Kategorija

Novice Tedensko

1 Črpalke
Grelniki
2 Kamini
Hitrost vode v ogrevalnem sistemu
3 Črpalke
Izračun močnega sončnega kolektorja
4 Črpalke
Ekspanzijski rezervoar za ogrevanje - diagram montaže v odprtih in zaprtih sistemih
Glavni / Radiatorji

Formula za toploto


Tukaj je količina toplote, je specifična toplota snovi, ki tvori telo, je masa telesa, je razlika v temperaturi.

Merska enota količine toplote je J (joule) ali iztrebki (kalorije).

Dejansko je toplotna energija notranja energija telesa, kar pomeni, da je izguba toplote manjša notranja energija telesa in ogrevanje povečuje. Specifična toplotna kapaciteta je značilnost snovi, ki navaja svojo zmožnost kopičenja notranje (toplotne) energije same po sebi. Manjše je, lažje je segrevanje ali hlajenje snovi. Ni sorazmerna z gostoto, to pomeni, da se bolj zgoščena snov ne bo nujno segrela lažje kot manj gosta. Ena od snovi z visoko toplotno kapaciteto je voda (J / (kg * K)).

Termična energija - formula za izračun in obseg

Izračune toplotnega inženirstva se morajo soočiti z lastniki zasebnih hiš, apartmajev ali drugih predmetov. To je temelj oblikovanja stavbe.

Za razumevanje bistva teh izračunih v uradnih dokumentih ni tako težko, kot se zdi.

Zase se lahko naučite tudi, kako izvajati izračune, da bi se odločili, katere izolacije želite uporabiti, kakšno debelino je, kakšno moč pridobiti kotel in ali obstaja dovolj obstoječih radiatorjev za določeno področje.

Odgovore na ta in mnoga druga vprašanja je mogoče najti, če razumemo, kakšna je toplotna moč. Formula, definicija in obseg - preberite članek.

Kaj je toplotni izračun?

Preprosto povedano, toplotni izračun omogoča natančno ugotoviti, koliko toplote gradi in izgublja stavba, in kolikšen delež ogrevanja energije mora proizvesti za vzdrževanje udobnega okolja v stanovanju.

Pri ocenjevanju toplotne izgube in stopnje toplotne energije se upoštevajo naslednji dejavniki:

  1. Kateri je predmet: koliko tal je v njej, prisotnost vogalnih prostorov, stanovanjske ali industrijske itd.
  2. Koliko ljudi bo "živelo" v stavbi.
  3. Pomembna podrobnost je področje zasteklitve. Dimenzije strehe, stene, tla, vrata, višina stropa itd.
  4. Kakšno je trajanje ogrevalne sezone, podnebne značilnosti regije.
  5. Po SNiPam določiti temperaturne standarde, ki morajo biti v prostorih.
  6. Debelina sten, tal, izbranih izolatorjev in njihovih lastnosti.

Kaj je toplotni izračun?

Kako so gradbeniki iz preteklosti uspeli brez toplotnega izračuna?

Preostale trgovske hiše kažejo, da je bilo vse narejeno preprosto z robom: okna so manjše, stene so debelejše. Izkazalo se je toplo, a ne ekonomsko izvedljivo.

Termični izračun vam omogoča, da zgradite najbolj optimalno. Materiali, ki jih ne odvzemamo več - nič manj, vendar natančno toliko, kolikor je potrebno. Zmanjšane dimenzije konstrukcije in stroški gradnje.

Izračun rosišča vam omogoča, da gradite tako, da se materiali ne pokvari čim dlje.

Za izračun potrebne moči kotla ne moremo opraviti brez izračuna. Njegovo skupno zmogljivost sestavljajo stroški energije ogrevanja prostorov, ogrevanje tople vode za potrebe gospodinjstev in zmožnost blokiranja toplotnih izgub zaradi prezračevanja in klimatizacije. Rezervna moč se doda v času najvišjih prehladov.

Usklajevanje objekta zahteva usklajevanje s storitvami. Izračunata se letna poraba plina za ogrevanje in skupna moč toplotnih virov v gigcalorii.

Potrebujete izračune pri izbiri elementov ogrevalnega sistema. Izračunava se sistem cevi in ​​radiatorjev - lahko ugotovite, kakšna bi morala biti njihova dolžina, površina. Upoštevajte izgubo moči med zavoji cevovoda, pri sklepih in prehodu ventila.

Pri izračunu stroškov toplotne energije lahko uporabno znanje o pretvarjanju Gcal v kW in obratno. Naslednji članek podrobneje obravnava to temo s primeri izračuna.

V tem primeru je podan popoln izračun tal v topli vodi.

Ali ste vedeli, da se število odsekov radiatorjev ne vzame "s stropa"? Preveč jih bo pripeljalo do dejstva, da bo hiša mrzla in da bo čezmerno več toplote ustvarilo in povzročilo prekomerno sušenje zraka. Povezava http://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/raschet-sistem-otopleniya/kolichestva-sekcij-radiatorov.html daje primere pravilnega izračuna radiatorjev.

Izračun toplotne moči: formula

Razmislite o formuli in navedite primere, kako izračunati za stavbe z različnim disperzijskim koeficientom.

Vx (delta) TxK = kcal / h (toplotna moč), kjer:

  • Prvi indikator "V" je prostornina izračunane sobe;
  • Delta "T" - razlika v temperaturi je vrednost, ki prikazuje, koliko stopinj znotraj sobe je toplejše od zunaj;
  • "K" je koeficient disperzije (imenovan tudi "koeficient prenosa toplote"). Vrednost je vzeta iz tabele. Običajno se številka giblje od 4 do 0,6.

Približne vrednosti disperzijskega koeficienta za poenostavljeni izračun

  • Če gre za neogrevan kovinski profil ali ploščo, bo "K" 3-4 enot.
  • Unarni opeka in minimalna izolacija - "K" = 2 do 3.
  • Zid v dveh opekah, standardni strop, okna in
  • vrata - "K" = od 1 do 2.
  • Najtoplejša možnost. Dvojno zastekljena okna, opečne stene z dvojno izolacijo itd. - "K" = 0,6 - 0,9.

Primer izračuna toplotne moči

Vzemite določeno sobo 80 m 2 s stropno višino 2,5 m in izračunajte moč, ki jo potrebujemo za ogrevanje kotla.

Najprej izračunajte prostornino: 80 x 2,5 = 200 m 3. Naša hiša je izolirana, vendar ne dovolj - koeficient disperzije je 1,2.

Zamrznjeni so do -40 ° C, v prostoru, ki ga želite udobno +22 stopinj, je razlika v temperaturi (delta "T") 62 ° C.

Zamenjajte številke v formuli za moč toplotne izgube in pomnožite:

200 x 62 x 1,2 = 14880 kcal / h.

Nastale kilokalorije se pretvorijo v kilovatte s pretvornikom:

  • 1 kW = 860 kcal;
  • 14880 kcal = 17302,3 vatov.

Zaokrožimo na velik način z robom in razumemo, da v najbolj hudih zmrzah -40 stopinj potrebujemo 18 kW energije na uro.

Izračunamo lahko izgubo toplote v vatih na m 2 sten in stropa. Višina stropa je 2,5 m. Hiša je 80 m 2 - lahko je 8 x 10 m.

Podaljšajte hišo po višini sten:

(8 + 10) x 2 x 2,5 = 90 m 2 stenska površina + 80 m 2 strop = 170 m 2 površina v stiku z mrazom. Toplotne izgube, ki smo jih izračunali zgoraj, so znašali 18 kW / h, površino hiše delimo z izračunano porabljeno energijo, ugotovimo, da 1 m 2 izgubi približno 0,1 kW ali 100 W na uro pri zunanji temperaturi -40 ° C in v zaprtih prostorih + 22 ° C.

Ti podatki so lahko osnova za izračun potrebne debeline izolacije na stenah.

Predstavljamo še en primer izračuna, v nekaterih trenutkih pa je bolj zapleten, vendar natančnejši.

Q = S x (delta) T / R:

  • Q je želena vrednost izgube toplote doma v vatih;
  • S je površina hladilnih površin v m 2;
  • T-temperaturna razlika v stopinjah Celzija;
  • R je toplotna odpornost materiala (m 2 x K / W) (kvadratni metri, pomnoženi s Kelvinom in deljeni z Watts).

Torej, da bi našli "Q" iste hiše kot v zgornjem primeru, izračunamo površino njegovih površin "S" (ne bomo upoštevali tal in oken).

  • "S" v našem primeru = 170 m 2, od katerih je 80 m 2 strop in 90 m 2 stene;
  • T = 62 ° C;
  • R- toplotna odpornost.

Iščemo "R" po tabeli toplotnih uporov ali po formuli. Formula za izračun koeficienta toplotne prevodnosti je naslednja:

R = H / K.T. (H - debelina materiala v metrih, K. T. - koeficient toplotne prevodnosti).

V tem primeru imamo hišo z dvema opečnima stenama, oplaščena s penasto plastiko z debelino 10 cm. Strop je napolnjen z žagovino debeline 30 cm.

Ogrevalni sistem zasebne hiše je treba urediti ob upoštevanju prihrankov energije. Izračun ogrevalne naprave zasebne hiše, kot tudi priporočila za izbiro kotlov in radiatorjev - natančno preberite.

Kaj in kako izolirati leseno hišo od znotraj, se boste naučili z branjem teh informacij. Izbira izolacijske in izolacijske tehnologije.

Iz tabele koeficientov toplotne prevodnosti (izmerjena v W / (m 2 x K) Watt, deljena s proizvodom kvadratnega metra na Kelvin). Poiščite vrednosti za vsak material, bodo:

  • opeka - 0,67;
  • penasta plastika - 0,037;
  • žagovina - 0,065.
Zamenjajte podatke v formuli (R = H / KT):

  • R (strop 30 cm) = 0,3 / 0,065 = 4,6 (m 2 x K) / W;
  • R (opečna stena 50 cm) = 0,5 / 0,67 = 0,7 (m 2 x K) / W;
  • R (pena 10 cm) = 0,1 / 0,037 = 2,7 (m 2 x K) / W;
  • R (stene) = R (opeka) + R (pena) = 0,7 + 2,7 = 3,4 (m 2 x K) / W.

Sedaj lahko nadaljujemo pri izračunu izgube toplote "Q":

  • Q za strop = 80 x 62 / 4,6 = 1078,2 vatov.
  • Q stene = 90 x 62 / 3,4 = 1641,1 vatov.
  • Ostanek je dodati 1078.2 + 1641.1 in pretvoriti v kW, se izkaže (če takoj zaokrožite) 2.7 kW energije v eni uri.

Vse je odvisno od stopnje utrujenosti hiš (čeprav bi bili podatki lahko drugačni, če smo izračunali tla in okna).

Zaključek

Dane formule in primeri kažejo, da je pri izračunih toplotnega inženirstva zelo pomembno upoštevati čim več dejavnikov, ki vplivajo na toplotne izgube. To vključuje prezračevanje in območje oken, stopnjo njihove utrujenosti itd.

In pristop, pri katerem se porabi 1 kW moči kotla na 10 m 2 hiše, je preveč približna, da se zanese na to resno.

2.2. Izračun toplotne moči

1. Ocenjeno toplotno moč kW, ogrevalnega sistema je treba določiti s formulo:

kjer - ocenjena toplotna izguba stavbe, kW;

- koeficienta obračunavanja dodatnega toplotnega toka nameščenih grelcev zaradi zaokroževanja nad izračunano vrednostjo iz tabele. 1.

Standardna višina, kW

pri nazivni toplotni moči, kW, najmanjša velikost

- koeficient obračunavanja dodatnih toplotnih izgub pri grelnikih, ki se nahajajo v bližini zunanjih ograj v odsotnosti toplotnih ščitov, vzetih iz tabele. 2

Namestitveni faktor

proti zunanji steni v stavbah

na zasteklitvi svetlobne odprtine

stanovanjske in javne

Konvektor z ohišjem

Konvektor brez ohišja

- izguba toplote, kW, po cevovodih, ki tečejo v ogrevanih prostorih;

- toplotni tok, kW, ki redno prihaja iz razsvetljave, opreme in ljudi, kar je treba upoštevati na splošno za ogrevalni sistem stavbe. Za stisnjene hiše je treba upoštevati vrednost s stopnjo 0,01 kW na 1 m "skupne površine.

Pri izračunu toplotne moči ogrevalnih sistemov industrijskih objektov je treba upoštevati tudi porabo toplote za ogrevalne materiale, opremo in vozila.

2. Izračunana toplotna izguba, kW, se izračuna po enačbi:

kjer: - pretok toplote, kW, skozi ograjene strukture;

- toplotna izguba, kW, za ogrevanje prezračevalnega zraka.

Vrednosti in izračunamo za vsak ogrevan prostor.

3. Toplotni tok, kW, se izračuna za vsak element ovoja stavbe po formuli:

kjer je izračunana površina obodne strukture, m 2;

R je upor toplotne upornosti obodne strukture. m 2 ° C / W, ki ga je treba določiti v skladu s standardom SNiP II-3-79 ** (razen za tla na tleh) ob upoštevanju ustaljenih standardov za minimalno toplotno odpornost ograj. Za tla na tleh in stene pod tlemi mora biti odpornost na prenos toplote določena z območji širine 2 m, vzporedno z zunanjimi stenami, po formuli:

kjer je upornost za prenos toplote, m 2 ° C / W, za območje I predpostavlja, da je 2,1, drugo za drugo, 8,6 za tretje območje in 14,2 za preostalo talno površino;

- debelina izolacijskega sloja, m, upoštevana, ko je koeficient toplotne prevodnosti izolacije 2 ° C;

- konstrukcijska temperatura notranjega zraka, ° С, upoštevana v skladu z zahtevami projektnih standardov stavb za različne namene, pri čemer se upošteva povečanje glede na višino prostora;

- izračunana zunanja temperatura, ° C, vzeta v skladu s Prilogo 8, ali temperatura zraka v sosednjem prostoru, če je njegova temperatura večja od 3 ° C, ki je drugačna od sobne temperature, za katero se izračuna toplotna izguba;

- koeficient, ki je odvisen od položaja zunanje površine ograje v odnosu do zunanjega zraka in ki ga določi SNP P-3-79 **

- dodatne izgube toplote v delnicah glavnih izgub, upoštevane:

a) pri zunanjih navpičnih in nagnjenih pregradah, usmerjenih v smeri, od koder veter piha januarja, s hitrostjo več kot 4,5 m / s s frekvenco najmanj 15% po SNiP 2.01.01-82, v količini 0,05 pri hitrosti vetra do 5 m / s in v količini 0,10 pri hitrosti 5 m / s in več; v tipičnem načrtu je treba upoštevati dodatni presežek v višini 0,05 za vse prostore;

b) za zunanje navpične in nagnjene ograje večnadstropnih stavb v višini 0,20 za prvo in drugo nadstropje; 0,15 za tretjo; 0,10 - za četrto nadstropje stavbe s 16 ali več nadstropij; za 10-15 nadstropne stavbe je treba upoštevati dodatne izgube v višini 0,10 za prvo in drugo nadstropje ter 0,05 za tretje nadstropje.

4. Izgube toplote, kW, se izračunajo za vsak ogrevan prostor, ki ima v zunanjih stenah eno ali več oken ali balkonskih vrat, glede na potrebo po zagotovitvi ogrevanja z zunanjim grelnikom zraka v prostornini ene izmenjave zraka na uro po enačbi:

kje je talna površina sobe, m 2;

- višina prostora od tal do stropa, m, vendar ne več kot 3,5.

Prostori, iz katerih je organizirano izpušno prezračevanje z volumnom izpušnih plinov, ki presega eno izmenjavo zraka na uro, bi morali biti praviloma zasnovani z zračnim prezračevanjem z ogrevanim zrakom. Pri utemeljevanju je dovoljeno ogrevanje zunanjega zraka z ogrevalnimi napravami v ločenih prostorih s prostornino prezračevalnega zraka, ki ne presega dveh izmenjav na uro.

V prostorih, za katere so v normativih gradbenega načrta določena prostornina izpušnih plinov manjša od ene izmenjave zraka na uro, je treba vrednost izračunati kot porabo toplote za ogrevanje zraka v prostornini normalizirane izmenjave zraka od temperature do ° C.

Izgube toplote v kW, za ogrevanje zunanjega zraka, ki vstopajo v vhodne dvorane (dvorane), in stopnišč skozi zunanja vrata, ki se odpirajo v hladni sezoni brez zračnih termičnih zaves, je treba izračunati po naslednji enačbi:

kjer je višina stavbe, m:

R - število ljudi v stavbi;

B - koeficient, ki upošteva število vhodov. Z enim tambourjem (dvema vratoma) v - 1.0; z dvema vestibulama (tremi vrati) v = 0,6.

Izračun toplote za ogrevanje zunanjega zraka, ki prodira skozi vrata ogrevanih stopnišč brez ognja, s talnimi izhodi v ložo, je treba izvesti v skladu s formulo (6), pri čemer se za vsako nadstropje upošteva vrednost, ki se razlikuje od tla izračunanega tal do prekrivanja stopnišča.

Pri izračunu toplotne izgube vstopnih dvoran, stopnišč in delavnic s prezračevalniki zraka: sobe, opremljene s prezračevanjem svežega zraka z nadtlakom zraka, ki stalno delujejo, pa tudi pri izračunu toplotnih izgub skozi poletje in rezervnih zunanjih vrat in vrat, se vrednost ne upošteva.

Izgube toplote, kW, za ogrevanje zraka, ki vstopa skozi zunanja vrata, ki niso opremljeni z zračno-termičnimi zavesami, je treba izračunati ob upoštevanju hitrosti vetra, ki jo je sprejela obvezna priloga 8 in čas odpiranja vrat.

Izračun izgube toplote: segrevanje zraka, ki se infiltrira skozi puščanje obodnih struktur, ni potrebno.

5. Izgube toplote, kW, po cevovodih, ki tečejo v ogrevanih prostorih, je treba določiti s formulo:

kjer: - dolžina odsekov toplotno izoliranih cevovodov različnih premerov, nameščenih v neogrevanih prostorih;

- normalizirana linearna gostota toplotnega toka toplotno izoliranega cevovoda, vzeta v skladu s klavzulo 3.23. Debelina izolacijskega sloja, m cevovoda bi morala. izračunano po formulah:

kjer - zunanja velikost cevovoda, m;

- toplotna prevodnost toplotno izolacijske plasti, W / (m • ° C);

- povprečje temperature ogrevalne sezone med hladilno tekočino in zunanjim zrakom.

6. Vrednost ocenjene letne porabe toplote pri ogrevalnem sistemu stavbe, GJ. je treba izračunati po enačbi:

kjer - število stopinj dni ogrevanja, sprejetih v Prilogi 8;

a - koeficient, enak 0,8. ki ga je treba upoštevati, če je ogrevalni sistem opremljen z napravami za avtomatsko zmanjšanje toplotne moči med zunanjimi časi;

- koeficient 0,9, ki ga je treba upoštevati, če je več kot 75% ogrevalnih naprav opremljenih z avtomatskimi termostati;

s - koeficient, ki je različen od 0,95, kar je treba upoštevati, če so na vhodu uporabnika ogrevalne naprave nameščene avtomatske čelne kontrolne naprave.

7. Vrednosti toplotne moči in največje letne porabe toplote, določene z izračunom 1 m 2 skupnega (za stanovanjske stavbe) ali uporabne (za javne zgradbe) prostora, ne smejo presegati standardnih kontrolnih vrednosti iz obvezne priloge 25.

8. Poraba hladilne tekočine, kg / h. in sistem ogrevanja je treba določiti s formulo:

kjer je c specifična toplotna kapaciteta vode, predpostavlja se, da je 4,2 kJ / (kg 0 C);

- temperaturna razlika. ° С, hladilno sredstvo ob vhodu v sistem in na izhodu iz njega;

- toplotna moč sistema, kW. ki se določi s formulo (1), pri čemer se upošteva gospodinjska toplota.

9. Izračunana toplotna moč kW, vsakega grelnika je treba določiti s formulo:

kjer je treba izračunati v skladu z odstavki. 2-4 te priloge;

- toplotne izgube, kW, preko notranjih sten, ki ločujejo prostor, za katerega se izračuna toplotna moč ogrevalne naprave, iz sosednje sobe, pri kateri se med regulacijo lahko zmanjša temperatura delovanja. Vrednost je treba upoštevati samo pri izračunu toplotne moči grelnikov na priključkih, na katere so zasnovani avtomatski termostati. Istočasno je treba za vsako sobo toplotno izgubo izračunati samo preko ene notranje stene s temperaturno razliko med notranjimi prostori 8 0 С;

- toplotni tok. kW, iz neizoliranih ogrevalnih cevovodov, nameščenih v prostoru;

- toplotni tok, kW, ki redno vstopajo v prostore iz električnih naprav, razsvetljave, procesne opreme, komunikacij, materialov in drugih virov. Pri izračunu toplotne moči grelnih naprav stanovanjskih, javnih in upravnih stavb se vrednost ne upošteva.

Količina proizvodnje toplote v gospodinjstvih se upošteva pri celotni zgradbi kot celoti pri izračunu toplotne moči ogrevalnega sistema in celotnega pretoka hladilne tekočine.

2.3. SPECIFIČNA TEKOČA SPECIFIKACIJA

Skupna toplotna izguba Qtukajobičajno se nanaša na 1 m 3 zunanjega volumna in 1 ° C izračunane temperaturne razlike. Kazalnik0, W / (m 3 K), ki se imenuje posebna toplotna lastnost stavbe:

kjer je vn- prostornina ogrevanega dela stavbe z zunanjim merjenjem, m 3;

(tv-tn.5) - izračunana temperaturna razlika za glavne prostore zgradbe.

Posebna toplotna karakteristika, izračunana po izračunu toplotnih izgub, se uporablja za toplotno inženirsko presojo odločitev strukturnega načrtovanja stavbe, ki ga primerja s povprečjem podobnih stavb. Pri stanovanjskih in javnih stavbah se ocenjuje na podlagi porabe toplote, ki se nanaša na I m 2 skupne površine.

Vrednost specifičnih toplotnih karakteristik določa predvsem velikost svetlobnih odprtin glede na celotno površino zunanjih ograj, saj je koeficient prenosa toplote za polnjenje svetlobnih odprtin precej višji od koeficienta toplotne prehodnosti drugih ograj. Poleg tega je odvisno od velikosti in oblike zgradb. Povečane lastnosti imajo manjše zgradbe, pa tudi stavbe z ozko, kompleksno konfiguracijo z večjim obsegom.

Zmanjšana toplotna izguba in posledično toplotne lastnosti stavb imajo obliko, ki je blizu kocki. Še manj izgube toplote iz sferičnih struktur iste prostornine zaradi zmanjšanja površin.

Posebna termična karakteristika je odvisna tudi od površine gradnje objekta zaradi sprememb toplotnih lastnosti ograje. V severnih regijah s relativno zmanjšanjem koeficienta prenosa toplote ograj je ta številka nižja kot na jugu.

Vrednosti posebnih toplotnih lastnosti so navedene v referenčnih knjigah.

Če jo uporabite, določite izgubo toplote stavbe na integriranih kazalnikih:

kjer je βt- korekcijski faktor, ki upošteva spremembo specifičnih toplotnih značilnosti, ko dejanska izračunana temperaturna razlika odstopa od 48 °:

Takšni izračuni toplotne izgube nam omogočajo, da določimo približno potrebo po toplotni energiji pri dolgoročnem načrtovanju ogrevalnih omrežij in postaj.

3.1 KLASIFIKACIJA OGREVALNIH SISTEMOV

Ogrevalne naprave so načrtovane in sestavljene med gradnjo stavbe, ki povezuje njihove elemente s stavbnimi konstrukcijami in načrtovanjem prostorov. Zato se ogrevanje šteje za podružnico gradbene opreme. Nato grelne naprave delujejo v celotni življenjski dobi objekta, saj so ena od vrst inženirske opreme stavb. Za ogrevalne naprave veljajo naslednje zahteve:

1 - sanitarni in higienski: vzdrževanje enotne temperature prostorov; omejujejo površinsko temperaturo grelnih naprav, možnost čiščenja.

2 - gospodarsko: nizke kapitalske naložbe in obratovalni stroški, pa tudi nizka poraba kovin.

3-arhitekturne in gradbene: skladnost s postavitvijo prostorov, kompaktnost, povezovanje s gradbenimi objekti, koordinacija s časom gradnje stavb.

4 - proizvodnja in montaža: mehanizacija proizvodnih delov in sklopov, minimalno število elementov, zmanjšanje stroškov dela in izboljšanje zmogljivosti vgradnje.

5 - operativni: zanesljivost in trajnost, preprostost in enostavnost upravljanja in popravil, brezšumnost in varnost delovanja.

Pri izbiri ogrevalne naprave je treba upoštevati vsako od teh zahtev. Vendar se upoštevajo glavne sanitarne, higienske in operativne zahteve. Instalacija mora imeti možnost, da v sobo prenese količino toplote, ki se spreminja v skladu s toplotno izgubo.

Ogrevalni sistem - komplet konstrukcijskih elementov, ki so namenjeni za sprejem, prenos in prenos potrebne količine toplotne energije v vse ogrevane prostore.

Ogrevalni sistem sestavljajo naslednji glavni strukturni elementi (slika 3.1).

Sl. 3.1. Shematski diagram ogrevalnega sistema

1- toplotni izmenjevalec; 2 in 4 - dovodne in povratne toplotne cevi; - grelna naprava.

toplotni izmenjevalnik 1 za sprejem toplotne energije pri gorenju goriva ali iz drugega vira; grelniki 3 za prenos toplote v prostor; toplotne linije 2 in 4 - omrežja cevi ali kanalov za prenos toplote iz toplotnega izmenjevalnika v grelne naprave. Prenos toplote izvede hladilo - tekočina (voda) ali plinasto (pare, zrak, plin).

1. Odvisno od vrste sistema so razdeljeni na:

- zrak ali plin;

2. Odvisno od lokacije izvora toplote in ogrevanega prostora:

3. V obtoku:

- z naravno cirkulacijo;

- z mehansko cirkulacijo.

4. Voda v parametrih hladilne tekočine:

- nizka temperatura TI ≤ 105 ° C;

-visoka temperatura Tl> l05 0 C.

5. Voda in pare v smeri hladilne tekočine v vodih:

- s prometom.

6. Voda in paro po shemi povezovalnih grelnih naprav z cevmi:

7. Voda na mestu polaganja dovodnih in povratnih voda:

- z zgornjo napeljavo;

- z nižjo napeljavo;

- s prevrnjenim kroženjem.

8. Parni tlak pare:

- vakuumska para Pa 0,47 MPa.

Nosilec toplote za ogrevalni sistem je lahko vsak medij, ki ima dobro sposobnost kopičenja toplotne energije in spreminjanja lastnosti toplotnega inženirstva, je mobilen, poceni, ne da bi ogrozil sanitarne razmere v prostoru, in omogoča regulacijo sproščanja toplote, tudi samodejno. Poleg tega mora hladilno sredstvo prispevati k izpolnjevanju zahtev za ogrevalne sisteme.

Najpogosteje uporabljani sistemi ogrevanja so voda, vodna para in zrak, saj te tekočine za prenos toplote najbolje izpolnjujejo navedene zahteve. Upoštevajte osnovne fizikalne lastnosti vsake hladilne tekočine, ki vplivajo na načrtovanje in delovanje ogrevalnega sistema.

Lastnosti vode: visoka toplotna kapaciteta, visoka gostota, nestisljivost, ekspanzija pri segrevanju z zmanjšano gostoto, zvišanje vrelišča s povečanim tlakom, sprostitev absorpcijskih plinov s povečano temperaturo in zmanjšanje tlaka.

Lastnosti par: nizka gostota, visoka mobilnost, visoka entalpija zaradi latentne toplote fazne preobrazbe (tabela 3.1), zvišanje temperature in gostote z naraščajočim pritiskom.

Lastnosti zraka: nizka toplotna kapaciteta in gostota, visoka mobilnost, zmanjšanje gostote pri segrevanju.

Kratek opis parametrov hladilnih sredstev za ogrevalni sistem je podan v tabeli. 3.1.

Tabela 3.1. Parametri glavnih hladilnih sredstev.

Temperatura, temperaturna razlika, ° С

Gostota, kg / m 3

Specifična toplotna kapaciteta, kJ / kg * K

Povprečna hitrost, m / s

Relativni del cevi

* Latentna toplota fazne preobrazbe.

4.1. GLAVNE VRSTE, ZNAČILNOSTI IN PODROČJE UPORABE OGREVALNIH SISTEMOV

Ogrevanje vode je zaradi številnih prednosti pred drugimi sistemi trenutno najbolj razširjeno. Da bi razjasnili napravo in načelo delovanja ogrevalnega sistema vode, upoštevajte sistemski diagram, predstavljen na sl. 4.1.

Slika 4.1. Shema dvocevnega sistema za ogrevanje vode z zgornjo distribucijo in naravno cirkulacijo.

Voda, segreta v toplotnem generatorju K na temperaturo T1, vstopi v toplotno črpalko - glavni dvižnik I - v dovodne toplotne cevovode 2. Skozi dovodne toplotne cevi vroča voda vstopi v napajalne vodnike 9. Nato skozi dovodne vode 13 vroča voda vstopi v grelne naprave 10 skozi stene ki se toplota prenaša v zrak sobe. Iz ogrevalnih naprav, ohlajena voda s temperaturo T2 na povratnih ceveh 14, obrnjena vodila II in povratna glavna toplotna cev 15 se vrne v generator toplote K, kjer se ponovno segreje na temperaturo T1, nato pa kroženje poteka v zaprtem obroču.

Sistem ogrevanja vode je hidravlično zaprt in ima določeno kapaciteto ogrevalnih naprav, toplotnih cevi, fitingov, t.j. stalen volumen vode, ki ga polni. Ko temperatura vode naraste, se razteza in v zaprtem, vodo napolnjenem sistemu ogrevanja notranji hidravlični tlak lahko preseže mehansko trdnost svojih elementov. Da bi se to izognilo, v sistemu za ogrevanje vode obstaja ekspanzijski rezervoar 4, ki je namenjen za zadrževanje količine vode, ko se segreje, ter za odstranitev zraka skozi to atmosfero, ko je sistem napolnjen z vodo in med njegovim delovanjem. Za regulacijo grelcev za prenos toplote na podlogo, ki jih je treba nastaviti, nastavite nastavitvene ventile 12.

Pred začetkom delovanja vsak sistem napolni z vodo iz sistema 17 za dovod vode skozi povratno cev do signalne cevi 3 do ekspanzijske posode 4. Ko se nivo vode v sistemu dvigne do nivoja prelivne cevi in ​​voda teče v umivalnik v kotlovnici, se pipe na signalni cevi zaprejo in sistem napolni z vodo.

V primeru nezadostnega segrevanja naprav zaradi zamašitve cevovodov ali ventilov, pa tudi v primeru uhajanja, se voda iz posameznih dvigal lahko sprosti brez praznjenja in ustavljanja drugih delov sistema. Če želite to narediti, zaprite ventile ali pipe 7 na dvižnih vodilih. Od podajalnika 8, nameščenega v spodnjem delu dvižne naprave, odstranimo vtikač, gibka cev pa je pritrjena na vgradnjo dvižnega voda, skozi katero voda iz toplotnih cevi in ​​naprav teče po odtoku. Da bi pretok vode hitreje in steklo v celoti, se pluta odstrani iz zgornjega čaja 8. Predstavljen na sl. 4.1-4.3 sistemi ogrevanja se imenujejo sistemi za naravno cirkulacijo. V njih se gibanje vode izvaja pod vplivom razlike med gostoto ohlajene vode po grelnih napravah in vročo vodo, ki vstopa v ogrevalni sistem.

Vertikalni dvocevni sistemi z zgornjo napeljavo se uporabljajo predvsem za naravno kroženje vode v ogrevalnih sistemih stavb do vključno 3 nadstropij. V primerjavi s sistemi z nižjo ožičitvijo napajalnega voda (slika 4.2) imajo ti sistemi večji tlak naravnega kroga, jih je lažje odstraniti iz sistema (skozi ekspanzijsko posodo).

Sl. 7.14. Shema dvocevnega sistema za ogrevanje vode s porazdelitvijo dna in naravno cirkulacijo

K - kotel; 1 - glavni vodomer; 2, 3, 5 - priključitev, prelivanje, signalne cevi ekspanzijske posode; 4 - ekspanzijski rezervoar; 6 - zračna linija; 7 - zbiralnik zraka; 8 - napajalne linije; 9 - prilagoditveni ventili na ogrevalnih napravah; 10 - grelne naprave; 11 - vzvratna obloga; 12 - vzvratna voda (ohlajena voda); 13 - podajalniki (vroča voda); 14 - čep z zamaškom za odvajanje vode; 15 - pipe ali ventili na dvižnih vodih; 16, 17 - glavne toplotne cevi za dobavo in vračanje; 18 - zaporni ventili ali zaporni ventili na glavnih grelnih ceveh za regulacijo in izklapljanje posameznih vej; 19 - zračne pipe.

Slika 4.3. Diagram enocevnega sistema za ogrevanje vode z zgornjo distribucijo in naravno cirkulacijo

Prednost sistema je dvocevni sistem z nižjo razporeditvijo avtocest in naravnega cirkulacije (slika 4.3) preko sistema z zgornjo napeljavo: namestitev in zagon sistemov se lahko izvede na individualni osnovi, ko je stavba zgrajena: bolj primerno je obratovanje sistema, saj ventili in pipe na napajalnih in povratnih vodilih so na dnu in na istem mestu. Dvostopenjski vertikalni sistemi z nižjo napetostjo se uporabljajo v stavbah z nizko stopnjo dvigovanja z dvignilnimi žerjavi pri ogrevalnih napravah, kar je razvidno iz visoke hidravlične in toplotne stabilnosti v primerjavi s sistemi z zgornjo napeljavo.

Odstranitev zraka iz teh sistemov se izvaja s pomočjo zračnih pip 19 (sl.4.3).

Glavna prednost dvocevnih sistemov, ne glede na način kroženja hladilnega sredstva - tok vode z najvišjo temperaturo TI na vsako grelno napravo, ki zagotavlja največjo temperaturno razliko TI-T2 in posledično najmanjšo površino naprav. Vendar pa je v dveh cevnih sistemih, zlasti z nadzemnimi vodami, veliko poraba cevi in ​​montaža je zapletena.

V primerjavi z dvocevnimi ogrevalnimi sistemi imajo navpični enocevni sistemi z zapiralnimi deli (slika 4.3, levi del) več prednosti: nižje začetne stroške, enostavnejša namestitev in krajša dolžina toplotnih vodov, lepši videz. Če so naprave, nameščene v isti sobi, priključene na dvižni mehanizem na obeh straneh v pretočnem vzorcu, se za namestitev regulacijskega ventila uporabi ena izmed njih (desni dvižnik na sliki 4.3). Takšni sistemi se uporabljajo v nizko rast industrijskih zgradb.

Na sliki. 4.5 prikazuje diagram enostranskih vodoravnih sistemov ogrevanja. Vroča voda v takšnih sistemih vstopa v grelne naprave istega poda iz toplotne cevi, položene vodoravno. Nastavitev in vklop posameznih naprav v vodoravnih sistemih z zapiralnimi deli (slika 4.5b) je dosežen tako enostavno kot navpični sistemi. V vodoravnih pretočnih sistemih (slika 4.5 a, c) je nastavitev lahko le talno oblogo, kar je pomembna pomanjkljivost.

Sl. 4.5. Shema monotube vodoravnih sistemov ogrevanja vode

a, b-tok; b- z zapiralnimi deli.

Sl. 4.6 Sistemi za ogrevanje vode z umetnim kroženjem

1 - ekspanzijski rezervoar; 2 - zračno omrežje; 3 - obtočna črpalka; 4 - toplotni izmenjevalec

Glavne prednosti enocevnih vodoravnih sistemov so manjše kot v navpičnih sistemih, porabi cevi, možnostih nadgradnje na tleh in standardizacije vozlišč. Poleg tega horizontalni sistemi ne zahtevajo lukenj v stropu in njihova namestitev v primerjavi z navpičnimi sistemi je veliko lažja. Veliko jih uporabljajo v industrijskih in javnih zgradbah.

Skupne prednosti sistemov z naravno cirkulacijo vode, ki v nekaterih primerih določajo njihovo izbiro, so sorazmerna preprostost naprave in delovanja; pomanjkanje črpalke in potreba po električnem pogonu, brezšivnost delovanja; primerjalno vzdržljivost s pravilnim delovanjem (do 30-40 let) in zagotovitev enotne temperature zraka v prostoru v času ogrevanja. Vendar pa je pri ogrevalnih sistemih z naravno cirkulacijo naravni pritisk zelo visok. Zato so z velikimi dolžinami obkroževalnih obročev (> 30 m) in s tem s precejšnjo odpornostjo proti pretoku vode v njih izračunani premeri cevovodov zelo veliki, ogrevalni sistem pa se imenuje ekonomsko neprofitna tako glede začetnih stroškov kot obratovanja.

Glede na zgoraj navedeno je področje uporabe sistemov z naravnim prometom omejeno na ločene civilne stavbe, kjer so hrup in vibracije nesprejemljivi, ogrevanje stanovanja, zgornja (tehnična) tla visokih zgradb.

Ogrevalni sistemi z umetno cirkulacijo (slika 4.6-4.8) se bistveno razlikujejo od sistemov za ogrevanje vode z naravno cirkulacijo, pri tem pa poleg naravnega tlaka, ki je posledica hlajenja vode v napravah in ceveh, veliko obremenjen cirkulacijsko črpalko, ki je nameščen na povratnem plinovodu na kotlu in ekspanzijska posoda ni priključena na dovod, temveč na povratni ogrevalni kanal v bližini sesalnega priključka črpalke. S to povezavo ekspanzijske posode zraka ni mogoče odstraniti iz sistema skozi sistem, zato se za odstranjevanje zraka iz omrežja toplotnih cevi in ​​grelnikov uporabljajo zračni vodi, zračni kolektorji in zračni ventili.

Upoštevajte sheme vertikalnih dvocevnih ogrevalnih sistemov z umetno cirkulacijo (slika 4,6). Na levi je sistem z zgornjo lokacijo dovodne linije, na desni pa sistem z nižjo lokacijo obeh linij. Obe ogrevalni sistemi se imenujejo ti mrtvi sistemi, v katerih je pogosto velika razlika v izgubi tlaka v posameznih obtočnih obročkih, saj njihove dolžine so drugačne: dlje kot naprava je nameščena iz kotla, je daljši obroč te naprave. Zato je v sistemih z umetno cirkulacijo, še posebej z veliko dolžino toplotnih cevi, priporočljivo uporabiti s tem povezan pretok vode pri oskrbi in ohladiti avtoceste po shemi, ki jo predlaga prof. V.M. Chaplin. V skladu s to shemo (slika 4.7) je dolžina vseh obtočnih obročev skoraj enaka, zaradi česar je enostavno doseči enako izgubo tlaka v njih in enakomerno segrevanje vseh instrumentov. SNiP [3] priporoča, da se taki sistemi namestijo, ko je število dvigal v veji več kot 6. Pomanjkljivost tega sistema v primerjavi s smrtnim izidom je nekoliko večja skupna dolžina toplotnih kanalov in kot posledica 3-5% večjih začetnih stroškov sistema.

Slika 4.7. Diagram dvocevnega sistema za ogrevanje vode z zgornjo distribucijo in pripadajočim premikanjem vode v dovodnih in povratnih vodih ter umetni cirkulaciji

1 - toplotni izmenjevalec; 2, 3, 4, 5 - cirkulacijske, priključne, signalne, prelivne cevi ekspanzijske posode; 6 - ekspanzijski rezervoar; 7- dobava glavne toplotne cevi; 8 - zbiralnik zraka; 9 - grelna naprava; 10 - dvojno nastavitveno pipo; 11 - povratna toplotna cev; 12 - črpalka.

V zadnjih letih so se pogosto uporabljali enocevni ogrevalni sistemi z nižjim polaganjem vročih in hlajenih vodov (sl.4.8) z umetno cirkulacijo vode.

Dviganje sistemov po shemah b je razdeljeno na dviganje in spuščanje. Dvižni sistemi sistemov po shemah a, so sestavljeni iz dvižnih in spuščenih odsekov, na zgornjem delu, običajno pod tlemi zgornjega nadstropja, so povezani z vodoravnim delom. Riseri so nameščeni na razdalji 150 mm od roba odprtin oken. Dolžina cevi za grelne naprave je standardna - 350 mm; grelne naprave se iz osi okna premaknejo proti dvižniku.

Slika 4.8 Vrste (c, b, c, e) enocevnih sistemov za ogrevanje vode z nižjo napetostjo

Za uravnavanje prenosa toplote grelnih naprav so nameščeni triosmerni žerjavi tipa KRTP, za preklopne zapiralne odseke - zaporni ventili z nizko hidravlično odpornostjo tipa KRPŠ.

Enosmerni sistem z nižjim ožičenjem je primeren za stavbe z zaskočnim prekrivanjem, ima visoko hidravlično in toplotno stabilnost. Prednosti enocevnih ogrevalnih sistemov ležijo v manjšem premeru cevi zaradi večjega tlaka, ki ga ustvari črpalka; daljši razpon; enostavnejša namestitev in večja možnost poenotenja delov toplotnih cevi, instrumentnih vozlišč.

Pomanjkljivosti sistemov vključujejo prekomerne stroške ogrevalnih naprav v primerjavi z dvocevnimi ogrevalnimi sistemi.

Obseg enocevnih ogrevalnih sistemov je raznolik: stanovanjske in javne zgradbe z več kot tremi nadstropji, proizvodne obrate itd.

4.2. IZBIRA OGREVALNEGA SISTEMA

Ogrevalni sistem je izbran glede na namen in način delovanja stavbe. Upoštevajte zahteve za sistem. Upoštevajte kategorijo požara in eksplozije prostorov.

Glavni dejavnik, ki določa izbiro ogrevalnega sistema, je toplotni režim glavnih stavbnih prostorov.

Glede na ekonomsko, nabavno in montažo ter nekatere operativne prednosti, SNiP 2.04.05-86, stran 13.13 priporoča, da se enosmerni sistemi za ogrevanje vode praviloma načrtujejo iz enotnih sklopov in delov; kadar je utemeljitev omogočila uporabo dvocevnih sistemov.

V celotni ogrevalni sezoni je treba vzdrževati termični režim prostorov nekaterih stavb, druge stavbe je mogoče spremeniti tako, da se zmanjšajo stroški dela z dnevnimi in tedenskimi časovnimi intervali, za počitnice, za zagon, popravilo in drugo delo.

Civilne, industrijske in kmetijske stavbe s stalnim termičnim režimom lahko razdelimo na 4 skupine:

1) zgradbe bolnišnic, porodnišnic in podobnih medicinsko-profilaktičnih institucij okoli ure (razen za psihiatrične bolnišnice), v prostorih katerih se povečujejo sanitarne in higienske zahteve;

2) zgradbe otroških ustanov, stanovanjskih, domov, hotelov, počitniških hiš, sanatorijev, penzionov, klinik, dispanzerjev, lekarn, psihiatričnih bolnišnic, muzejev, razstav, knjižnic, kopališč, knjigarne;

3) zgradbe bazenov, železniških postaj, letališč;

4) industrijske in kmetijske stavbe s stalnim tehnološkim procesom.

Na primer, v stavbah druge skupine zagotavljamo ogrevanje vode z radiatorji in konvektorji (razen za bolnišnice in kopalnice). Omejitvena temperatura vodnega hladila se odvzame v dvocevnih sistemih, ki so enaki 95 ° C, v enocevnih sistemih stavb (razen kopeli, bolnišnic in otroških ustanov) -105 ° C (s konvektorji z ohišjem do 130 ° C). Za segrevanje stopniščnih celic je možno povečati temperaturo načrtovanja na 150 ° C. V stavbah s 24-urno operativno prezračevanje, predvsem v stavbah muzejev, umetniških galerij, knjižnih skladišč, arhivov (razen bolnišnic in otroškega varstva), urejajo centralno ogrevanje zraka.

Glavna priporočila o izbiri ogrevalnega sistema ogrevalnega sistema za njegove parametre so podana v SNiP 2.04.05-86.

Ogrevalne sisteme je treba načrtovati s cirkulacijo črpalke, nižjo napeljavo, slepo ulico z odprtim polaganjem vodil.

Ostali sistemi so sprejeti glede na lokalne razmere: rešitve arhitekturnega načrtovanja, zahtevane toplotne razmere, vrsto in parametre hladilne tekočine v zunanji termalni mreži itd.

Izbira obtočne črpalke za ogrevalni sistem. 2. del

Obtočna črpalka je izbrana glede na dve glavni značilnosti:

G * - poraba, izražena v m3 / h;

H - glava, izražena v m.

* Za snemanje hitrosti pretoka hladilne tekočine proizvajalci črpalne opreme uporabljajo črko Q. Proizvajalci ventilov, na primer, Danfoss uporablja črko G za izračun stopnje pretoka. V domači praksi se uporablja tudi to pismo. Zato bomo v okviru pojasnil v tem članku uporabili tudi črko G, v drugih člankih pa bomo neposredno preučili razpored delovanja črpalke, za tok bomo še vedno uporabljali črko Q.

Določanje pretoka (G, m 3 / h) toplotnega nosilca pri izbiri črpalke

Izhodišče za izbiro črpalke je količina toplote, ki jo hiša izgubi. Kako izvedeti? Za to morate izvesti izračun toplotne izgube.

To je zapleten inženirski izračun, ki vključuje znanje o številnih komponentah. Zato v okviru tega članka to pojasnilo izpustimo in glede na količino toplotne izgube vzamemo eno najpogostejših (vendar daleč od natančnih) metod, ki jih uporabljajo številna podjetja za montažo.

Njeno bistvo leži v določeni povprečni stopnji izgube na 1 m 2. Ta vrednost je poljubna in je 100 W / m 2 (če ima hiša ali soba neizolirane opečne stene in celo nezadostna debelina, bo količina toplote, ki jo je izgubila soba, veliko več. In obratno, če so ovojnice za gradnjo izdelane z uporabo sodobnih materialov in imajo dobre toplotna izolacija, toplotna izguba bo zmanjšana in lahko znaša 90 ali 80 W / m 2).

Torej, domnevajte, da imate hišo 120 ali 200 m 2. Nato bo količina toplotne izgube, za katero smo se dogovorili za celotno hišo,

120 * 100 = 12000 W ali 12 kW.

Da bi nadomestili izgubo toplote, bi morali v ogrevanem prostoru goriti nekaj goriva, na primer drva, ki načeloma delajo že tisoče let.

Ampak ste se odločili, da opustite les in uporabite vodo za ogrevanje hiše. Kaj bi morali storiti? Morali bi vzeti vedro (-e), vliti vodo in ga segreti na taborni ogenj ali plinski štedilnik do vrelišča. Po tem vzemite vedra in jih odnesite v sobo, kjer bi voda dala vročino v sobo. Potem vzemite druge žlice vode in jih postavite na ogenj ali plinski štedilnik, da ponovno segrejete vodo in jih nato spravite v prostor namesto prvega. In tako naprej do neskončnosti.

Danes črpalka to dela za vas. To povzroči, da se voda premakne v napravo, kjer se ogreva (kotla) in nato prenese toploto, shranjeno v vodi skozi cevovode, jo pošlje v grelne naprave, da bi nadomestila izgubo toplote v prostoru.

Vprašanje se pojavi: koliko vode potrebujete v časovni enoti, ki se segreje na vnaprej določeno temperaturo, da bi nadomestili izgubo toplote doma?

Kako ga izračunati?

Za to morate vedeti nekaj vrednot:

  • količina toplote, ki je potrebna za kompenzacijo toplotnih izgub (v tem izdelku smo vzeli hišo s površino 120 m 2 s toplotno izgubo 12000 W)
  • specifična toplotna zmogljivost vode, enaka 4200 J / kg * o С;
  • razlika med začetno temperaturo t 1 (povratna temperatura) in končno temperaturo t 2 (temperatura pretoka), na katero se grelnik hladi (ta razlika se označi kot ΔT in v toplotnem inženirstvu za računanje sistemov radiatorskega ogrevanja je opredeljena kot 15-20 ° C).


Te vrednosti je treba nadomestiti s formulo:

Takšen pretok hladila v sekundi je potreben za izravnavo toplotne izgube vaše hiše s površino 120 m 2.

G = 0,86 * Q / ΔT, kjer

ΔT je razlika v temperaturi med pretokom in povratnim tokom (kot smo že videli zgoraj, ΔT je znana količina, ki je bila sprva vključena v izračun).

Torej, ne glede na to, kako zapleteno, na prvi pogled, razlaga za izbiro črpalke, glede na tolikšno količino kot tok, ni pričakovati samega izračuna in zato je izbira za ta parameter precej preprosta.

Vse se nanaša na zamenjavo znanih vrednosti v preprosti formuli. To formulo lahko vozite v Excelu in jo uporabite kot hiter kalkulator.

Let's practice!

Naloga: izračunati je treba pretok hladilne tekočine za hišo s površino 490 m 2.

Formula za toploto

Tukaj je količina toplote, je specifična toplota snovi, ki tvori telo, je masa telesa, je razlika v temperaturi.

Merska enota količine toplote je J (joule) ali iztrebki (kalorije).

Dejansko je toplotna energija notranja energija telesa, kar pomeni, da je izguba toplote manjša notranja energija telesa in ogrevanje povečuje. Specifična toplotna kapaciteta je značilnost snovi, ki navaja svojo zmožnost kopičenja notranje (toplotne) energije same po sebi. Manjše je, lažje je segrevanje ali hlajenje snovi. Ni sorazmerna z gostoto, to pomeni, da se bolj zgoščena snov ne bo nujno segrela lažje kot manj gosta. Ena od snovi z visoko toplotno kapaciteto je voda (J / (kg * K)).

Količina toplote: formula, izračun

Kaj se hitro segreje na štedilniku - kotliček ali vedro vode? Odgovor je očiten - kotliček. Nato drugo vprašanje je, zakaj?

Odgovor ni nič manj očiten - ker je masa vode v grelniku manj. Odlično In zdaj lahko naredite svojo lastno fizično doživetje doma. Če želite to narediti, boste potrebovali dve enaki majhni žlički, enako količino vode in rastlinskega olja, na primer pol litra in peč. Pri istem ognju položite krpice z oljem in vodo. In zdaj pazite, da se bo hitreje segrelo. Če je termometer za tekočine, ga lahko uporabite, če ne, lahko s prstom občasno poskusite s temperaturo, samo pazite, da se ne zažgete. V vsakem primeru boste kmalu videli, da olje segreje veliko hitreje kot voda. In še eno vprašanje, ki se lahko izvaja tudi v obliki izkušenj. Kaj vreče hitreje - topla voda ali mraz? Vse je še enkrat jasno - toplo bo na ciljni črti najprej. Zakaj vsa ta čudna vprašanja in izkušnje? Poleg tega za določitev fizične količine, ki se imenuje "količina toplote".

Količina toplote

Količina toplote je energija, ki jo telo izgubi ali pridobi med prenosom toplote. To je razumljivo iz naslova. Ko se ohladi, bo telo izgubilo določeno količino toplote in pri segrevanju bo absorbiralo. In odgovori na naša vprašanja so nam pokazali, na kaj je odvisna količina toplote? Prvič, večja je telesna teža, večja je količina toplote, ki jo je treba porabiti za spreminjanje temperature za eno stopinjo. Drugič, količina toplote, potrebna za ogrevanje telesa, je odvisna od vsebine, ki jo sestavlja, to je glede na vrsto snovi. In tretjič, razlika v telesni temperaturi pred in po prenosu toplote je pomembna tudi za naše izračune. Na podlagi zgoraj navedenega lahko določimo količino toplote po formuli:

kjer je Q količina toplote
m - telesna masa,
(t_2-t_1) - razlika med začetno in končno temperaturo telesa,
c - specifična vročina snovi, je iz ustreznih tabel.

V skladu s to formulo je mogoče izračunati količino toplote, ki je potrebna za segrevanje vsakega telesa ali da bo to telo oddalo med hlajenjem.

Količina toplote v joulih (1 J) se meri, tako kot katera koli vrsta energije. Vendar pa je bila ta vrednost uvedena ne tako dolgo nazaj, ljudje pa so že začeli meriti količino toplote precej prej. Uporabili so enoto, ki se pogosto uporablja v našem času - kalorij (1 cal). 1 kalorij je količina toplote, ki je potrebna za segrevanje 1 g vode na stopinjo Celzija. Vodijo po teh podatkih, ljubitelji štetja kalorij v jedo, ki jo jedo, lahko zaradi zanimanja izračunajo, koliko litrov vode lahko kuhamo z energijo, ki jo dnevno porabijo s hrano.

Formula za toploto

Opredelitev in formula za količino toplote

Notranja energija termodinamičnega sistema se lahko spremeni na dva načina:

  1. delaš na sistemu
  2. s toplotno interakcijo.

Prenos toplote na telo ni povezan z delovanjem makroskopskega dela na telesu. V tem primeru je sprememba notranje energije posledica dejstva, da posamezne molekule telesa z višjo temperaturo delujejo na nekaterih molekulah telesa, ki imajo nižjo temperaturo. V tem primeru se zaradi toplotne prevodnosti realizira termična interakcija. Prenos energije je možen tudi s sevanjem. Sistem mikroskopskih procesov (povezanih ne s celotnim telesom, temveč za posamezne molekule) se imenuje prenos toplote. Količina energije, ki se prenese iz enega telesa na drugega zaradi prenosa toplote, se določi s količino toplote, ki se prenaša iz enega telesa v drugega.

Toplota je energija, ki jo telo pridobi (ali poda) v procesu izmenjave toplote z okoliškimi telesi (medij). Označuje toploto, običajno črko Q.

To je ena od osnovnih količin v termodinamiki. Toplota je vključena v matematične izraze prvega in drugega načela termodinamike. Rečeno je, da je toplota energija v obliki molekularnega gibanja.

Toploto se lahko sporoči sistemu (telesu) in se lahko vzpenja iz nje. Menimo, da če je toplota sporočena sistemu, potem je pozitivna.

Formula za izračun toplote s temperaturo

Elementarna količina toplote označuje kot. Opozarjamo, da element toplote, ki ga sistem prejme (sproži) z majhno spremembo njenega stanja, ni popoln diferencial. Razlog za to je, da je toplota funkcija procesa spreminjanja stanja sistema.

Elementarna količina toplote, ki se poroča sistemu, in temperatura se spreminja od T do T + dT, je:

kjer je C telesna toplota. Če je obravnavano telo homogeno, lahko formulo (1) za količino toplote predstavimo kot:

kjer je specifična toplotna kapaciteta telesa, m telesna masa, molarna toplotna kapaciteta, molska masa snovi, je število molov snovi.

Če je telo enovito in toplotna kapaciteta se šteje za neodvisno od temperature, se lahko količina toplote (), ki jo telo prejme s povečanjem njegove temperature za količino, izračuna kot:

kjer je t2, t1 temperatura telesa pred segrevanjem in po njem. Upoštevajte, da se temperatura pri izračunu razlike () v izračunih lahko nadomesti v stopinjah Celzija in v kelvinah.

Formula o količini toplote med faznimi prehodi

Prehod iz ene faze snovi v drugo spremlja absorpcija ali sproščanje določene količine toplote, ki se imenuje toplota faznega prehoda.

Torej, če želite prevedeti element snovi iz trdnega stanja v tekočino, mora sporočiti količino toplote (), ki je enaka:

kjer je specifična toplota fuzije, je dm element telesne mase. Treba je opozoriti, da mora telo imeti temperaturo, ki je enaka točki tališča zadevne snovi. Med kristalizacijo se generira toplota, enaka (4).

Količina toplote (toplota izhlapevanja), ki je potrebna za pretvorbo tekočine v paro, je mogoče najti kot:

kjer je r specifična toplota izhlapevanja. Ko se sprosti kondenzacija pare. Toplota izhlapevanja je enaka toploti kondenzacije enake mase snovi.

Enote merjenja toplote

Osnovna enota merjenja količine toplote v sistemu SI je: [Q] = J

Izklopna sistemska toplotna enota, ki jo pogosto najdemo v tehničnih izračunih. [Q] = kal (kalorija). 1 cal = 4.1868 j.

Primeri reševanja problemov

Naloga Kakšno količino vode je treba mešati, da dobimo 200 litrov vode pri t = 40 ° C, če je temperatura ene mase vode t1= 10C, druga masa vode t2= 60C?

Odločitev. Napišemo enačbo toplotne bilance v obliki:

kjer je Q = cmt količina toplote, kupljena po mešanju vode; Q1= cm1t1 - količina toplote temperature vode t1 in m1; Q2= cm2t2- količina toplote temperature vode t2 in m2.

Iz enačbe (1.1) sledi:

Ko je v kombinaciji hladno (V1) in vroče (V2a) del vode z enim volumnom (V) se lahko sprejme:

Torej dobimo sistem enačb:

Po odločitvi, da ga dobite:

Izvedli bomo izračune (to je mogoče storiti, ne da bi šli v sistem SI):

Odgovor je. V1= 80 l, V2= 120 l.

Naloga Toplotna prostornina telesa se linearno spreminja (slika 1), odvisno od absolutne temperature v obravnavanem intervalu. Koliko toplote dobi telo, če je T1= 300 K, T2= 400 K.

Odločitev. Raziskava grafov funkcije toplotne kapacitete (C (T)) (slika 1), pišemo njen analitični izraz, izkaže se:

Osnova za reševanje problema bo formula za količino toplote v obliki:

Podatek dobimo za toplotno kapaciteto (2.1) v formulo (2.2) in uvedemo integracijo v danem temperaturnem območju:

Top