пляже, построенное в 1800-х годах без ремонта, вероятно, следует отнести к категории бедных. Трехлетний дом в недавно построенном поселке, скорее всего, заслуживает хорошей оценки. Окна обычно имеют более низкое тепловое сопротивление, чем стены. Следовательно, комната с большим количеством окон обычно означает плохую изоляцию. По возможности старайтесь устанавливать окна с двойным остеклением, чтобы улучшить изоляцию.

Повышение или понижение желаемой температуры

Чтобы найти желаемое изменение температуры для ввода в калькулятор, найдите разницу между неизменной наружной температурой и желаемой температурой.Как правило, температура от 70 до 80 ° F является комфортной температурой для большинства людей.

Например, дом в Атланте может захотеть определить использование БТЕ зимой. Зимой в Атланте обычно бывает около 45 ° F с шансом иногда достигать 30 ° F. Желаемая температура обитателей - 75 ° F. Следовательно, желаемое повышение температуры будет 75 ° F - 30 ° F = 45 ° F.

Дома в более суровых климатических условиях, очевидно, потребуют более радикальных изменений температуры, что приведет к увеличению использования БТЕ.Например, для обогрева дома зимой на Аляске или охлаждения дома летом в Хьюстоне потребуется больше БТЕ, чем для обогрева или охлаждения дома в Гонолулу, где температура обычно держится около 80 ° F круглый год.

Прочие факторы

Очевидно, что размер и пространство дома или комнаты, высота потолка и условия изоляции очень важны при определении количества БТЕ, необходимого для обогрева или охлаждения дома, но следует учитывать и другие факторы:

  • Количество проживающих в жилых помещениях.Тело человека рассеивает тепло в окружающую атмосферу, поэтому требуется больше БТЕ для охлаждения и меньше БТЕ для обогрева комнаты.
  • Постарайтесь разместить конденсатор кондиционера в самой тенистой стороне дома, обычно к северу или востоку от него. Чем больше конденсатор подвергается воздействию прямых солнечных лучей, тем тяжелее он должен работать из-за более высокой температуры окружающего воздуха, который потребляет больше БТЕ. Размещение его в тенистом месте не только повысит эффективность, но и продлит срок службы оборудования.Можно попытаться разместить вокруг конденсатора тенистые деревья, но имейте в виду, что конденсаторам также требуется хороший окружающий воздушный поток для лучшей эффективности. Убедитесь, что соседняя растительность не мешает конденсатору, блокируя поток воздуха в агрегат и блокируя его.
  • Размер конденсатора кондиционера. Единицы слишком большие крутые дома слишком быстро. Следовательно, они не проходят запланированные циклы, которые были намеренно разработаны для работы вне завода. Это может сократить срок службы кондиционера.С другой стороны, если агрегат слишком мал, он будет работать слишком часто в течение дня, а также переутомиться до изнеможения, потому что он не используется эффективно, как предполагалось.
  • Потолочные вентиляторы могут помочь снизить потребление БТЕ за счет улучшения циркуляции воздуха. Любой дом или комната могут стать жертвой мертвых зон или определенных участков с неправильной циркуляцией воздуха. Это может быть задний угол гостиной за диваном, ванная без форточки и большого окна или прачечная. Термостаты, помещенные в мертвые зоны, могут неточно регулировать температуру в доме.Работающие вентиляторы помогают равномерно распределять температуру по всей комнате или дому.
  • Цвет крыш может повлиять на использование БТЕ. Более темная поверхность поглощает больше лучистой энергии, чем более светлая. Даже грязно-белые крыши (с заметно более темными оттенками) по сравнению с более новыми, более чистыми поверхностями привели к заметным различиям.
  • Снижение КПД отопителя или кондиционера со временем. Как и у большинства бытовых приборов, эффективность обогревателя или кондиционера снижается по мере использования.Нередко кондиционер теряет 50% или более своей эффективности при работе с недостаточным количеством жидкого хладагента.
  • Форма дома. У длинного узкого дома больше стен, чем у квадратного дома такой же площади, что означает потерю тепла.
.

Гидравлические расчеты: назад к основам

Назад к основам

Гидравлические расчеты, выполняемые вручную, остались в прошлом. Компьютерные программы могут предоставить вам страницы информации одним щелчком мыши. Однако, учитывая спрос на новых конструкторов спринклерных систем, необходимо вернуться к основам. Дизайнеры, особенно начинающие дизайнеры, не могут сидеть перед компьютером и ожидать, что они сделают все правильно и поймут конструкцию спринклера при первом запуске программы.Проектировщики должны понимать шаги, которые необходимо предпринять, чтобы гарантировать, что спринклерная система будет соответствовать данному объекту. Дизайнерам часто приходится читать и интерпретировать спецификации, отчеты и чертежи, прежде чем начинать процесс проектирования в различных компьютерных программах, доступных компаниям. Кроме того, с первого дня проектировщики должны иметь рабочее понимание NFPA 13, стандарта для установки спринклерных систем .

Учитывая количество шагов, которые необходимо предпринять для разработки спринклерной системы, это дает много места для ошибки.Кроме того, шаги складываются. Решения, принятые на одном этапе, будут влиять на каждый следующий этап. Таким образом, можно сделать вывод, что первые несколько шагов, которые делает дизайнер в процессе, возможно, являются наиболее важными. Проектировщик должен сначала определить заполняемость, а затем перейти к определению подходящей проектной площади и плотности для системы. Кроме того, разработчик должен понимать, как разместить область проектирования в системе. Эти шаги следует выполнить до открытия компьютерной программы расчета.

Классификация занятости
Первым шагом в процессе проектирования является определение занятости, в которой будет спроектирована система (Brock, 2012). Однако этот шаг не всегда так прост, как можно подумать. Занятия в NFPA 13 имеют уникальные определения. Они не соответствуют напрямую определениям, которые можно найти в Международных строительных нормах и правилах NFPA 101, Life Safety Code® . Например, одно производственное помещение, как определено IBC, может не соответствовать той же классификации занятости в NFPA 13, что и другое производственное помещение.Согласно NFPA 13, зоны внутри здания будут определяться как легкая опасность, обычная опасность (Группа 1), обычная опасность (Группа 2), дополнительная опасность (Группа 1) и дополнительная опасность (Группа 2). Чтобы усугубить путаницу, в главе 22 есть специальные классификации занятости, в частности классы складских товаров (классы I - IV) и группы пластмасс (группы A-C).

NFPA 13 (2016) использует такие фразы, как «количество горючих материалов» и ожидаемые «скорости тепловыделения» в определениях различных помещений.Несмотря на то, что в Приложении есть список примеров каждого типа размещения, он не является всеобъемлющим. Проектировщики должны принимать решения о том, какие занятия следует классифицировать, если они не вписываются в одну из классификаций занятости. Более того, на многих рисунках используются названия комнат, которые, возможно, потребуется интерпретировать с учетом фактического использования такой комнаты.

При проектировании для больших складов необходимо классифицировать то, что хранится. Это важно, так как во многих случаях владелец или операторы этих складов могут не полностью осознавать, что находится в товарах.Существуют различия в составе различных групп пластмасс согласно определению NFPA 13. Помимо понимания того, что хранится, нужно также знать, как это упаковывается. Это может привести к тому, что продукт превратится из товара класса I в товар класса II. Склады также имеют элементы конфигурации хранения от стопок до стеллажей до ширины проходов.

При проектировании спринклерной системы нет единого ответа на все случаи жизни. Дизайнеры должны уметь задавать правильные вопросы и принимать эти решения, чтобы двигаться вперед в разработке спринклерной системы.Классификация размещения повлияет на оставшуюся конструкцию, так как различные помещения и предметы снабжения имеют разные требования к пространству как для охраняемых территорий, так и для максимально допустимого расстояния.

Выбор расчетной площади и плотности
После классификации занятости следующие два шага обычно идут рука об руку. Выбор области дизайна будет определять плотность дизайна. Расчетная площадь и плотность в конечном итоге говорят вам о количестве потока, которое потребуется системе для управления огнем.Расчетная площадь указывается в квадратных футах (ft2), а плотность указывается в галлонах в минуту на квадратный фут (gpm / ft2). Это позволяет проектировщику начать понимать систему с точки зрения защищаемой площади пола и необходимого количества воды.

Хотя кривые, используемые для классификации опасностей в NFPA 13 (2016), рис. 11.2.3.1.1, легко читаются, проектировщик должен понимать, откуда берется начальная область проектирования. Целью системы является обеспечение наиболее экономичной конструкции или более высокого коэффициента безопасности? Обусловлены ли площадь проектирования или плотность требованиями юрисдикции, уникальными особенностями проектирования или страховым полисом?

Меньшие площади дизайна обычно связаны с более экономичным дизайном.Меньшие площади дизайна обычно связаны с более экономичным дизайном (Brock, 2012). Однако некоторым страховщикам или юрисдикциям могут потребоваться большие площади проектирования с большей плотностью, отнесенной к меньшей площади, чтобы иметь больший коэффициент безопасности (Brock, 2012).

После выбора начальной области дизайна можно определить соответствующую плотность. Затем идут различные исключения из правил. Спринклеры быстрого реагирования? Наклонный потолок? Система сухих труб? Эти, а также другие корректировки приводят к изменениям в области дизайна.Сложны многочисленные корректировки, такие как система сухих труб на чердаке. Первоначальная площадь составляет 1500 футов2, а увеличенная на 30 процентов для системы сухих труб - 1950 футов2. Наклонный потолок будет увеличен на 30 процентов для окончательной удаленной территории площадью 2535 кв. Футов. Однако можно не понять, откуда пришли эти изменения, не прочитав соответствующий текст вокруг NFPA 13, рисунок 11.2.3.1.1 (2016).

Если у вас есть склад, указанная выше цифра не применяется. Существует множество рисунков и таблиц, определяющих расчетную площадь и плотность размещения складских помещений.Без успешной классификации хранимого продукта разработчик может оказаться в неправильной главе при определении критериев проектирования склада. Кроме того, существуют различные специальные спринклеры, такие как режим управления для конкретного приложения (CMSA) или быстрого реагирования на раннее подавление (ESFR). В этих спринклерах используется метод проектирования, который не зависит от площади и плотности, но количество спринклеров рассчитывается в зависимости от типа используемого спринклера.

Расчетная площадь и выбор плотности в конечном итоге будут определять объем потока, который потребуется системе.Поскольку вода является ключевым элементом в борьбе с большинством пожаров или их тушении, эти шаги в процессе проектирования необходимо тщательно продумать. Решения будут приниматься в соответствии с потребностями владельцев недвижимости, страховщиков и юрисдикции.

Расположение области проектирования
Заключительные шаги, которые необходимо выполнить перед первым расчетом потери давления, - это определение количества спринклеров, необходимых в области проектирования, как выглядит область проектирования и где должна располагаться область проектирования. внутри системы.Предполагаемое количество спринклеров в расчетной зоне определяется одним из двух способов. Первый способ - это разделение используемой расчетной площади на площадь, защищаемую одним дождевателем. Затем это значение округляется до следующего целого спринклера. Однако этот расчет работает только в том случае, если все спринклеры на плане защищают площадь одинакового размера, и ни одна из спринклеров не расположена ближе к стене, чем на ½ расстояния до соседней ветки. По этим причинам этот подход обычно определяет меньшее количество спринклеров, чем требуется.Второй метод определения количества спринклеров заключается в суммировании фактической площади пола, защищенной каждым спринклером, до тех пор, пока совокупное значение не станет по крайней мере указанной расчетной площадью. (Brock, 2012) Это кратко показано на рисунке A.23.4.4 NFPA 13.

Затем необходимо определить форму области дизайна. NFPA 13 (2016) требует, чтобы форма была прямоугольной. Чтобы определить первое измерение, NFPA 13 (2016) требует, чтобы ширина области дизайна была как минимум в 1,2 раза больше квадратного корня из области дизайна.Чем больше ширина, тем выше требования к системе (Brock, 2012). Эта ширина применяется к размеру, параллельному линиям ответвления. Такой подход требует включения в ответвление большего количества спринклеров, что потребует большей гидравлической нагрузки. Например, в зоне проектирования с 12 спринклерами на ответвлении будет четыре спринклера. Это более требовательно с точки зрения гидравлики, чем четыре ответвления с тремя спринклерами в каждом. Спринклеры в пределах проектной зоны должны обслуживаться одной и той же поперечной магистралью (NFPA, 2016).

После определения минимальной ширины области дизайна можно выбрать местоположение области дизайна. Гидравлические расчеты необходимо будет выполнить для наиболее ответственных точек системы. Эта область может находиться в самой дальней точке стояка системы в зависимости от длины трубы. Однако, если заполняемость в каждом номере разная, он может быть расположен в другом месте. В конечном итоге это означает, что одного гидравлического расчета может быть недостаточно, и проектировщику может потребоваться продемонстрировать соответствие системы с помощью нескольких расчетов.

Первый спринклер в гидравлических расчетах очень важен для правильной работы. Жилые спринклеры, спринклеры с расширенным покрытием, CMSA и ESFR начинаются с начального давления и расхода. Другие спринклеры должны быть определены путем умножения плотности на площадь защиты для каждого спринклера в разделе 8.5.2.1. Неправильное определение площади приводит к неправильному давлению и расходу. Расчеты спринклера после первого дождевателя также будут неправильными. Рецензенты плана согласны с этим, поэтому, если первый спринклер не работает, нет никаких причин для продолжения обзора плана.

Компьютерные программы
Компьютерные программы расчета автоматического спринклера становятся все более изощренными. Они могут предоставить множество информации от традиционной информации о длине и размерах труб до технических характеристик используемых клапанов и фитингов. Программы могут автоматически заполнять размеры труб, работать с двухмерными или трехмерными приложениями или быстро пересчитывать системы на основе изменений, внесенных в конструкцию системы.

В дополнение ко всем преимуществам компьютерных программ, есть еще элемент знания гидравлических расчетов и применения стандарта.Компьютерные программы по-прежнему требуют ввода определенной информации вручную. У программ есть настройки по умолчанию, которые, возможно, потребуется изменить. Вот где так важно знать этапы проектирования. Хотя компьютерные программы упростили процесс проектирования и расчета, это не избавляет проектировщиков от необходимости понимать основные принципы конструкции спринклера. Без обучения в этой области новые дизайнеры могут предположить, что компьютерная программа все сделает правильно.

Заключение
Разработчикам спринклерных систем важно понимать различные требования NFPA 13.В дополнение к NFPA 13 проектировщики должны знать требования к проекту, которые могут исходить из спецификаций, чертежей и компетентных органов. Несмотря на то, что каждый проект и конструкция системы уникальны, начальные этапы каждого проекта - нет. Очень важно правильно классифицировать заполняемость, чтобы это не повлияло на остальную часть конструкции. Выбор расчетной площади и плотности обеспечивает систему количеством воды, необходимым для управления или тушения пожара. Расположение и форма расчетной области гарантируют, что расчеты будут проводиться для наихудшего сценария.Компьютерные программы обеспечивают простоту и гибкость в процессе проектирования. Однако программа не исправит ошибки, допущенные на начальных этапах процесса проектирования. Усилия и качество, которые вкладываются в компьютерную программу, - вот что выйдет в результатах. Другими словами, качество на выходе равно качеству на выходе, а мусор на выходе равен выбору. Понимание основных принципов гидравлического проектирования и применения стандартов проектирования поможет разработчикам спринклерных систем выполнять работу правильно и эффективно.

Virginia Charter, PE, является доцентом программы OSU по противопожарной защите и технике безопасности. Она получила степень бакалавра наук в ОГУ в области противопожарной защиты и техники безопасности и степень магистра наук в WPI в области инженерии противопожарной защиты. Она имеет лицензию инженера противопожарной защиты в штатах Невада, Калифорния и Оклахома. До возвращения в OSU Чартер был старшим консультантом в Лас-Вегасском офисе Rolf Jensen & Associates, Inc.Она принимала активное участие в проектировании выходов для крупных объектов смешанного назначения. Она разработала технические характеристики и концептуальные чертежи для систем пожарной сигнализации и автоматических спринклерных систем, а также проектную документацию по строительству, включая отчеты о противопожарной защите, эквиваленты кодов и общие консультации по кодам для многих проектов в стране и за рубежом. Кроме того, Чартер обладает ценными техническими знаниями в области анализа систем контроля задымления, включая ввод в эксплуатацию систем контроля задымления.

.

Расчет и подбор теплообменников

Проблема 1

Выходящий из реактора поток горячего продукта необходимо охладить от начальной температуры t 1 000 = 95 ° C до конечной температуры t 1 = 50 ° C; для этого он направляется в холодильник, куда подается вода с начальной температурой t 2 н = 20 ° C. Пожалуйста, рассчитайте ∆t ср для условий прямого и противотока в холодильнике.

Решение: 1) Поскольку конечная температура охлаждающей воды t 2 для прямого потока теплоносителя не может превышать значение конечной температуры горячего теплоносителя (t 1 к = 50 ° C), поэтому предположим, что t 2 к = 40 ° C.

Рассчитаем средние температуры на входе и выходе холодильника:

∆t н ср = 95 - 20 = 75;

∆t к ср = 50 - 40 = 10

∆t ср = 75 - 10 / л (75/10) = 32.3 ° С

2) Для условий противотока, предположим, что конечная температура воды такая же, как и для прямого потока теплоносителя, т.е. t 2 к = 40 ° C.

∆t н ср = 95 - 40 = 55;

∆t к ср = 50 - 20 = 30

∆t ср = 55 - 30 / л (55/30) = 41,3 ° C

Проблема 2

Используя условия задачи 1, определите требуемую поверхность теплообмена (F) и расход охлаждающей воды (G).Расход горячего продукта G = 15000 кг / час и его теплоемкость C = 3430 Дж / кг · град (0,8 ккал · кг · град). Параметры охлаждающей воды следующие: теплоемкость c = 4080 Дж / кг · град (1 ккал · кг · град), коэффициент теплопередачи k = 290 Вт / м 2 · град (250 ккал / м 2 * град. ).

Решение: Используя уравнение теплового баланса, получим выражение для определения теплового потока при нагревании холодного теплоносителя:

Q = Q гт = Q хт

Откуда: Q = Q гт = GC (t 1 н - t 1 к ) = (15000/3600) · 3430 · (95-50) = 643125 Вт

Полагая t 2 к = 40 ° C, найдем расход холодного теплоносителя:

G = Q / c (t 2 к - t 2 ) = 643125/4080 (40-20) = 7.9 кг / с = 28 500 кг / ч

Требуемая поверхность теплообмена

В случае прямого потока:

F = Q / k · ∆t ср = 643125/290 · 32,3 = 69 м 2

В случае противотока:

F = Q / k · ∆t ср = 643125/290 · 41,3 = 54 м 2

Проблема 3

На заводе газ транспортируется по стальному трубопроводу с наружным диаметром d 2 = 1500 мм, толщиной стенки δ 2 = 15 мм, теплопроводностью λ 2 = 55 Вт / м · град.Изнутри трубопровод облицован шамотным кирпичом, толщина которого δ 1 = 85 мм, теплопроводность λ 1 = 0,91 Вт / м · град. Коэффициент теплопередачи от газа к стене α 1 = 12,7 Вт / м 2 · град; от внешней поверхности стены до воздуха α 2 = 17,3 Вт / м 2 · град. Найдите коэффициент теплопередачи от газа к воздуху.

Решение: 1) Определим внутренний диаметр трубопровода:

d 1 = d 2 - 2 · (δ 2 + δ 1 ) = 1500 - 2 (15 + 85) = 1300 мм = 1.3 м

Средний диаметр футеровки:

d 1 ср = 1300 + 85 = 1385 мм = 1,385 м

Средний диаметр стенки трубопровода:

d 2 ср = 1500-15 = 1485 мм = 1,485 м

Рассчитаем коэффициент теплопередачи по формуле:

k = [(1 / α 1 ) · (1 / d 1 ) + (δ 1 / λ 1 ) · (1 / d 1 ср ) + (δ 2 / λ 2 ) · (1 / d 2 ср ) + (1 / α 2 )] -1 = [(1/12.7) · (1 / 1,3) + (0,085 / 0,91) · (1 / 1,385) + (0,015 / 55) · (1 / 1,485) + (1 / 17,3)] -1 = 5,4 Вт / м 2 · град

Проблема 4

Однопроходный кожухотрубный теплообменник нагревает метанол с водой от начальной температуры 20 до 45 ° C. Водяной поток охлаждается от 100 до 45 ° C. Пучок теплообменника содержит 111 трубок, диаметр одной трубки 25х2,5 мм. Скорость потока метанола по трубкам составляет 0,8 м / с (Вт). Коэффициент теплопередачи 400 Вт / м 2 · град.Пожалуйста, определите общую длину пучка труб.

Решение:

Определим среднюю разность температур теплоносителя как среднее логарифмическое значение.

∆t н ср = 95 - 45 = 50;

∆t к ср = 45-20 = 25

∆t ср = 50 + 25/2 = 37,5 ° C

Затем давайте определим среднюю температуру теплоносителя, протекающего через межтрубное пространство.

∆t ср = 45 + 20/2 = 32.5 ° С

Определим массовый расход метанола.

G сп = n · 0,785 · d вн 2 · w сп · ρ сп = 111 · 0,785 · 0,02 2 · 0,8 · = 21,8

ρ сп = 785 кг / м 3 - плотность метанола при 32,5 ° С, значение взято из справочной литературы.

Затем определим тепловой поток.

Q = G сп с сп к сп - т н сп ) = 21.8 · 2520 (45-20) = 1,373 · 10 6 Вт

c сп = 2520 кг / м 3 - теплоемкость метанола при 32,5 ° С, значение взято из справочной литературы.

Определим требуемую поверхность теплообмена.

F = Q / K∆t ср = 1,373 · 10 6 / (400 · 37,5) = 91,7 м 3

Рассчитаем общую длину пучка труб по среднему диаметру трубок.

L = F / nπd ср = 91.7/111 · 3,14 · 0,0225 = 11,7 м.

В соответствии с рекомендациями, общая длина пучка труб должна быть разделена на несколько участков предлагаемого типоразмера с обеспечением необходимого запаса поверхности теплообмена.

Проблема 5

Пластинчатый теплообменник используется для нагрева потока 10% раствора NaOH с 40 ° C до 75 ° C. Расход гидроксида натрия 19000 кг / ч. В качестве теплоносителя используется конденсат водяного пара с расходом 16000 кг / ч и начальной температурой 95 ° C.Примем коэффициент теплопередачи 1400 Вт / м 2 · град. Рассчитайте основные параметры пластинчатого теплообменника.

Решение: Найдем количество переданного тепла.

Q = G р с р (t к р - t н р ) = 19000/3600 · 3860 (75-40) = 713 028 W

Из уравнения теплового баланса определим конечную температуру конденсата.

т к х = (Q · 3600 / G к с к ) - 95 = (713028 · 3600) / (16000 · 4190) - 95 = 56.7 ° С

с р , к - теплоемкость раствора и конденсата, значения указаны в справочных материалах.

Определим средние температуры теплоносителя.

∆t н ср = 95 - 75 = 20;

∆t к ср = 56,7 - 40 = 16,7

∆t ср = 20 + 16,7 / 2 = 18,4 ° C

Определим сечение каналов; для расчета примем массовую скорость конденсата Wk = 1500 кг / м 2 · сек.

S = G / W = 16000/3600 · 1500 = 0,003 м 2

Полагая ширину канала b = 6 мм, найдем ширину спирали.

B = S / b = 0,003 / 0,006 = 0,5 м

Исходя из рекомендаций, допустим, что ширина спирали соответствует ближайшему большему табличному значению B = 0,58 м.

Уточним сечение канала

S = B · b = 0,58 · 0,006 = 0,0035 м 2

и массовая скорость потоков

W р = G р / S = 19000/3600 · 0.0035 = 1508 кг / м 3 · сек

W к = G к / S = 16000/3600 · 0,0035 = 1270 кг / м 3 · сек

Поверхность теплопередачи спирального теплообменника определяется следующим образом.

F = Q / K∆t ср = 713028 / (1400 · 18,4) = 27,7 м 2

Определим рабочую длину спирали

L = F / 2B = 27,7 / (2 · 0,58) = 23,8 м

Далее определим шаг спирали, задав толщину листа δ = 5 мм.

t = b + δ = 6 + 5 = 11 мм

o Рассчитать количество витков каждой спирали, исходный диаметр спирали следует принять, исходя из рекомендаций, как d = 200 мм.

N = (√ (2L / πt) + x 2 ) - x = (√ (2 · 23,8 / 3,14 · 0,011) +8,6 2 ) - 8,6 = 29,5

где х = 0,5 (d / t - 1) = 0,5 (200/11 - 1) = 8,6

Требуемый диаметр спирали определяется следующим образом.

D = d + 2Nt + δ = 200 + 2 · 29,5 · 11 + 5 = 860 мм.

Проблема 6

Определите гидравлическое сопротивление теплоносителя, создаваемого в четырехходовом пластинчатом теплообменнике с длиной канала 0,9 м и эквивалентным диаметром 7,5 × 10 -3 , когда бутиловый спирт охлаждается водой. Свойства бутилового спирта следующие: расход G = 2,5 кг / с, скорость W = 0,240 м / с и плотность ρ = 776 кг / м 3 (критерий Рейнольдса Re = 1573> 50). Свойства охлаждающей воды следующие: расход G = 5 кг / с, скорость W = 0.175 м / с и плотностью ρ = 995 кг / м 3 (критерий Рейнольдса Re = 3101> 50).

Решение: Определим коэффициент местного гидравлического сопротивления.

ζ бс = 15 / Re 0,25 = 15/1573 0,25 = 2,38

ζ в = 15 / Re 0,25 = 15/3101 0,25 = 2,01

Уточним скорость движения спирта и воды в арматуре (считая, что d шт = 0,3м)

W шт = G бс / ρ бс 0.785d шт 2 = 2,5 / 776 · 0,785 · 0,3 2 = 0,05 м / с меньше 2 м / с, поэтому его можно не учитывать.

W шт = G в / ρ в 0,785d шт 2 = 5/995 · 0,785 · 0,3 2 = 0,07 м / с меньше 2 м / с, поэтому может игнорировать.

Определим гидравлическое сопротивление бутилового спирта и охлаждающей воды.

∆Р бс = хζ · (л / сут) · (ρ бс w 2 /2) = (4 · 2.38 · 0,9 / 0,0075) · (776 · 0,240 2 /2) = 25532 Па

∆Р в = хζ · (л / сут) · (ρ в w 2 /2) = (4 · 2,01 · 0,9 / 0,0075) · (995 · 0,175 2 /2) = 14699 Па.

.

Смотрите также