Какие модели расчета потерь тепла есть в hysys для операции холодильник нагреватель

Обновлено: 03.05.2024

Расчет электрических и геометрических параметров электронагревателя определяется, принимая во внимание множество нюансов. Для корректного расчета мощности электронагревателя необходимо знать теплофизические свойства нагреваемой среды, такие как плотность и теплоемкость, вязкость и теплопроводность. Однако, для общего понимания процесса расчета нагревательного оборудования, в данной статье мы приведем несколько формул и объясним основные принципы расчета нагревателей.

РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОЙ МОЩНОСТИ

В зависимости от типа нагрева (статический или динамический), формулы расчета мощности несколько отличаются.

Расчет мощности нагревателя для нагрева жидкости в резервуаре достаточно точно может быть произведен по следующей формуле:

P= ((V* ρ * Сp* (Т2-T1)/(3600* t)) +К , где

P – мощность электрического нагревателя, кВт;

V – нагреваемый объем в литрах;

ρ – плотность жидкости, кг/м3;

Сp – удельная теплоемкость жидкости, кДж/ кг °С;

Т1 – начальная температура жидкости, °С

Т2 - требуемая температура жидкости, °С

t – требуемое время нагрева, ч;

К – коэффициент запаса (%). Величина коэффициента определяется температурой окружающей среды и толщиной теплоизоляции резервуара. Значения коэффициента принимаются в диапазоне 5….25%.

По данной формуле можно достаточно точно рассчитать требуемую мощность для нагрева жидкости в резервуаре. Если же необходимо рассчитать мощность прочного подогревателя жидкости или газа , то данная формула примет следующий вид:

P= ((V* ρ * Сp* (Т2-T1)/(3600) +К , где

P – мощность электрического нагревателя, кВт;

V – нагреваемый объем нм3/ час;

ρ – плотность нагреваемой среды, кг/м3;

Сp – удельная теплоемкость нагреваемой среды, кДж/ кг °С;

Т1 – температура на входе в подогреватель, °С

Т2 - требуемая температура на выходе из подогревателя, °С

К – коэффициент запаса (%). Величина коэффициента определяется температурой окружающей среды и толщиной теплоизоляции сосуда. Значения коэффициента принимаются в диапазоне 5….25%.

В качестве примера произведем расчет мощности проточного подогревателя для нагрева воздуха с расходом 3000 нм3/час от +5ºС до +40ºС при рабочем давлении 1 атм., тогда:

P = 3000 x 1,24 x 1,05 x (40-5)/ 3600 = 37, 98 кВт

Данной мощности 38 кВт будет достаточно только при идеальных условиях. Под идеальными условиями подразумевается отсутствие теплопотерь, падения напряжений, а также абсолютная точность при изготовлении никель-хромовой спирали нагревательных элементов. К сожалению, на практике идеальных условий не бывает, поэтому в случае стабильного напряжения и расположения подогревателя в отапливаемом помещении, будет достаточно принять запас 10% - тогда требуемая мощность подогревателя составит 42 кВт. Если же напряжение питания нестабильно и оборудование располагается на улице при температуре до -50ºС, то рекомендуется принять запас по мощности не менее 25% - тогда мощность подогревателя должна быть порядка 48 кВт. Если пренебречь запасом мощности и принять только мощность, необходимую на процесс нагрева, то есть вероятность, что подогреватель не сможет выйти на рабочий режим и осуществить подогрев воздуха до +40ºС.

РАСЧЕТ ГАБАРИТОВ ОБОРУДОВАНИЯ

Габариты нагревателя определяются исходя из количества нагревательных элементов и погружной длины. Данные параметры зависят от расхода, требуемой температуры нагреваемой среды и от мощности нагервателя. Количество ТЭН и погружная длина подбирается исходя из допустимой удельной мощности. Чем выше температура нагреваемой среды, тем ниже должна быть удельная мощность нагревательных элементов, во избежание перегрева и выхода оборудования из строя. Также, при расчете габаритов нагревателя нужно учитывать, что в случае нагрева до температур выше +100ºС между монтажным фланцем обязательно нужно предусматривать холодную хону от 100 до 400 мм, во избежание перегрева клеммной коробки. Величина холодной зоны определяется температурой нагреваемой среды.

УДЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ ТЭН

Определяющим параметром, влияющим на габариты изделия является удельная мощность нагревательных элементов, которая измеряется в Вт/см2 т.е. сколько Вт энергии выделяется с 1 см2 поверхности нагревательных элементов. От данного параметра зависят окончательные размеры оборудования - чем удельная мощность выше, тем габаритные размеры подогревателя будут меньше. Но нужно понимать, что нельзя бесконечно увеличивать удельную мощность чтобы сделать нагреватель меньше, тем самым уменьшив его стоимость. Слишком высокая удельная мощность ведет к увеличенной температуре на поверхности нагревательных элементов и сокращению срока службы изделия. Удельная мощность также зависит от диаметра нагревательных элементов. Так при одинаковой мощности и длине, у нагревательного элемента ø16 мм удельная мощность будет меньше, чем у нагревательного элемента ø10 мм.

Удельная мощность нагревательного элемента рассчитывается по следующей формуле:

W = P/n х 3.14 х Ø х L , где

W - удельная мощность (Вт/см2);

P - мощность нагревательного элемента, Вт;

n - количество нагревательных элементов в подогревателе, шт.;

Ø - диаметр нагревательного элемента, см;

L - развернутая рабочая длина нагревательного элемента, см;

В качестве примера, возьмём вышеописанный подогреватель воздуха, мощностью 42 кВт. Предположим, что он состоит из 12 U-образных нагревательных элементов диаметром 10 мм с погружной длинной 2000 мм, из которых 200 мм холодной (ненагреваемой) длины. Рассчитаем удельную мощность нагревательных элементов:

W = 42000/ 12 x 3,14 x 1 х 360 = 3, 09 Вт/ см2

В случае невысоких температур нагрева, можно принять удельную мощность нагревательных элементов по следующей таблице:

нагрев воздуха до температуры +100 и более градусов, нагрев мазута и битума, дизельного топлива, нефти, нагрев термального масла до +300 С

подогрев антифриза с концентрацией более 50%, подогрев термального масла, подогрев воздуха до +80. 90 С, подогрев природного газа

подогрев щелочных растворов, подогрев антифриза с концентрацией до 50%

подогрев воды, проточный подогрев антифриза с концентрацией до 30%

нагрев воды в проточном режиме в больших объемах, электрические парогенераторы.

Указанные в таблице значения являются ориентировочными, более точным является подбор удельной мощности по температуре нагревательных элементов.

ТЕМПЕРАТУРА НА ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Температура на поверхности нагревательных элементов зависит от удельной мощности и расхода нагреваемой среды, но также на нее влияют теплофизические свойства нагреваемой среды и температура на выходе из подогревателя. Если использовать один и тот же проточный нагреватель для нагрева воды и воздуха, то в первом случае температура нагревательных элементов будет меньше т.к. жидкости обладают большей теплоемкостью и лучше снимают тепло с нагревательных элементов. Точный расчет температуры нагревательных элементов производится с помощью специального софта, который учитывает все геометрические параметры нагревателя, количество нагревательных элементов, удельную мощность, тип нагреваемой среды, требуемую температуру и давление. Вручную рассчитать температуру нагревательных элементов без знания углубленного курса теплофизики практически невозможно. Существуют методики определения температуры ТЭН для статического нагрева жидкости, температура ТЭН в данном случае имеет некую зависимость от удельной мощности и температуры нагреваемой среды, но данные методики не являются точными и имеют определенную погрешность. Определив необходимую удельную мощность и рассчитав температуру нагревательных элементов, мы можем понять какие габариты будут у нашего изделия и рассчитать его стоимость.

ВАЖНО.

Если Вы не имеете опыта расчетов подобного оборудования - настоятельно рекомендуем Вам обратиться в наш технический отдел т.к. при неправильном выборе параметров для общепромышленного оборудования Вы рискуете стабильностью его работы и процесса нагрева. Если же речь идет о расчетах взрывозащищенного оборудования, то данные расчеты могут быть выполнены только специалистами т.к. помимо нестабильной работы, при неправильном определении параметров нагревателя есть риск спровоцировать взрывоопасную ситуацию на объекте. Специалисты компании ООО "СИСТЕМЫ ПОДОГРЕВА" имеют специализированное ПО и огромный опыт в данной области. Расчет и подбор оборудования может быть осуществлены в течение 1- 2 рабочих дней.

Какая мощность радиаторов нужна? Радиаторы должны компенсировать теплопотери, — уход тепла через все конструкции и потери с вентиляцией. Как наиболее точно определить теплопотери комнаты и требуемую мощность радиаторов?

Типичный бытовой расчет требуемой мощности отопления – 1 кВт на 10 квадратных метров. Но он еще применим для отдельного жилого одноэтажного строения в целом, а для одной комнаты в доме не подходит, не отражает реальность.

Почему расчет не верный? – куда убегает тепло

Расчет потерь тепла сложный, и не может быть абсолютно точным. На теплообмен влияет множество факторов, в том числе и приток энергии от звезд, например. Самый приблизительный расчет – требуется 100 Вт на 1 м кв. площади, что в целом удовлетворяет для всего среднеутепленного здания.

Но комнаты могут иметь совершенно разную площадь наружных стен, остекления, и разную утепленность (сопротивления теплопередаче) ограждающих конструкций. Например, имеется длинный коридор, площадью 100 м кв., а мощность установленных в нем радиаторов может быть всего лишь 1 кВт, как для помещения 10 м кв. Все потому, что коридор внутренний, а площадь наружных торцевых стен здесь совсем небольшая.

• Обычно теплопотери внутренних комнат игнорируются, там отопительные приборы не устанавливаются, при любой их площади.

В комнатах нужно определить все наружные ограждающие конструкции, — те, которые контактируют с уличным холодом, через которые больше всего уходит тепло. Например, потолок в комнате первого этажа не будет терять тепло (игнорируется при грубых домашних расчетах), так как сверху комната второго этажа также отапливается и т.п.

Что больше всего влияет на теплопотери комнаты

Открытое окно зимой сразу нивелирует теплоизоляцию, — неважно насколько утеплены пол, потолок и стены, в помещении станет холодно за счет большого воздухообмена. Также постоянный сквозняк через неплотности в окнах, дверях, стенах делает помещение холодным.

• Вентиляция должна быть регулируемой и обеспечивать нужный обмен воздуха, чтобы в жилом помещении влажность не поднималась выше 60%, не менее 30 м³/ч·чел (на человека).

С обычным нормальным воздухообменом будет теряться тепловая энергия, причем в довольно значительном количестве. С воздухом тепла будет уходить примерно столько же, сколько уходит через ограждающие конструкции.

Значение теплопотерь с воздухом принимается приблизительно. Здесь же нужно учитывать дополнительное теплопоступление от проживающих людей, работающих осветительных и других электроприборов. Если в комнате приток воздуха зимой порядка 60 м куб., что необходимо для двух находящихся людей, то теплопотери можно принять в первом приближении как 1 кВт.

Таким образом, для жилого помещения можно сделать грубый расчет теплопотерь от воздухообмена, приняв его равным потерям через наружные ограждающие конструкции.

Как сделать грубый расчет мощности радиаторов для комнаты

Чтобы сделать приближенный расчет теплопотерь комнаты, нужно для каждой ограждающей конструкции, которая контактирует с внешней холодной средой, приблизительно подобрать теплопотери через один квадратный метр поверхности. Можно принять во внимание следующие рекомендации.

• Полы утепленные по грунту, на лагах с вентилируемым подпольем, подвалы утепленные – 5 Вт/кв.м.
• Полы утепленные с продуваемым подпольем, на перекрытиях над проездами, — 10 Вт/кв.м.
• Потолок утепленный с холодным чердаком, крыша утепленная – 15 Вт/кв.м.
• Стена утепленная – 10 Вт/кв.м.
• Окно (пластиковый профиль с однокамерным стеклопакетом) — 30 Вт/кв.м.

Рассмотрим угловую комнату 4х3 метра, с одним окном площадью 2 м кв, высотой потолка 2,5 м, над потолком находится холодный чердак, полы по грунту. Тогда площадь одной стены наружной – 10 м кв., второй стены – 5,5 м кв (за вычетом окна), потолка и полов – по 12 м кв. Умножаем площади на принятые выше удельные теплопотери, получаем примерные потери тепла через ограждающие конструкции 600 Вт.

Принимаем для двоих находящихся в комнате людей теплопотери с воздухообменом 60 м³/ч·чел, — 1000 Вт. Учитываем приток тепла от приборов, людей – 400 Вт. Тогда общие теплопотери комнаты – 1200 Вт.

Таким образом, для хорошо утепленной угловой комнаты 12 м кв, выбираем один радиатор мощностью 1,4 кВт. Что примерно соответствует 10 секциям полноразмерного (500 мм между трубами) радиатора при высокотемпературном отоплении. Подробно –какая реальная теплоотдача радиаторов и как их подобрать

На что еще обратить внимание

Ключевым обстоятельством является теплоизоляция конструкций.

Конструкция из холодных материалов считается удовлетворительно утепленной, если применен эффективный утеплитель слоем не менее 5 см. Если же конструкции остаются не утепленными, то теплопотери через них возрастают минимум в 2 – 3 раза.

То же самое и для вентиляции. Наличие сквозняка увеличивает теплопотери с воздухом также в разы. Поэтому холодная угловая комната с окном потребует мощность отопления 3 – 4 кВт.

Важным моментом является высота потолков. Если она в пределах 2,5 метра, то расчеты для радиаторного отопления остаются в силе. Если же потолки высокие – то и мощность нужно увеличивать в 1,3 – 1,6 раза. Или применять отопление теплыми полами.

Выше приведенный грубый расчет мощности радиаторов примерно равнозначен по выводам расчету по площади отапливаемой комнаты, но с учетом значительных поправочных коэффициентов (наличие окон, количество наружных стен, утепленность) с которым можно ознакомиться здесь, — расчет системы отопления дома – котел, радиаторы, трубы

Расчет пластинчатого теплообменника – это процесс технических расчетов, предназначенный для поиска желаемого решения в теплоснабжении и его осуществления.

Данные теплообменника, которые нужны для технического расчета:

• тип среды (пример вода-вода, пар-вода, масло-вода и др.)
• тепловая нагрузка (Гкал/ч) или мощность (кВт)
• массовый расход среды (т / ч) - если не известна тепловая нагрузка
• температура среды на входе в теплообменник °С (по горячей и холодной стороне)
• температура среды на выходе из теплообменника °С (по горячей и холодной стороне)

Для расчета данных также понадобятся:

• из технических условий (ТУ), которые выдает теплоснабжающая организация
• из договора с теплоснабжающей организацией
• из технического задания (ТЗ) от гл. инженера, технолога

Подробнее об исходных данных для расчета

1. Температура на входе и выходе обоих контуров.
   Для примера рассмотри котел, в котором максимальное значение входной температуры – 55°С, а LMTD равен 10 градусам. Так, чем больше эта разница, тем дешевле и меньше в размерах теплообменник.
2. Максимально допустимая рабочая температура, давление среды.
   Чем хуже параметры, тем ниже цена. Параметры и стоимость оборудования определяют данные проекта.
3. Массовый расход (m) рабочей среды в обоих контурах (кг/с, кг/ч).
   Проще говоря – это пропускная способность оборудования. Очень часто может быть указан всего один параметр – объем расходов воды, который предусмотрен отдельной надписью на гидравлическом насосе. Измеряют его в кубических метрах в час, или в литрах в минуту.
   Умножив объем пропускной способности на плотность, можно высчитать общий массовый расход. Обычно плотность рабочей среды изменяется в зависимости от температуры воды. Показатель для холодной воды из центральной системы равен 0.99913.
4. Тепловая мощность (Р, кВт).
   Тепловая нагрузка – это отданное оборудованием количество тепла. Определить тепловую нагрузку можно при помощи формулы (если нам известны все параметры, что были выше):
   P = m * cp *δt, где m – расход среды, cp – удельная теплоемкость (для воды, нагретой до 20 градусов, равна 4,182 кДж/(кг *°C)), δt – температурная разность на входе и выходе одного контура (t1 - t2).
5. Дополнительные характеристики.
• для выбора материала пластин стоит узнать вязкость и вид рабочей среды;
• средний температурный напор LMTD (рассчитывается по формуле ΔT1 - ΔT2/( In ΔT1/ ΔT2), где ΔT1 = T1(температура на входе горячего контура) - T4(выход горячего контура)
  и ΔT2 = T2 (вход холодного контура) - T3 (выход холодного контура);
• уровень загрязненности среды (R). Его редко учитывают, так как данный параметр нужен только в определенных случаях. К примеру: система центрального теплоснабжения не требует данный параметр.
  

Подбор и расчет стоимости теплообменника удобным для вас способом

Получить консультацию

Проконсультируем по задаче
Подскажем где взять данные
Поможем с подбором
Скажем цену по маркировке

Рассчитаем по параметрам

Делаем расчёт точно и профессионально, без всяких манипуляций

Есть готовый расчет теплообменника?

Рассчитаем стоимость по номеру расчета, серийному номеру, расчетному листу, спецификации, по шильдику теплообменника

Откуда взять расчетные данные для ПТО?

Расчетные данные (нагрузки, давления, температурные графики) выдаются теплоснабжающими организациями (тепловыми сетями, котельными) в виде пояснительных записок, Технических условий (ТУ).

Также эти данные вы можете взять из договора с теплоснабжающей организацией, или из проекта модернизации или переоборудования ИТП, УУТО. Если у вас остались вопросы по данным для расчета, то можно обратиться к менеджеру за консультацией.

ОСТАВЬТЕ ЗАПРОС
и наш специалист поможет подобрать оборудование

Виды технического расчета теплообменного оборудования

Тепловой расчет

Данные теплоносителей при техническом расчете оборудования должны быть обязательно известны. Среди этих данных должны быть: физико-химические свойства, расход и температуры (начальная и конечная). Если данные одного из параметров не известны, то его определяют с помощью теплового расчета.

Тепловой расчет предназначен для определения основных характеристик устройства, среди которых: расход теплоносителя, коэффициент теплоотдачи, тепловая нагрузка, средняя разница температур. Находят все эти параметры с помощью теплового баланса.

Давайте рассмотрим пример общего расчета.

В аппарате теплообменника тепловая энергия циркулирует от одного потока к другому. Это происходит в процессе нагрева или охлаждения.

Q – количество теплоты передаваемое или принимаемое теплоносителем [Вт],

G_г,х – расход горячего и холодного теплоносителей [кг/ч];
с_г,х – теплоемкости горячего и холодного теплоносителей [Дж/кг·град];
t_{г,х н} – начальная температура горячего и холодного теплоносителей [°C];
t_{г,х к} – конечная температура горячего и холодного теплоносителей [°C];

При этом, учитывайте, что количество входящей и выходящей теплоты во много зависит от состояния теплоносителя. Если в процессе работы состояние стабильно, то расчет производим по формуле выше. Если хоть один теплоноситель меняет свое агрегатное состояние, то расчет входящего и выходящего тепла стоит производить по формуле ниже:

r – теплота конденсации [Дж/кг];
с_п,к – удельные теплоемкости пара и конденсата [Дж/кг·град];
t_к – температура конденсата на выходе из аппарата [°C].

Первый и третий члены стоит исключать из правой части формулы, если конденсат не охлаждается. Исключив эти параметры, формула будет иметь следующее выражение:

Qгор = Qконд = Gr

Благодаря данной формуле определяем расход теплоносителя:

Gгор = Q/cгор(tгн – tгк) или Gхол = Q/cхол(tхк – tхн)

Формула для расхода, если нагрев идет паром:

G_пара = Q/ Gr

G – расход соответствующего теплоносителя [кг/ч];
Q – количество теплоты [Вт];
с – удельная теплоемкость теплоносителей [Дж/кг·град];
r – теплота конденсации [Дж/кг];
t_{г,х н} – начальная температура горячего и холодного теплоносителей [°C];
t_{г,х к} – конечная температура горячего и холодного теплоносителей [°C].

Основная сила теплообмена – разница между его составляющими. Это связано с тем, что проходя теплоносители, температура потока меняется, в связи с этим меняются и показатели разницы температур, поэтому для подсчетов стоит использовать среднестатистическое значение. Разницу температур в обоих направлениях движения можно высчитать с помощью среднелогарифмического:

∆t_ср = (∆t_б - ∆t_м) / ln (∆t_б/∆t_м) где ∆t_б, ∆t_м – большая и меньшая средняя разность температур теплоносителей на входе и выходе из аппарата. Определение при перекрестном и смешанном токе теплоносителей происходит по той же формуле с добавлением поправочного коэффициента
∆t_ср = ∆t_ср ·f_попр . Коэффициент теплопередачи может быть определен следующим образом:

δ_ст – толщина стенки [мм];
λ_ст – коэффициент теплопроводности материала стенки [Вт/м·град];
α_1,2 – коэффициенты теплоотдачи внутренней и внешней стороны стенки [Вт/м 2 ·град];
R_заг – коэффициент загрязнения стенки.

Конструктивный расчет

В данном виде расчета, существуют два подвида: расчет подробный и ориентировочный.

Расчет ориентировочный предназначен для определения поверхности теплообменника, размера его проходного сечения, поиска приближенных коэффициентов значения теплообмена. Последняя задача выполняется с помощью справочных материалов.

Ориентировочный расчет поверхности теплообмена производят благодаря следующим формулам:

F = Q/ k·∆t_ср [м 2 ]

Размер проходного сечения теплоносителей определяют из формулы:

S = G/(w·ρ) [м 2 ]

G – расход теплоносителя [кг/ч];
(w·ρ) – массовая скорость потока теплоносителя [кг/ м 2 ·с]. Для расчета скорость потока принимают исходя из типа теплоносителей:

G_{гр, нагр} – расход теплоносителей [кг/ч];
∆P_{гр, нагр} – перепад давления теплоносителей [кПа];
t_{гр, нагр ср} – средняя температура теплоносителей [°C];

Если соотношение Хгр/Хнагр будет меньше двух, то выбираем компоновку симметрическую, если больше двух – несимметричную.

Ниже представлена формула, по которой высчитываем количество каналов среды:

G_нагр – расход теплоносителя [кг/ч];
w_опт – оптимальная скорость потока теплоносителя [м/с];
f_к – живое сечение одного межпластинчатого канала (известно из характеристик выбранных пластин);

Гидравлический расчет

Технологические потоки, проходя через теплообменное оборудование, теряют напор или давление потоков. Это связано с тем, что каждый аппарат имеет собственное гидравлическое сопротивление.

Формула, используемая для нахождения гидравлического сопротивления, которое создают аппараты теплообмена:

∆p_п – потери давления [Па];
λ – коэффициент трения;
l – длина трубы [м];
d – диаметр трубы [м];
∑ζ – сумма коэффициентов местных сопротивлений;
ρ – плотность [кг/м 3 ];
w – скорость потока [м/с].

ОСТАВЬТЕ ЗАПРОС
и наш специалист поможет подобрать оборудование

Как проверить правильность расчета пластинчатого теплообменника?

При расчете данного теплообменника обязательно нужно указать следующие параметры:

• для каких условий предназначен теплообменник, и какие показатели он будет выдавать.
• все конструктивные особенности: количество и компоновка пластин, используемые материалы, типоразмер рамы, тип присоединений, расчетное давление и т.д.
• габариты, вес, внутренний объем.

- Габариты и типы присоединений

- Расчетные данные

Они должны подходить под все условия, в которых будет подключаться, и работать наш теплообменник.




- Материалы пластин и уплотнений

в первую очередь должны соответствовать всем условия эксплуатации. Для примера: к агрессивной среде не допускаются пластины из простой нержавеющей стали, или, если разбирать совсем противоположную среду, то ставить пластины из титана, для простой системы отопления не нужно, это не будет иметь никакого смысла. Более подробное описание материалов и их соответствия определенной среде, вы можете посмотреть здесь.

- Запас площади на загрязнение

Не допускаются слишком большие размеры (не выше 50%). Если параметр больше – теплообменник выбран некорректно.

Пример расчета пластинчатого теплообменника

Исходные данные:

• Нагрузка (кол-во тепла) 2,5 Гкал/час
• Массовый расход 65 т/час
• Среда: вода
• Температуры: 95/70 град С

Переведем данные в привычные величины:

Q = 2,5 Гкал/час = 2 500 000 ккал/час

G = 65 000 кг/час

Давайте проведем расчет по нагрузке, чтобы узнать массовый расход, так как данные тепловой нагрузки являются самыми точными, ведь покупатель или клиент не способен точно подсчитать массовый расход.




Выходит, что представленные данные являются неверными.

Данную форму также можно использовать, когда мы не знаем каких-либо данных. Она подойдет если:

• отсутствует массовый расход;
• отсутствуют данные тепловой нагрузки;
• неизвестна температура внешнего контура.

Горячая сторона	Холодная сторона
Т1/Т2	135/9 ℃	40/70 ℃
Расход	100т/ч







Вот так мы с вами нашли неизвестный нам ранее массовый расход среды холодного контура, имея лишь параметры горячего.




17.07.2017

Для продолжительной и бесперебойной работы электронного оборудования внутри электротехнического шкафа следует обеспечить надлежащий микроклимат внутри него, то есть постоянно поддерживать тепловой баланс.

Учитывая возможные расходы электроэнергии по поддержанию климата, температура воздуха в +35 о С будет идеальным значением для устройств внутри шкафа. Ниже рассмотрим расчет мощности климатического оборудования, в том числе и на типичных примерах.

Общее уравнение для расчета баланса температуры выглядит так:

P_k = P_v – P_r [Ватт], где

P_k [Ватт] - мощность устройства охлаждения/нагрева.

P_v [Ватт] - потеря тепла от рассеивания.

P_r [Ватт] - теплоизлучение/теплоотдача.

Потеря тепла от рассеивания - тепловая энергия, образующаяся внутри шкафа за счет нагревания работающих приборов.

Чтобы узнать данную величину, следует заглянуть в технические характеристики установленного оборудования, в некоторых из них дано значение тепловых потерь. Для остальных устройств следует принять потери, составляющие примерно 10% от общей мощности потребления (её также можно найти в технических характеристиках). Нужно знать КПД и степень нагрузки для более точного расчета тепловой потери отдельного электротехнического компонента.

К примеру, если КПД частотного преобразователя составляет 95%, то условно 5% от его мощности потребления уходит на нагрев. Если же во время работы этот преобразователь работает на 70% от своего номинала, то мощность его тепловых потерь составит

70 · 5 / 100 % = 3,5 %

Таким образом, тепловая мощность шкафа будет равна сумме тепловых потерь всех устройств установленных в нём.

Теплоизлучение/телоотдача - теплоотдача через корпус электротехнического шкафа (не учитывая коэффициент изоляции). Теплоотдача шкафа рассчитывается по формуле ниже и измеряется в Ваттах:

P_r = k · A · ∆T [Ватт], где

k [Вт/м 2 K] - коэффициент теплоотдачи.

A [м 2 ] - эффективная площадь электротехнического шкафа.

∆T [K] - разница температур воздуха внутри и снаружи шкафа.

Коэффициент теплоотдачи - мощность излучения на 1 м2 площади поверхности. Является постоянной величиной и зависит от материала:

Коэффициент теплоотдачи

Эффективная площадь поверхности электрошкафа измеряется в соответствии со спецификациями VDE 0660, часть 500. Расчет зависит от расположения шкафа:


Один шкаф, свободно стоящий A = 1,8·H · (W + D) + 1,4 · W · D

Один шкаф, монтируемый на стену A = 1,4 · W · (H + D) + 1,8 · D · H

Крайний шкаф свободно стоящего ряда A = 1,4 · D · (H + W) + 1,8 · W · H

Крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену A = 1,4 · H · (W + D) + 1,4 · W · D

Не крайний шкаф свободно стоящего ряда A = 1,8 · W · H + 1,4 · W · D + D · H

Не крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену A = 1,4 · W · (H + D) + D · H

Не крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену, под козырьком A = 1,4 · W · H + 0,7 · W · D + D · H

где W — ширина шкафа, H — высота шкафа, D — глубина шкафа, измеряемые в метрах.


Разницу температур воздуха внутри и снаружи шкафа принято измерять в градусах Кельвина (разница температур в Кельвинах равна разнице температур в Цельсиях).

Разницу находят, вычитая из температуры внутри шкафа температуру окружающей среды:

∆T = Ti – Ta, где

Ti - температуры внутри шкафа.

Ta - температура окружающей среды.

Если температура окружающей среды отрицательная, к примеру, Ta = -10 о С, а требуемая внутри шкафа Ti = +35 о С, то

∆T = 35 - (-10) = 35 + 10 = 45 о K

Подставив в общее уравнение формулу по определению теплоотдачи шкафа, общее уравнение теплового баланса примет вид:

P_k = P_v – k · A · ∆T [Ватт]

Положительная величина полученной мощности указывает на то, что следует применять охлаждение, а отрицательная - нагрев.


РАССМОТРИМ ПРИМЕР:

Необходимо установить тепловой баланс отдельно стоящего электрошкафа с размерами 2000x800x600мм, изготовленного из стали, имеющего степень защиты не ниже IP54. Потери тепловой энергии всех компонентов в шкафу составляют Pv = 550 Вт.

В разное время года температура внешней среды может значительно меняться, поэтому рассмотрим два случая.

Рассчитаем поддержание температуры внутри шкафа Ti = +35 о С при внешней температуре

в зимний период: Ta = -30 о С

в летний период: Ta = +40 о С


1. Рассчитаем эффективную площадь электрошкафа.

Поскольку площадь измеряется в м 2 , то его размеры следует перевести в метры.

A = 1,8·H · (W + D) + 1,4 · W · D = 1,8 · 2000/1000 · (800 + 600)/1000 + 1,4 · 800/1000 · 600/1000 = 5,712 м 2

в зимний период: ∆T = Ti – Ta = 35 – (-30) = 65 о K

в летний период: ∆T = Ti – Ta = 35 – 40 = -5 о K

в зимний период: Pk = Pv – k · A · ∆T = 550 – 5.5 · 5.712 · 65 = -1492 Вт.

в летний период: Pk = Pv – k · A · ∆T = 550 – 5.5 · 5.712 · (-5) = 707 Вт.


Таким образом, для достижения теплового баланса в зимний период следует использовать нагреватель с мощностью 1600 - 1650 Вт (при условии постоянной работы оборудования внутри шкафа). В тёплый же период следует отводить тепло мощностью порядка 750-770 Вт.

Нагрев можно осуществлять, комбинируя несколько нагревателей, главное набрать в сумме нужную мощность нагрева. Предпочтительнее брать нагреватели с вентилятором, так как они обеспечивают лучшее распределения тепла внутри шкафа за счет принудительной конвекции. Для управления работой нагревателей применяются термостаты с нормально замкнутым контактом, настроенные на температуру срабатывания равную температуре поддержания внутри шкафа.

Для охлаждения применяются различные устройства: вентиляторы с фильтром, теплообменники воздух/воздух, кондиционеры, работающие по принципу теплового насоса, теплообменники воздух/вода, чиллеры. Конкретное применение того или иного устройства обусловлено различными факторами: разницей температур ∆T, требуемой степенью защиты IP и т.д.

В нашем примере в тёплый период ∆T = Ti – Ta = 35 – 40 = -5 о K. Мы получили отрицательную разницу температур, а это значит, что применить вентиляторы с фильтром не представляется возможным. Для использования вентиляторов с фильтром и теплообменников воздух/воздух необходимо, чтобы ∆T была больше или равна 5 о K. То есть чтобы температура окружающей среды была ниже требуемой в шкафу не менее чем на 5 о K (разница температур в Кельвинах равна разнице температур в Цельсиях).


РАССМОТРИМ ДРУГОЙ ПРИМЕР:

Необходимо с помощью расчетов подобрать устройства поддержания микроклимата в шкафу, установленном в помещении. Шкаф изготовлен из стали, степень защиты не ниже IP54, его габариты 2000x800x600мм. Потери тепловой энергии всех приборов известны и составляют Pv = 550 Вт.

Требуется обеспечить внутреннюю температуру в холодный период не ниже Ti = +15 о С, а в летний – не выше Ti = +35 о С.

Внешняя температура равна: в зимний период Ta = 0 о С, в летний период Ta = +30 о С.

Читайте также:

  
• Кофемашина делонги esam 4000 b magnifica инструкция по применению
  
• Ремонт хлебопечки в евпатории
  
• Индикация отключения электропитания в холодильнике что это
  
• Как разобрать соковыжималку нептун
  
• Gaggenau духовка ошибка e313