Помня

• Какъв инструмент се използва за измерване на температурата на въздуха? Какви видове въртене на Земята познавате? Защо цикълът ден и нощ се случва на Земята?

Как се нагряват земната повърхност и атмосферата?Слънцето излъчва огромно количество енергия. Атмосферата обаче пропуска само половината от слънчевите лъчи към земната повърхност. Някои от тях се отразяват, други се поглъщат от облаци, газове и прахови частици (фиг. 83).

Ориз. 83. Консумация на слънчева енергия, идваща на Земята

Когато слънчевите лъчи преминават, атмосферата от тях почти не се нагрява. Тъй като земната повърхност се нагрява, тя самата се превръща в източник на топлина. Именно от него се нагрява атмосферният въздух. Следователно въздухът в тропосферата е по-топъл близо до земната повърхност, отколкото на височина. При изкачване на всеки километър температурата на въздуха пада с 6 "C. Високо в планините, поради ниската температура, натрупаният сняг не се топи дори през лятото. Температурата в тропосферата се променя не само с височината, но и през определени периоди от време: дни, години.

Разлики в отоплението на въздуха през деня и годината.През деня слънчевите лъчи огряват земна повърхности го затопли, загрява въздуха. През нощта потокът от слънчева енергия спира и повърхността, заедно с въздуха, постепенно се охлажда.

Слънцето е най-високо над хоризонта по обяд. Това е времето, когато идва най-много слънчева енергия. Най-високата температура обаче се наблюдава след 2-3 часа след обяд, тъй като е необходимо време, за да премине топлината от земната повърхност към тропосферата. Най-ниската температура е преди изгрев слънце.

Температурата на въздуха също се променя със сезоните. Вече знаете, че Земята се движи около Слънцето по орбита и земната ос е постоянно наклонена към равнината на орбитата. Поради това през годината в една и съща област слънчевите лъчи падат върху повърхността по различни начини.

Когато ъгълът на падане на лъчите е по-стръмен, повърхността получава повече слънчева енергия, температурата на въздуха се повишава и настъпва лятото (фиг. 84).

Ориз. 84. Падането на слънчевите лъчи върху земната повърхност по обяд на 22 юни и 22 декември

Когато слънчевите лъчи са по-наклонени, повърхността се нагрява леко. Температурата на въздуха по това време пада и идва зимата. Най-топлият месец в северното полукълбо е юли, а най-студеният месец януари. V южно полукълбо- обратното: най-студеният месец в годината е юли, а най-топлият е януари.

От фигурата определете как се различава ъгълът на падане на слънчевите лъчи на 22 юни и 22 декември при паралели от 23,5 ° N. ш. и ю. ш.; на паралелите на 66,5° с.ш. ш. и ю. ш.

Помислете защо най-топлите и най-студените месеци не са юни и декември, когато слънчевите лъчи имат най-голям и най-малък ъгъл на падане на земната повърхност.

Ориз. 85. Средногодишни температури на въздуха на Земята

Индикатори за температурни промени.За идентифициране на общите закономерности на температурните промени се използва индикатор за средни температури: среднодневни, средномесечни, средногодишни (фиг. 85). Например, за да се изчисли средната дневна температура през деня, температурата се измерва няколко пъти, тези показатели се сумират и получената сума се разделя на броя на измерванията.

Определете:

• среднодневна температура според четири измервания на ден: -8°C, -4°C, +3°C, +1°C;
• среден годишна температураМосква, като се използват данните от таблицата.

Таблица 4

Определяйки промяната в температурата, обикновено се отбелязва нейната най-висока и най-ниска скорост.

Разликата между най-високите и най-ниските показания се нарича температурен диапазон.

Амплитудата може да се определи за ден (дневна амплитуда), месец, година. Например, ако най-високата температура на ден е +20°C, а най-ниската е +8°C, тогава дневната амплитуда ще бъде 12°C (фиг. 86).

Ориз. 86. Дневен температурен диапазон

Определете с колко градуса годишната амплитуда в Красноярск е по-голяма от тази в Санкт Петербург, ако средната температура през юли в Красноярск е +19°С, а през януари е -17°С; в Санкт Петербург +18°C и -8°C съответно.

На картите разпределението на средните температури се отразява с помощта на изотерми.

Изотермите са линии, свързващи точки с една и съща средна температура на въздуха за определен период от време.

Обикновено показват изотерми на най-топлите и най-студените месеци от годината, т.е. юли и януари.

Въпроси и задачи

1. Как се загрява въздухът в атмосферата?
2. Как се променя температурата на въздуха през деня?
3. Какво определя разликата в нагряването на земната повърхност през годината?

Всички жизнени процеси на Земята се причиняват от топлинна енергия. Основният източник, от който Земята получава топлинна енергия, е Слънцето. Излъчва енергия под формата на различни лъчи - електромагнитни вълни. Нарича се излъчването на Слънцето под формата на електромагнитни вълни, разпространяващи се със скорост 300 000 km / s, което се състои от лъчи с различни дължини, които пренасят светлина и топлина към Земята.

Радиацията може да бъде пряка или дифузна. Ако нямаше атмосфера, земната повърхност щеше да получава само пряка радиация. Следователно радиацията, която идва директно от Слънцето под формата на пряка слънчева светлина и с безоблачно небе, се нарича пряка. Той носи най-голямо количество топлина и светлина. Но, преминавайки през атмосферата, слънчевите лъчи са частично разпръснати, отклонени от директен пътв резултат на отражение от въздушни молекули, водни капчици, прахови частици и се превръщат в лъчи, отиващи във всички посоки. Такова излъчване се нарича дифузно. Следователно е светло и на онези места, където пряка слънчева светлина (пряка радиация) не прониква (горски балдахин, сенчеста страна на скали, планини, сгради и др.). Разсеяната радиация също определя цвета на небето. Цялата слънчева радиация, идваща на земната повърхност, т.е. директни и разпръснати, наречени общи. Земната повърхност, поглъщайки слънчевата радиация, се нагрява и сама се превръща в източник на топлинно излъчване в атмосферата. Нарича се земна радиация или земна радиация и до голяма степен се забавя от по-ниските слоеве на атмосферата. Слънчевата радиация, погълната от земната повърхност, се изразходва за нагряване на вода, почва, въздух, изпарение и радиация в атмосферата. Земно, неопределящо температурен режимтропосфера, т.е. слънчевите лъчи, преминаващи през всичко, не го нагряват. Повечето голям бройтоплина се получава и загрява до най-много високи температуридолните слоеве на атмосферата в непосредствена близост до източника на топлина - земната повърхност. Когато се отдалечите от земната повърхност, нагряването отслабва. Ето защо в тропосферата с височина средно с 0,6 ° C намалява на всеки 100 m изкачване. Това е общ модел за тропосферата. Има моменти, когато горните слоеве въздух са по-топли от долните. Това явление се нарича температурна инверсия.

Нагряването на земната повърхност се различава значително не само по височина. Количеството на общата слънчева радиация пряко зависи от ъгъла на падане на слънчевите лъчи.Колкото по-близо е тази стойност до 90°, толкова повече слънчева енергия получава земната повърхност.

От своя страна ъгълът на падане на слънчевата светлина върху определена точка от земната повърхност се определя от нейната географска ширина. Силата на пряката слънчева радиация зависи от дължината на пътя, който слънчевите лъчи преминават през атмосферата. Когато Слънцето е в зенита си (близо до екватора), лъчите му падат вертикално върху земната повърхност, т.е. преодоляват атмосферата по най-краткия път (при 90°) и интензивно отдават енергията си на малка площ. С отдалечаването от екваториалната зона на юг или север дължината на пътя на слънчевите лъчи се увеличава, т.е. ъгълът на падането им върху земната повърхност намалява. Все повече и повече лъчите започват да се плъзгат по Земята сякаш и се приближават до допирателната линия в областта на полюсите. В този случай същият лъч енергия се разпръсква голяма площ, количеството на отразената енергия се увеличава. По този начин, където слънчевите лъчи падат върху земната повърхност под ъгъл от 90°, те са постоянно високи и докато се придвижват към полюсите, става все по-студено. Именно на полюсите, където слънчевите лъчи падат под ъгъл от 180 ° (т.е. тангенциално), има най-малко количество топлина.

Такова неравномерно разпределение на топлината на Земята, в зависимост от географската ширина на мястото, позволява да се разграничат пет топлинни зони: една гореща, две и две студени.

Условията за затопляне на водата и земята чрез слънчева радиация са много различни. Топлинният капацитет на водата е два пъти по-голям от този на земята. Това означава, че при еднакво количество топлина земята се нагрява два пъти по-бързо от водата, а когато изстине, се случва обратното. Освен това водата се изпарява при нагряване, което изразходва значително количество топлина. На сушата топлината се концентрира само в горния й слой, само малка част от нея се пренася в дълбочината. Във вода лъчите незабавно загряват значителна дебелина, което също се улеснява от вертикалното смесване на водата. В резултат на това водата натрупва топлина много повече от земята, задържа я по-дълго и я изразходва по-равномерно от земята. Загрява по-бавно и се охлажда по-бавно.

Повърхността на земята не е еднородна. Отоплението му зависи до голяма степен от физични свойствапочви и лед, експозиция (ъгълът на наклона на земните площи спрямо падащите слънчеви лъчи) склонове. Характеристиките на подстилащата повърхност определят различния характер на изменението на температурите на въздуха през деня и годината. Повечето ниски температуривъздух през деня на сушата се наблюдават малко преди изгрев слънце (липса на приток на слънчева радиация и силна земна радиация през нощта). Най-високият - следобед (14-15 часа). През годината в Северното полукълбо най-високите температури на въздуха на сушата се наблюдават през юли, а най-ниските през януари. Над водната повърхност дневната максимална температура на въздуха се измества и се наблюдава в 15-16 часа, а минималната е 2-3 часа след изгрев слънце. Годишният максимум (в Северното полукълбо) е през август, а минимумът е през февруари.

- устройства, използвани за нагряване на въздух в системи за захранване на вентилация, климатични системи, въздушно отопление, както и в сушилни инсталации.

Според вида на охлаждащата течност нагревателите могат да бъдат пожарни, водни, парни и електрически. .

Най-разпространени в момента са водни и парни нагреватели, които се делят на гладкотръбни и оребрени; последните от своя страна се делят на ламелни и спирално навити.

Разграничаване на еднопроходни и многопроходни нагреватели. При еднопроходно охлаждащата течност се движи през тръбите в една посока, а при многопроходно няколко пъти променя посоката на движение поради наличието на прегради в капаците на колектора (фиг. XII.1).

Нагревателите изпълняват два модела: среден (C) и голям (B).

Разходът на топлина за загряване на въздуха се определя по формулите:

където Q"— консумация на топлина за отопление на въздуха, kJ/h (kcal/h); В- същото, W; 0,278 е коефициентът на преобразуване от kJ/h към W; г- масово количество нагрят въздух, kg / h, равно на Lp [тук Л- обемно количество загрят въздух, m 3 / h; p е плътността на въздуха (при температура tK), kg / m 3]; С- специфичен топлинен капацитет на въздуха, равен на 1 kJ / (kg-K); t k - температура на въздуха след нагревателя, ° С; t n— температура на въздуха преди въздушния нагревател, °C.

За нагревателите от първия етап на отопление температурата tn е равна на температурата на външния въздух.

Температурата на външния въздух се приема, че е равна на изчислената температура на вентилация (климатични параметри от категория А), когато се проектира обща вентилация, предназначена за борба с излишната влага, топлина и газове, чиято ПДК е повече от 100 mg / m3. При проектирането на обща вентилация, предназначена за борба с газове, чиито MPC е по-малко от 100 mg / m3, както и при проектирането на захранваща вентилация за компенсиране на отвеждания въздух чрез локални изпускателни газове, технологични аспиратори или пневматични транспортни системи, температурата на външния въздух се приема за равна до изчислената външна температура tn за проект на отопление (параметри на климата категория B).

В помещение без топлинни излишъци трябва да се подава захранващ въздух с температура равна на температурата на вътрешния въздух tВ за това помещение. При наличие на излишна топлина захранващият въздух се подава при понижена температура (с 5-8 ° C). Захранван въздух с температура под 10°C не се препоръчва да се подава в помещението дори при наличие на значителни топлинни емисии поради възможността от настинки. Изключението е използването на специални анемостати.

Необходимата повърхност за отоплителни нагреватели Fк m2 се определя по формулата:

където В— консумация на топлина за отопление на въздуха, W (kcal/h); ДА СЕ- коефициент на топлопреминаване на нагревателя, W / (m 2 -K) [kcal / (h-m 2 - ° C)]; t cf.T.— средна температура на охлаждащата течност, 0 С; t r.v. е средната температура на нагрятия въздух, преминаващ през нагревателя, °C, равна на (t n + t c)/2.

Ако охлаждащата течност е пара, тогава средната температура на охлаждащата течност tav.T. е равна на температурата на насищане при съответното налягане на парите.

За температурата на водата тав.Т. се дефинира като средноаритметично от температурите на горещата и връщащата вода:

Коефициентът на безопасност 1.1-1.2 отчита топлинните загуби за охлаждане на въздуха във въздуховодите.

Коефициентът на топлопреминаване на нагревателите K зависи от вида на охлаждащата течност, масовата скорост на въздуха vp през нагревателя, геометричните размери и конструктивните характеристики на нагревателите, скоростта на движение на водата през тръбите на нагревателя.

Масовата скорост се разбира като масата на въздуха, kg, преминаваща през 1 m2 от живата секция на въздушния нагревател за 1 s. Масовата скорост vp, kg/(cm2), се определя по формулата

Според площта на ​​отворената секция f† и нагревателната повърхност FK се избират моделът, марката и броят на нагревателите. След избора на нагревателите, масовата скорост на въздуха се определя според действителната площ на ​​отворената секция на нагревателя fD на този модел:

където A, A 1 , n, n 1 и т- коефициенти и експоненти, в зависимост от конструкцията на нагревателя

Скоростта на движение на водата в тръбите на нагревателя ω, m/s, се определя по формулата:

където Q "е консумацията на топлина за нагряване на въздуха, kJ / h (kcal / h); rw е плътността на водата, равна на 1000 kg / m3, sv е специфичният топлинен капацитет на водата, равен на 4,19 kJ / (kg -K); fTP - открита площ за преминаване на охлаждащата течност, m2, tg - температура топла водав захранващия тръбопровод, ° С; t 0 - температура на връщащата вода, 0С.

Топлопреминаването на нагревателите се влияе от схемата на обвързването им с тръбопроводи. При паралелна схема за свързване на тръбопроводи само част от охлаждащата течност преминава през отделен нагревател, а при последователна схема целият поток на охлаждащата течност преминава през всеки нагревател.

Съпротивлението на нагревателите при преминаване на въздух p, Pa се изразява със следната формула:

където B и z са коефициентът и степента, които зависят от конструкцията на нагревателя.

Съпротивлението на нагревателите, разположени последователно, е равно на:

където m е броят на последователно разположените нагреватели. Изчислението завършва с проверка на топлинната мощност (пренос на топлина) на нагревателите по формулата

където QK - топлопренос на нагревателите, W (kcal / h); QK - същото, kJ/h, 3,6 - коефициент на преобразуване W в kJ/h FK - площ на отоплителната повърхност на нагревателите, m2, взета в резултат на изчисление на нагревателите от този тип; K - коефициент на топлопреминаване на нагревателите, W/(m2-K) [kcal/(h-m2-°C)]; tav.v - средната температура на нагрятия въздух, преминаващ през нагревателя, °C; тав. T е средната температура на охлаждащата течност, °C.

При избора на нагреватели маржът за изчислената площ на нагревателна повърхност се взема в диапазона от 15 - 20%, за устойчивостта на преминаване на въздух - 10% и за устойчивостта на движение на водата - 20%.

2005-08-16

В редица случаи е възможно значително да се намалят капиталовите и оперативните разходи чрез осигуряване на автономно отопление на помещенията с топъл въздух въз основа на използването на топлогенератори, работещи на газ или течно гориво. В такива агрегати не се нагрява вода, а въздух - свеж, рециркулационен или смесен. Този метод е особено ефективен за осигуряване автономно отоплениепромишлени помещения, изложбени павилиони, работилници, гаражи, сервизи, автомивки, филмови студия, складове, обществени сгради, спортни зали, супермаркети, оранжерии, оранжерии, животновъдни комплекси, птицеферми и др.

Предимства на въздушното отопление

Има много предимства на метода на въздушно отопление пред традиционния метод за нагряване на вода в големи помещения, ние изброяваме само основните:

1. рентабилност. Топлината се произвежда директно в отопляемото помещение и се изразходва почти изцяло по предназначение. Благодарение на директното изгаряне на гориво без междинен топлоносител се постига висока топлинна ефективност на цялата отоплителна система: 90-94% за рекуперативни нагреватели и почти 100% за директни отоплителни системи. Използването на програмируеми термостати осигурява възможност за допълнителни спестявания от 5 до 25% топлинна енергия поради функцията "режим на готовност" - автоматично поддържане на температурата в помещението в неработно време на ниво + 5-7 ° С .
2. Възможността за "включване" на захранващата вентилация. Не е тайна, че днес в повечето предприятия захранващата вентилация не работи правилно, което значително влошава условията на труд на хората и се отразява на производителността на труда. Топлогенераторите или системите за директно отопление загряват въздуха с ∆t до 90°C - това е напълно достатъчно, за да „накара“ захранващата вентилация да работи дори в условията на Далечния север. Така въздушното отопление предполага не само икономическа ефективност, но и подобряване на екологичната ситуация и условията на труд.
3. Малка инерция. Агрегатите на въздушните отоплителни системи влизат в работен режим за броени минути и поради големия оборот на въздуха стаята се затопля напълно само за няколко часа. Това дава възможност за бързо и гъвкаво маневриране, когато топлината се нуждае от промяна.
4. Липсата на междинен топлоносител дава възможност да се изостави изграждането и поддръжката на система за отопление на вода, която е неефективна за големи помещения, котелна, топлопроводи и пречиствателна станция. Загубите в отоплителните мрежи и техният ремонт са изключени, което прави възможно драстично намаляване на експлоатационните разходи. V зимно временяма риск от размразяване на нагревателите и отоплителната система в случай на продължително изключване на системата. Охлаждането дори до дълбок "минус" не води до размразяване на системата.
5. Високата степен на автоматизация ви позволява да генерирате точно необходимото количество топлина. В комбинация с високата надеждност на газовото оборудване, това значително повишава безопасността на отоплителната система, а за нейната работа е достатъчен минимум персонал за поддръжка.
6. Малки разходи. Методът за отопление на големи помещения с помощта на топлогенератори е един от най-евтините и най-бързо реализираните. Капиталови разходи за строителство или ремонт въздушна система, като правило, е значително по-ниска от разходите за организиране на вода или лъчисто отопление. Периодът на изплащане на капиталовите разходи обикновено не надвишава един или два отоплителни сезона.

В зависимост от задачите, които трябва да бъдат решени, в системите за въздушно отопление могат да се използват нагреватели от различни видове. В тази статия ще разгледаме само единици, които работят без използването на междинен топлоносител - рекуперативни въздушни нагреватели (с топлообменник и отвеждане на продуктите от горенето навън) и системи за директно нагряване на въздух (газови въздушни нагреватели за смесване).

Рекуперативни въздушни нагреватели

В агрегатите от този тип горивото, смесено с необходимото количество въздух, се подава от горелката към горивната камера. Получените продукти от горенето преминават през дву- или трипосочен топлообменник. Топлината, получена при изгарянето на горивото, се предава на нагрятия въздух през стените на топлообменника, а димните газове се отвеждат през комина навън (фиг. 1) – затова се наричат ​​„индиректно нагряване "топлинни генератори.

Въздухонагревателите с рекуперация могат да се използват не само директно за отопление, но и като част от захранваща вентилационна система, както и за отопление на технологичния въздух. Номиналната топлинна мощност на такива системи е от 3 kW до 2 MW. Подаването на топъл въздух към помещението се осъществява чрез вграден или дистанционен вентилатор, което дава възможност за използване на агрегатите както за директно нагряване на въздуха с подаването му през жалузини решетки, така и с въздуховоди.

Измивайки горивната камера и топлообменника, въздухът се нагрява и се изпраща или директно в отопляемото помещение през решетките за разпределение на въздуха, разположени в горната част, или се разпределя през системата за въздухопроводи. В предната част на топлогенератора е разположена автоматизирана блок-горелка (фиг. 2).

Топлообменниците на съвременните въздушни нагреватели, като правило, са изработени от неръждаема стомана (пещта е изработена от топлоустойчива стомана) и служат от 5 до 25 години, след което могат да бъдат ремонтирани или заменени. Ефективността на съвременните модели достига 90-96%. Основното предимство на рекуперативните въздушни нагреватели е тяхната гъвкавост.

Могат да работят с природен или втечнен газ, дизелово гориво, масло, мазут или отработено масло - просто трябва да смените горелката. Възможно е да се работи на чист въздух, с примес на вътрешен и в режим на пълна рециркулация. Такава система позволява някои свободи, например, за промяна на потока на нагрят въздух, за преразпределение на нагретия въздух в различни клонове на въздуховодите „в движение“ с помощта на специални клапани.

През лятото рекуперативните въздушни нагреватели могат да работят в режим на вентилация. Уредите се монтират както във вертикално, така и в хоризонтално положение, на пода, стената или вградени в секционна вентилационна камера като нагревателна секция.

Рекуперативни въздушни нагреватели могат да се използват дори за отопление на помещения висока категориякомфорт, ако самият уред се премести извън непосредствената зона на обслужване.

Основни недостатъци:

1. Големият и сложен топлообменник увеличава цената и теглото на системата в сравнение с въздушните нагреватели от смесителен тип;
2. Те се нуждаят от комин и дренаж за кондензат.

Системи за директно въздушно отопление

Съвременни технологиинаправи възможно постигането на такава чистота на изгарянето на природен газ, че стана възможно продуктите от горенето да не се отклоняват „в тръбата“, а да се използват за директно нагряване на въздуха в системите за захранваща вентилация. Подаденият за горене газ напълно изгаря в потока нагорещен въздух и, смесвайки се с него, му дава цялата топлина.

Този принцип се прилага в редица подобни конструкции на рампови горелки в САЩ, Англия, Франция и Русия и се използва успешно от 60-те години на миналия век в много предприятия в Русия и в чужбина. Въз основа на принципа на свръхчисто изгаряне на природен газ директно в нагретия въздушен поток, се произвеждат газови смесителни въздушни нагреватели от типа STV (STARVEINE - „звезден вятър“) с номинална топлинна мощност от 150 kW до 21 MW.

Самата технология на организация на горенето, както и висока степен на разреждане на продуктите от горенето, позволяват получаването на чист топъл въздух в инсталации в съответствие с всички приложими стандарти, практически без вредни примеси (не повече от 30% от ПДК) . Въздухонагревателите STV (фиг. 3) се състоят от модулна горелка, разположена вътре в корпуса (секция на въздуховода), газопровод DUNGS (Германия) и система за автоматизация.

Корпусът обикновено е оборудван с херметична врата за лесна поддръжка. Блокът на горелката, в зависимост от необходимата топлинна мощност, се сглобява от необходимия брой секции на горелката с различни конфигурации. Автоматизацията на нагревателите осигурява плавно автоматично стартиране според циклограмата, контрол на параметрите за безопасна работа и възможност за плавно регулиране на топлинната мощност (1:4), което ви позволява автоматично да поддържате необходимата температура на въздуха в отопляема стая.

Приложение на газови смесителни въздушни нагреватели

Основното им предназначение е директно нагряване на подавания свеж въздух промишлени помещенияза компенсиране на смукателната вентилация и по този начин подобряване на условията на труд на хората.

За помещения с висок коефициент на обмен на въздух става целесъобразно да се комбинира захранващата вентилационна система и отоплителната система - в това отношение системите за директно отопление нямат конкуренти по отношение на съотношението цена / качество. Газовите нагреватели за смесване на въздух са предназначени за:

• автономно въздушно отопление на помещения с различно предназначение с голям въздухообмен (K  страхотно.5);
• въздушно отопление във въздушно-термични завеси от прекъсващ тип, възможно е да се комбинира с отоплителни и захранващи вентилационни системи;
• Системи за предварително подгряване на автомобилни двигатели в неотопляеми паркинги;
• размразяване и размразяване на вагони, цистерни, автомобили, насипни материали, продукти за отопление и сушене преди боядисване или други видове обработка;
• директно нагряване на атмосферен въздух или изсушаващ агент в различни технологични отоплителни и сушилни инсталации, например сушене на зърно, трева, хартия, текстил, дърво; приложения в бояджийски и сушилни кабини след боядисване и др.

Настаняване

Смесителни нагреватели могат да се вграждат във въздуховодите на системите за захранваща вентилация и термичните завеси, във въздухопроводите на сушилните инсталации - както в хоризонтални, така и във вертикални секции. Може да се монтира на пода или платформата, под тавана или на стената. По правило те се поставят в захранващи и вентилационни камери, но могат да се монтират и директно в отопляемо помещение (според категорията).

В допълнително оборудванеподходящи елементи могат да обслужват помещения от категории A и B. Рециркулацията на въздуха в помещенията чрез смесителни въздушни нагреватели е нежелателна - възможно е значително намаляване на нивото на кислорода в помещението.

Силни странидиректни отоплителни системи

Простота и надеждност, ниска цена и ефективност, способност за нагряване до високи температури, висока степен на автоматизация, плавно регулиране, не се нуждаят от комин. Директното отопление е най-икономичният начин - ефективността на системата е 99,96%. Нивото на специфични капиталови разходи за отоплителна система, базирана на директен отоплителен агрегат, комбиниран с приточна вентилация, е най-ниско при най-високата степенавтоматизация.

Въздухонагревателите от всякакъв вид са оборудвани със система за безопасност и автоматизация за управление, която осигурява плавен старт, поддържане на режим на отопление и изключване в случай на авария. За пестене на енергия е възможно да се оборудват въздушните нагреватели с автоматично управление, като се вземе предвид външен и вътрешен контрол на температурата, функции на дневни и седмични режими на програмиране на отопление.

Също така е възможно да се включат параметрите на отоплителна система, състояща се от много отоплителни тела, в системата за централизиран контрол и диспечерство. В този случай операторът-диспечер ще разполага с актуална информация за работата и състоянието на отоплителните тела, визуално изведена на монитора на компютъра, както и ще управлява режима на тяхната работа директно от центъра за дистанционно управление.

Мобилни топлогенератори и топлинни пушки

Предназначени за временно ползване - на строителни обекти, за отопление в извънсезонни периоди, технологично отопление. Мобилните топлогенератори и топлинните пистолети работят с пропан (втечнен бутилиран газ), дизелово гориво или керосин. Може да бъде както директно нагряване, така и с отстраняване на продуктите на горенето.

Видове автономни системи за въздушно отопление

За автономно топлоснабдяване на различни помещения се използват различни видове въздушни отоплителни системи - с централизирано разпределение на топлината и децентрализирани; системи, работещи изцяло на подаване на чист въздух или с пълна/частична рециркулация на вътрешния въздух.

В децентрализираните системи за въздушно отопление отоплението и циркулацията на въздуха в помещението се осъществяват от автономни топлогенератори, разположени в различни секции или работни зони - на пода, стената и под покрива. Въздухът от нагревателите се подава директно в работната зона на помещението. Понякога, за по-добро разпределение на топлинните потоци, топлинните генератори са оборудвани с малки (локални) системи за въздуховоди.

За модулите в този дизайн е типична минималната мощност на двигателя на вентилатора, така че децентрализираните системи са по-икономични по отношение на консумацията на енергия. Възможно е също да се използват въздушно-термични завеси като част от система за въздушно отопление или захранваща вентилация.

Възможността за локално регулиране и използване на топлогенератори според нуждите - по зони, в различно време - прави възможно значително намаляване на разходите за гориво. Въпреки това, капиталовите разходи за прилагане на този метод са малко по-високи. В системи с централизирано разпределение на топлината се използват въздушни отоплителни агрегати; Топлият въздух, произвеждан от тях, навлиза в работните зони през каналната система.

Агрегатите по правило се вграждат в съществуващи вентилационни камери, но е възможно да се поставят директно в отопляема стая - на пода или на площадката.

Приложение и поставяне, избор на оборудване

Всеки от видовете горепосочени отоплителни тела има свои собствени неоспорими предимства. И няма готова рецепта, в който случай кой от тях е по-подходящ - зависи от много фактори: количеството на въздухообмена спрямо количеството топлинна загуба, категорията на помещението, наличността свободно пространствоза настаняване на оборудване, от финансови възможности. Нека се опитаме да оформим най-много основни принципиподходящ избор на оборудване.

1. Отоплителни системи за помещения с малък въздухообмен (въздухообмен ≤ страхотен,5-1)

Общата топлинна мощност на топлогенераторите в този случай се приема, че е почти равна на количеството топлина, необходимо за компенсиране на топлинните загуби на помещението, вентилацията е сравнително малка, така че е препоръчително да се използва отоплителна система, базирана на топлогенератори на индиректно отопление с пълна или частична рециркулация на вътрешния въздух на помещението.

Вентилацията в такива помещения може да бъде естествена или смесена с външен въздух за рециркулация. Във втория случай мощността на нагревателите се увеличава с количество, достатъчно за загряване на свежия въздух. Такава отоплителна система може да бъде локална, с подови или стенни топлогенератори.

Ако е невъзможно да се постави уредът в отопляема стая или при организиране на поддръжка на няколко стаи, може да се използва система от централизиран тип: топлинните генератори са разположени във вентилационната камера (разширение, на мецанина, в съседно помещение), а топлината се разпределя през въздуховодите.

По време на работното време топлогенераторите могат да работят в режим на частична рециркулация, като едновременно с това загряват смесения захранващ въздух, в неработно време някои от тях могат да бъдат изключени, а останалите могат да бъдат превключени в икономичен режим на готовност от + 2-5 °C с пълна рециркулация.

2. Отоплителни системи за помещения с голям обмен на въздух, постоянно нуждаещи се от подаване на големи количества свеж въздух (въздухообмен  страхотен)

В този случай количеството топлина, необходимо за загряване на подавания въздух, може вече да е няколко пъти по-голямо от количеството топлина, необходимо за компенсиране на топлинните загуби. Тук е най-целесъобразно и икономично да се комбинира въздушна отоплителна система с приточна вентилационна система. Отоплителната система може да бъде изградена на базата на инсталации за директно въздушно отопление или на базата на използването на рекуперативни топлогенератори в конструкция с по-висока степен на нагряване.

Общата топлинна мощност на нагревателите трябва да бъде равна на сумата от потреблението на топлина за отопление на подавания въздух и топлината, необходима за компенсиране на топлинните загуби. При системите за директно отопление 100% от външния въздух се нагрява, осигурявайки подаването на необходимия обем захранващ въздух.

През работното време те загряват въздуха от открито до проектна температура+16-40°С (като се вземе предвид прегряването за осигуряване на компенсиране на топлинните загуби). За да спестите пари в неработно време, можете да изключите част от нагревателите, за да намалите притока на захранващ въздух, а останалите да превключите в режим на готовност за поддържане на +2-5°C.

Рекуперативните топлогенератори в режим на готовност позволяват допълнителни спестявания, като ги превключват в режим на пълна рециркулация. Най-ниските капиталови разходи при организиране на централизирани отоплителни системи са при използване на възможно най-големите нагреватели. Капиталовите разходи за нагреватели на въздух за смесване на газ STV могат да варират от 300 до 600 рубли/kW инсталирана топлинна мощност.

3. Комбинирани системи за въздушно отопление

Най-добрият вариант за помещения със значителен въздухообмен през работно време с едносменен режим или прекъсващ работен цикъл - когато разликата в необходимостта от подаване на чист въздух и топлина през деня е значителна.

В този случай е препоръчително да се разделят работата на две системи: отопление в режим на готовност и захранваща вентилация, комбинирана с отоплителна (претопляща) система. В същото време в отопляемото помещение или във вентилационните камери се монтират рекуперативни топлогенератори, за да се поддържа само режим на готовност с пълна рециркулация (при изчислената външна температура).

Системата за захранваща вентилация, комбинирана с отоплителната система, осигурява загряване на необходимия обем пресен приток на въздух до + 16-30 ° C и отопление на помещението до необходимата работна температура, като за икономия се включва само по време на работни часове.

Изграден е или на базата на рекуперативни топлогенератори (с повишена степен на нагряване), или на базата на мощни системи за директно отопление (което е 2-4 пъти по-евтино). Възможно е комбиниране на системата за принудително въздушно отопление със съществуващата водна отоплителна система (може да остане дежурна), опцията е приложима и за поетапна модернизация съществуваща системаотопление и вентилация.

При този метод оперативните разходи ще бъдат най-ниски. По този начин, използвайки различни видове въздушни нагреватели в различни комбинации, е възможно да се решат и двата проблема едновременно - както отоплението, така и приточната вентилация.

Има много примери за използване на системи за въздушно отопление и възможностите за тяхното комбиниране са изключително разнообразни. Във всеки случай е необходимо да се извършат топлинни изчисления, да се вземат предвид всички условия на използване и да се изпълнят няколко опции за избор на оборудване, като се сравняват по отношение на приложимостта, капиталовите разходи и оперативните разходи.

Човечеството познава няколко вида енергия - механична енергия (кинетична и потенциална), вътрешна енергия (топлинна), енергия на полето (гравитационна, електромагнитна и ядрена), химическа. Отделно си струва да се подчертае енергията на експлозията, ...

Вакуумна енергия и все още съществува само на теория - тъмна енергия. В тази статия, първата в раздела "Топлотехника", ще опитам на прост и достъпен език, използвайки практически пример, говорим за най-важната форма на енергия в живота на хората – за Термална енергияи за това да я роди навреме термична мощност.

Няколко думи, за да разберем мястото на топлотехниката като клон на науката за получаване, пренос и използване на топлинна енергия. Съвременната топлотехника е възникнала от общата термодинамика, която от своя страна е един от клоновете на физиката. Термодинамиката е буквално „топло“ плюс „мощност“. По този начин, термодинамиката е науката за "промяната в температурата" на една система.

Въздействието върху системата отвън, при което нейната вътрешна енергия се променя, може да бъде резултат от топлопреминаване. Термална енергия, което се получава или губи от системата в резултат на такова взаимодействие с околната среда, се нарича количество топлинаи се измерва в системата SI в джаули.

Ако не сте топлоинженер и не се занимавате ежедневно с проблеми на топлотехниката, тогава когато се сблъскате с тях, понякога без опит може да бъде много трудно бързо да ги разберете. Трудно е да си представим дори размерите на желаните стойности на количеството топлина и топлинна мощност без опит. Колко джаула енергия са необходими, за да се загреят 1000 кубически метра въздух от -37˚С до +18˚С?.. Каква е мощността на топлинния източник, необходима за това за 1 час? » Не всички инженери. Понякога експертите дори помнят формулите, но само малцина могат да ги приложат на практика!

След като прочетете тази статия до края, ще можете лесно да решавате реални производствени и битови задачи, свързани с отопление и охлаждане на различни материали. Разбирането на физическата същност на процесите на топлопредаване и познаването на прости основни формули са основните блокове в основата на знанията в топлотехниката!

Количеството топлина при различни физични процеси.

Повечето известни вещества могат да бъдат в твърдо, течно, газообразно или плазмено състояние при различни температури и налягания. Преходот едно агрегатно състояние в друго протича при постоянна температура(при условие, че налягането и другите параметри не се променят заобикаляща среда) и се придружава от поглъщане или освобождаване на топлинна енергия. Въпреки факта, че 99% от материята във Вселената е в плазмено състояние, ние няма да разглеждаме това агрегатно състояние в тази статия.

Помислете за графиката, показана на фигурата. Показва зависимостта на температурата на дадено вещество твърху количеството топлина В, обобщен до определена затворена система, съдържаща определена маса от определено вещество.

1. Твърдо вещество, което има температура T1, загрята до температура Tm, изразходвайки за този процес количество топлина, равно на Q1 .

2. След това започва процесът на топене, който протича при постоянна температура Tpl(точка на топене). За да се стопи цялата маса на твърдо вещество, е необходимо да се изразходва топлинна енергия в количество Q2 — Q1 .

3. След това течността, получена от топенето на твърдо вещество, се нагрява до точката на кипене (образуване на газ) Tkp, изразходвайки за това количество топлина, равно на Q3-Q2 .

4. Сега при постоянна точка на кипене Tkpтечност кипи и се изпарява, превръщайки се в газ. За прехода на цялата маса течност в газ е необходимо да се изразходва топлинна енергия в количество Q4-Q3.

5. На последния етап газът се нагрява от температурата Tkpдо известна температура Т2. В този случай цената на количеството топлина ще бъде Q5-Q4. (Ако загреем газа до температурата на йонизация, газът ще се превърне в плазма.)

По този начин, нагряване на оригиналното твърдо вещество от температурата T1до температура Т2изразходвахме топлинна енергия в количество Q5, превеждайки веществото през три агрегатни състояния.

Движейки се в обратна посока, ние ще отделим същото количество топлина от веществото Q5, преминаващ през етапите на кондензация, кристализация и охлаждане от температура Т2до температура T1. Разбира се, разглеждаме затворена система без енергийни загуби към външната среда.

Имайте предвид, че преходът от твърдо състояние към газообразно състояние е възможен, заобикаляйки течната фаза. Този процес се нарича сублимация, а обратният процес се нарича десублимация.

И така, разбрахме, че процесите на преходи между агрегатните състояния на веществото се характеризират с консумация на енергия при постоянна температура. При нагряване на вещество, което е в едно непроменено агрегатно състояние, температурата се повишава и топлинната енергия също се изразходва.

Основните формули за пренос на топлина.

Формулите са много прости.

Количество топлина Вв J се изчислява по формулите:

1. От страна на потреблението на топлина, т.е. от страна на натоварването:

1.1. При нагряване (охлаждане):

В = м * ° С *(T2 -T1)

м – маса на веществото в кг

с -специфичен топлинен капацитет на веществото в J / (kg * K)

1.2. При топене (замразяване):

В = м * λ

λ – специфична топлина на топене и кристализация на вещество в J/kg

1.3. По време на кипене, изпаряване (кондензация):

В = м * r

r – специфична топлина на образуване на газ и кондензация на материята в J/kg

2. От страната на производството на топлина, тоест от страната на източника:

2.1. При изгаряне на гориво:

В = м * q

q – специфична топлина на изгаряне на горивото в J/kg

2.2. При преобразуване на електричество в топлинна енергия (закон на Джоул-Ленц):

Q =t *I *U =t *R *I ^2=(t /r)*U ^2

т – време в с

аз – текущата стойност в A

У – r.s.s напрежение във V

Р – съпротивление на натоварване в ома

Заключаваме, че количеството топлина е право пропорционално на масата на веществото по време на всички фазови трансформации и при нагряване допълнително е право пропорционално на температурната разлика. Коефициенти на пропорционалност ( ° С , λ , r , q ) за всяко вещество имат свои собствени стойности и се определят емпирично (взети от справочниците).

Термична мощност н в W е количеството топлина, предадено на системата за определено време:

N=Q/t

Колкото по-бързо искаме да загреем тялото до определена температура, толкова по-голяма мощност трябва да бъде източникът на топлинна енергия - всичко е логично.

Приложна задача за изчисляване в Excel.

В живота често е необходимо да се направи бързо изчисление, за да се разбере дали има смисъл да продължим да изучаваме тема, да правим проект и подробни точни трудоемки изчисления. Като направите изчисление за няколко минути дори с точност от ± 30%, можете да вземете важно управленско решение, което ще бъде 100 пъти по-евтино и 1000 пъти по-бързо и в резултат на това 100 000 пъти по-ефективно от извършването на точно изчисление в рамките на седмица, иначе и месец, от група скъпи специалисти...

Условия на проблема:

В помещенията на цеха за подготовка на прокат с размери 24м х 15м х 7м внасяме прокат от склад на улицата в размер на 3 тона. Валцовият метал има лед с обща маса 20 кг. Навън -37˚С. Какво количество топлина е необходимо за нагряване на метала до + 18˚С; загрейте леда, разтопете го и загрейте водата до +18˚С; загрейте целия обем въздух в помещението, като приемем, че преди това отоплението е било напълно изключено? Каква мощност трябва да има отоплителната система, ако всичко по-горе трябва да бъде изпълнено за 1 час? (Много сурови и почти нереалистични условия - особено по отношение на въздуха!)

Ще извършим изчислението в програматаMS Excel или в програматаOo Calc.

За цветово форматиране на клетки и шрифтове вижте страницата "".

Първоначални данни:

1. Пишем имената на веществата:

към клетка D3: стомана

към клетка E3: лед

към клетка F3: ледена вода

към клетка G3: Вода

към клетка G3: Въздух

2. Въвеждаме имената на процесите:

в клетки D4, E4, G4, G4: топлина

към клетка F4: топене

3. Специфичен топлинен капацитет на веществата ° Св J / (kg * K) пишем съответно за стомана, лед, вода и въздух

към клетка D5: 460

към клетка E5: 2110

към клетка G5: 4190

към клетка H5: 1005

4. Специфична топлина на сливане на лед λ в J/kg въведете

към клетка F6: 330000

5. Маса на веществата мв кг въвеждаме съответно за стомана и лед

към клетка D7: 3000

към клетка E7: 20

Тъй като масата не се променя, когато ледът се превърне във вода,

в клетки F7 и G7: =E7 =20

Масата на въздуха се намира, като обемът на помещението се умножи по специфичното тегло

в клетка H7: =24*15*7*1,23 =3100

6. Време за обработка тза минути пишем само веднъж за стомана

към клетка D8: 60

Стойностите на времето за нагряване на леда, неговото топене и нагряване на получената вода се изчисляват от условието, че всички тези три процеса трябва да се сумират едновременно с времето, определено за нагряване на метала. Четем съответно

в клетка E8: =E12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,7

в клетка F8: =F12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =41,0

в клетка G8: =G12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,4

Въздухът също трябва да се затопли за същото определено време, четем

в клетка H8: =D8 =60,0

7. Началната температура на всички вещества т1 в ˚C влизаме

към клетка D9: -37

към клетка E9: -37

към клетка F9: 0

към клетка G9: 0

към клетка H9: -37

8. Крайна температура на всички вещества т2 в ˚C влизаме

към клетка D10: 18

към клетка E10: 0

към клетка F10: 0

към клетка G10: 18

към клетка H10: 18

Мисля, че не трябва да има въпроси по точки 7 и 8.

Резултати от изчисленията:

9. Количество топлина Вв KJ, необходими за всеки от процесите, които изчисляваме

за нагряване на стомана в клетка D12: =D7*D5*(D10-D9)/1000 =75900

за нагряване на лед в клетка E12: =E7*E5*(E10-E9)/1000 = 1561

за топене на лед в клетка F12: =F7*F6/1000 = 6600

за нагряване на вода в клетка G12: =G7*G5*(G10-G9)/1000 = 1508

за нагряване на въздух в клетка H12: =H7*H5*(H10-H9)/1000 = 171330

Отчита се общото количество топлинна енергия, необходима за всички процеси

в обединена клетка D13E13F13G13H13: =SUM(D12:H12) = 256900

В клетки D14, E14, F14, G14, H14 и комбинираната клетка D15E15F15G15H15 количеството топлина е дадено в дъгова мерна единица - в Gcal (в гигакалории).

10. Термична мощност нв kW, необходими за всеки от процесите се изчислява

за нагряване на стомана в клетка D16: =D12/(D8*60) =21,083

за нагряване на лед в клетка E16: =E12/(E8*60) = 2,686

за топене на лед в клетка F16: =F12/(F8*60) = 2,686

за нагряване на вода в клетка G16: =G12/(G8*60) = 2,686

за нагряване на въздух в клетка H16: =H12/(H8*60) = 47,592

Общата топлинна мощност, необходима за извършване на всички процеси наведнъж тизчислено

в обединена клетка D17E17F17G17H17: =D13/(D8*60) = 71,361

В клетки D18, E18, F18, G18, H18 и комбинираната клетка D19E19F19G19H19, топлинната мощност е дадена в дъгова мерна единица - в Gcal / h.

Това завършва изчислението в Excel.

заключения:

Имайте предвид, че за загряване на въздуха е необходима повече от два пъти повече енергия, отколкото за нагряване на същата маса стомана.

При загряване на вода разходите за енергия са два пъти по-високи, отколкото при нагряване на лед. Процесът на топене консумира много пъти повече енергия от процеса на нагряване (с малка температурна разлика).

Водата за отопление консумира десет пъти повече топлинна енергия от нагряване на стомана и четири пъти повече от загряване на въздух.

За получаване информация за пускането на нови статии и за изтегляне на работещи програмни файлове Моля ви да се абонирате за съобщения в прозореца, разположен в края на статията или в прозореца в горната част на страницата.

След като въведете имейл адреса си и щракнете върху бутона „Получаване на съобщения за статии“. НЕ ЗАБРАВЯЙ ПОТВЪРДИ АБОНАМЕНТ като щракнете върху връзката в писмо, което веднага ще дойде при вас на посочената поща (понякога - в папката « Спам » )!

Спомнихме си понятията „количество топлина“ и „топлинна мощност“, разгледахме основните формули за пренос на топлина и анализирахме практически пример. Надявам се езикът ми да е прост, разбираем и интересен.

Очаквам въпроси и коментари към статията!

умолявам се УВАЖЕНИЕ файл за изтегляне на авторска работа СЛЕД АБОНАМЕНТ за съобщения за статии.