Расчет мощности системы отопления: Расчет системы отопления частного дома, схема, таблицы

Расчет мощности системы отопления: Расчет системы отопления частного дома, схема, таблицы

Содержание

Расчет системы отопления частного дома, схема, таблицы

Отопление частного дома

Система водяного отопления все больше в последнее время пользуется популярностью как основной способ для обогрева частного дома. Водяное отопление может быть дополнено и такими устройствами, как обогреватели, работающие на электричестве. Некоторые устройства и отопительные системы появились на отечественном рынке совсем недавно, но уже сумели завоевать популярность. К таким можно отнести обогреватели инфракрасного типа, масляные радиаторы, систему теплого пола и другие. Для обогрева локального типа нередко применяется такое устройство, как камин.

Однако в последнее время камины выполняют больше декоративную функцию, чем обогревательную. От того, насколько правильно был осуществлен проект и расчет отопления частного дома, а также установлена система водяного отопления, зависит ее долговечность и эффективность во время эксплуатации. Во время работы такой отопительной системы необходимо придерживаться определенных правил для того чтобы она работала как можно более эффективно и качественно.

Отопительная система частного дома – это не только такие компоненты, как котел или радиаторы. Отопительная система водяного типа включает и такие элементы:

  • Насосы;
  • Средства автоматики;
  • Трубопровод;
  • Теплоноситель;
  • Устройства для регулировки.

Чтобы произвести расчет отопления частного дома, нужно руководствоваться такими параметрами, как мощность отопительного котла. Для каждой из комнат дома необходимо рассчитать также мощность радиаторов отопления.

Схема системы отопления

Выбор котла

Котел может быть нескольких типов:

  • Электрический котел;
  • Котел, работающий на жидком топливе;
  • Газовый котел;
  • Твердотопливный котел;
  • Комбинированный котел.

Выбор котла, который будет использовать схема отопления жилого дома, должен зависеть от того, какой тип топлива является наиболее доступным и недорогим.

Кроме затрат на топливо, потребуется не реже, чем раз в год проводить профилактический осмотр котла. Лучше всего для этих целей вызывать специалиста. Также потребуется выполнять профилактическую очистку фильтров. Наиболее простыми в эксплуатации считаются котлы, которые работают на газе. Также они довольно дешевые в обслуживании и ремонте. Газовый котел подойдет только в тех домах, которые имеют доступ к газовой магистрали.

Газ – это такой тип топлива, который не требует индивидуальной транспортировки или места для хранения. Помимо этого преимущества, многие газовые котлы современного типа могут похвастаться довольно высоким показателем КПД.

Котлы данного класса выделяются высокой степенью безопасности. Современные котлы устроены таким образом, что для них не требуется выделять специальное помещение для котельной. Современные котлы характеризуются красивым внешним видом и способны удачно вписаться в интерьер любой кухни.

Газовый котел на кухне

На сегодняшний день особой популярностью пользуются полуавтоматические котлы, работающие на топливе твердого типа.   Правда, есть у таких котлов один недостаток, который заключается в том, что один раз в день необходимо загружать топливо. Многие производители выпускают такие котлы, которые являются полностью автоматизированными. В таких котлах загрузка твердого топлива происходит в автономном режиме.

Сделать расчет системы отопления частного дома можно и в случае с котлом, работающем на электричестве.

Однако такие котлы немного более проблематичные. Помимо основной проблемы, которая заключается в том, что сейчас электричество довольно дорогое, они еще могут перезагружать сеть. В небольших поселках на один дом выделяется в среднем до 3 кВт в час, а для котла этого мало, причем нужно учитывать, что сеть будет загружена не только работой котла.

Электрический котел

Для организации отопительной системы частного дома можно установить и жидкотопливный тип котла. Недостатком таких котлов является то, что они могут вызывать нарекания с точки зрения экологии и безопасности.

Рекомендуем к прочтению:

Расчет мощности котла

Перед тем, как рассчитать отопление в доме, делать это необходимо с расчета мощности котла. От мощности котла, в первую очередь, будет зависеть эффективность всей отопительной системы. Главное в этом вопросе – не переусердствовать, так как слишком мощный котел будет потреблять больше топлива, чем необходимо. А если котел будет слишком слабый, то не получится обогреть дом должным образом, а это негативно повлияет на комфорт в доме. Поэтому расчет системы отопления загородного дома – это важно. Подобрать котел необходимой мощности можно, если параллельно высчитать удельные теплопотери здания за весь отопительный период. Расчет отопления дома – удельных теплопотерь можно следующим методом:

qдом=Qгод/Fh

Qгод – это расход теплоэнергии за весь период отопления;

Fh – площадь дома, которая отапливается;

Таблица выбора мощности котла в зависимости от отапливаемой площади

Для того чтобы осуществить расчет отопления загородного дома – расход  энергии, которая уйдет отопления частного дома, нужно воспользоваться следующей формулой и таким средством, как калькулятор:

Qгодh*[Qk-(Qвн б+Qs)*ν

βh – это коэффициент учета дополнительно потребления тепла, отопительной системой.

Qвн б – тепловые поступления бытового характера, которые характерны для всего отопительного периода.

Qk – это значение общих домовых теплопотерь.

Qs – это поступления тепла в виде солнечной радиации, которые попадают в дом через окна.

Перед тем, как рассчитать отопление частного дома, стоит учесть, что для различных типов помещений характерны разные температурные режимы и показатели влажности воздуха. Они представлены в следующей таблице:

Рекомендуем к прочтению:

Далее представлена таблица, в которой показаны коэффициенты затенения прореза светового типа и относительного количества солнечной радиации, которая поступает через окна.

Если планируется установить водяное отопление, то площадь дома будет во многом определяющим фактором. Если дом имеет общую площадь не более чем 100 кв. метров, то подойдет и отопительная система с циркуляцией естественного типа. Если дом имеет площадь большего размера, то в обязательном порядке необходима система отопления с циркуляцией принудительного характера. Расчет системы отопления дома должен производиться точно и правильно.

Насос для циркуляции должен устанавливаться в обратку. Такой насос должен быть не только надежным и долговечным, но также экономным в плане потребления энергии и не производить неприятный шум. Нередко современные котлы уже оснащены циркуляционным насосом.

Трубопроводы отопительной системы

Для монтажа схема отопление дома может использовать такие типы трубопроводов:

  • Трубопроводы из полиэтилена, полипропилена или металлопластика;
  • Трубопроводы из меди;
  • Трубопроводы из стали.

Полиэтиленовые трубы

Полипропиленовые трубы

Медные трубы

Стальные трубы

Все из этих трубопроводов обладают как своими преимуществами, так и недостатками. Полимерные трубы более простые в монтаже и надежно защищены от воздействия коррозии. Медные трубы более устойчивые к высоким температурам и способны выдержать высокое давление. Стальные трубы выделяются таким недостатком, как потребность в проведении некоторых сварочных процессов. Программа расчета отопления частного дома должна учитывать абсолютно все детали, включая и это.

Выбор котлов для отопления частного дома

Отопительные приборы, которые использует схема системы отопления дома, могут быть следующих видов:

  • Ребристые или конвективные;
  • Радиационно-конвективные;
  • Радиационные. Радиационные отопительные приборы редко используются для организации отопительной системы в частном доме.

Современные котлы обладают характеристиками, которые приведены в следующей таблице:

Когда осуществляется расчет отопления в деревянном доме, данная таблица может вам в некоторой степени помочь. При монтаже отопительных приборов нужно соблюдать некоторые требования:

  • Расстояние от отопительного прибора до пола должно составлять не меньше, чем 60 мм. Благодаря такому расстоянию домашнее отопление схема позволит провести уборку в труднодоступном месте.
  • Расстояние от прибора отопления до подоконника должно быть минимум в 50 мм, чтобы радиатор в случае чего можно было без проблем снять.
  • Ребра приборов отопления должны быть расположены в вертикальном положении.
  • Желательно отопительные приборы монтировать под окнами или возле окон.
  • Центр прибора отопления должен совпадать с центром окна.

Если в одной комнате находится несколько отопительных приборов, то они должны быть расположены на одном и том же уровне.

Расчет отопления – залог тепла и комфорта

Центральное отопление давно стало привычной частью нашей жизни. Но все меняется для того, кто сменил городскую квартиру на частный дом. Сразу приобретают актуальность вопросы самостоятельного обогрева жилья, в частности, вопрос расчета отопления.

Что такое система отопления?

Как сделать расчет отопления

Отопительная система – это комплекс оборудования, предназначенного для доставки тепла посредством теплоносителя от теплогенератора до жилых помещений. Сюда входят:

  • теплогенератор – в частном доме эту функцию обычно выполняет электрический или газовый котел
  • насосное оборудование, обеспечивающее циркуляцию теплоносителя
  • трубопроводы и радиаторы
  • системы контроля и автоматики

Разработка, установка, наладка и пуск системы отопления – дело дорогостоящее и хлопотное. Для того чтобы эти затраты буквально не вылетели в трубу, необходим тщательный расчет всех элементов.

Тепловая мощность

Тепловая мощность – главный показатель системы отопления. Измеряется в киловаттах и показывает количество тепла, генерируемое отоплением. Как верно оценить необходимую тепловую мощность? Для идеально рассчитанной системы отопления верно равенство:

Wсист=Wтп или Wсист— Wтп=0, где:
Wсист – тепловая мощность системы отопления
Wтп — мощность теплопотерь здания

То есть система отопления в идеале должна вырабатывать ровно столько тепла, сколько здание теряет.

Для правильности расчетов надо знать площадь и высоту каждой комнаты, качество теплоизоляции и уровень теплоотдачи, которыми обладают все поверхности дома. Примечательно, что большую часть тепла здание теряет вовсе не через окна, как принято считать (конечно, при условии, что окна качественные и современной конструкции). Усредненная картина распределения тепловых потерь выглядит следующим образом:

  • стены – 35%
  • крыша – 25%
  • пол – 15%
  • окна – 10%
  • входные двери – 8%
  • вентиляция и воздухообмен – 7%

Очевидно, какую ошибку мы зачастую допускаем, усиленно утепляя окна и совершенно не заботясь об утеплении стен. Однако это отдельная тема, выходящая за рамки расчета отопительной системы.

На уровень теплопотерь также влияют используемые материалы, толщина внешней стены, высота фундамента, площадь остекленной поверхности.

На практике вместо тепловой мощности отопительной системы используют другую величину – удельную мощность котла. Эта величина показывает необходимую мощность отопительного котла на единицу площади помещения.

Важно! Если речь идет о частном доме, где котел находится в самом отапливаемом помещении, тепловую мощность системы вполне можно принимать равной мощности котла.

Существуют рассчитанные заранее значения удельной мощности котла на 10 м2 площади помещения для различных регионов России:

Регион Wуд кВт на 10 м2
Северные регионы 1,2-2
Центральные регионы (в т.ч. Москва и Подмосковье) 1,2-1,5
Южные регионы 0,7-0,9

При расчете удельной мощности считается, что утепление здания и прокладка элементов отопительной системы произведены в соответствии с требованиями СНиП. «Вилка» значений показывает различную высоту потолка в пределах 2,2-3м.

Отсюда нетрудно посчитать мощность котла. Например, рассчитаем необходимую мощность отопительного котла (Wкот) для здания, расположенного в Подмосковье и имеющего отапливаемую площадь 100 кв.м с высотой потолка 2,2м.

Wкот =100/10*1,2=12 кВт

Обратите внимание! Значения удельной мощности приводятся из расчета на 10 кв.м площади, поэтому при расчете мощности котла значение площади помещения в кв.м необходимо поделить на десять.

Рассчитываем мощность радиаторов

От мощности радиатора зависит температура воздуха в комнате

Для расчета радиаторов необходимо учитывать их габариты, тип и мощность. Это очень важно, так как от этого зависит, какая температура будет в помещении. Значительно облегчает расчет системы отопления частного дома тот факт, что сейчас в продажу обычно поступают наборные радиаторы, самостоятельно собираемые из секций.

Теплоотдача отдельной секции указана в прилагаемой документации. Поделите ее на сто — результатом деления станет та площадь, которую эта единица сможет обогреть. Теперь надо посчитать, какое количество секций потребуется на весь дом.

Например, единица секции с теплоотдачей 200 Ватт может обогреть 2 кв.м жилой площади. Значит, на помещение в 16 кв.м необходимо 8 секций. В случае, если расположение комнаты угловое, или в комнате присутствует балкон, то число элементов радиатора увеличивают на 2 или 3 штуки.

Важно! Нежелательно монтировать батарею, состоящую более чем из 8-10 секций — это значительно снижает эффективность радиатора. Поэтому для крупных залов, гостиных и салонов собираем радиатор в виде нескольких батарей из 8-10 секций.

Также необходимо учитывать следующие моменты:

  1. Установка радиатора в нише снижает уровень теплоотдачи приблизительно на 10%.
  2. Если планируется закрыть отопительное оборудование декоративным коробом, то потери увеличиваются до 20%.
  3. Покраска радиатора также снижает отдачу тепла. Причем с каждым новым слоем краски теплоотдача отопительных приборов еще уменьшается.

Монтаж газовых котлов

Требования, предъявляемые к установке радиаторов:

  • Радиаторные секции монтируют только под окном. Тепло, поднимающееся от батареи, станет надежной преградой для проникновения холодного уличного воздуха.
  • Середина ряда отопительной секции должна совпадать с серединой конструкции окна.
  • Устанавливайте радиаторы по уровню. Важно соблюдать строгую вертикаль. Только в этом случае отопительное оборудование будет работать максимально эффективно и без завоздушивания.
  • При установке радиаторов учитывайте высоту над полом. Во всех помещениях оборудование должно находиться на одном горизонтальном уровне.
  • Расстояние между поверхностью пола и нижним краем оборудования оставляйте более 6 см. Так будет удобнее проводить уборку. От верхнего края радиаторов до уровня низа подоконника должно быть более 5 см. Если вдруг потребуется замена отопительного оборудования, вам не придется демонтировать подоконные доски. Также такое размещение способствует хорошей циркуляции воздуха и помогает избежать «запотевания» поверхности стены за радиатором.

Выбор котла

Выбор котла зависит от общей мощности, расчет которой был рассмотрен выше. Если помимо отопления котел предполагается использовать и для подачи горячего водоснабжения, необходимо еще приплюсовать до 25 кВт к мощности. Для таких нужд, как подогрев бассейна или установка канальной вентиляционной системы с подогревом, прямо пропорционально увеличивается мощность котла.

Кроме мощности, важной характеристикой котла является вид используемого топлива. В зависимости от этой характеристики существуют следующие типы котлов:

  1. Газовые котлы. Данные приборы отличаются высокой безопасностью и хорошим КПД. Процесс управления современных моделей полностью автоматизирован. Оборудование идеально для жилья, подключенного к газовым магистралям. Прибор очень компактен и производителен. Современные модели газовых котлов оснащены циркуляционным насосом. Они работают беспрерывно, почти бесшумно, просты и надежны.
  2. Электрические котлы. Как бы ни были хороши газовые котлы, их использование требует обязательного подключения к газовой магистрали, а использование баллонного газа мгновенно сводит на нет все преимущества газовых котлов. При этом целесообразным может стать применение электронагревательных устройств.
  3. Оборудование на жидком топливе. Для работы оборудования применяют отработанное масло или дизельное топливо. Данные приборы не соответствуют экологическим нормам и для отопления жилых помещений практически не применяются
  4. Твердотопливные котлы. Это оборудование традиционно имело малую популярность, связанную с тем, что в течение дня необходимо несколько раз подбрасывать топливо. По этой причине температурный режим в доме будет колебаться в диапазоне 5 градусов. Но в последнее время все большее распространение получили котлы двойного горения, или пиролизные котлы, лишенные всех этих недостатков.

Пиролизные котлы отличаются простотой регулировки процесса горения и поддержания заданной температуры. Использование стандартизированного топлива (древесных гранул – пеллет и брикетов) делает возможным автоматизацию подачи топлива.

Трубопровод отопления

Интеллектуальные отопительные системы

В завершение несколько слов о трубопроводе для отопления частного дома. Отсутствие большой этажности избавляет такую систему от необходимости поддержания высокого давления. Для циркуляции теплоносителя вполне достаточно сохранять рабочее давление на уровне 4-5 атмосфер для одного и 5-6 атмосфер для двух этажей. В этих условиях оптимальным выбором становится использование металлопластиковых труб, обладающих целым рядом преимуществ:

  • долгий срок службы
  • надежность
  • внутренняя поверхность трубы алюминиевая, значит, она не ржавеет, и на ней не откладывается осадок
  • удобный и легкий монтаж
  • низкая цена

Монтаж металлопластикового трубопровода не так уж сложно провести самостоятельно. Для этого вполне достаточно инструментов, имеющихся в наборе любого домашнего мастера. Из специального оборудования вам понадобятся:

  • ножницы для резки труб
  • плашка для торцовки трубы
  • паяльный аппарат

Заключение

Как видите, расчет отопительной системы вполне осуществим своими силами. Формулы учета просты, а материалы и оборудование доступны. Конечно, необходимы определенные навыки, но их можно приобрести непосредственно в процессе работы.

Отопление для частного дома своими руками: схемы и расчет


Как сделать загородное жилье комфортным для проживания? В этом деле поможет грамотная организация автономного отопления загородного дома. Но в процессе создания системы отопления возникает целый ряд вопросов. Одна из основных проблем – расчет отопления. 


Давайте разберемся, что включает расчет отопления загородного дома? Здесь всего две составляющие:


1. Определение мощности используемой системы отопления;


2. Подсчет количества секций радиатора в каждом из помещений.


Чтобы расчеты были точными, важно принимать во внимание типы котлов:


Эти котлы доступные, но не слишком удобные в использовании, так как требуют топки с периодичностью 3-4 раза в день. Их теплоотдача имеет циклический характер, а колебание температуры достигает 3-5 градусов.


Котлы данного типа потребляют слишком много энергии. И этот недостаток можно назвать одним из основных.


В экологическом плане данные котлы самые непривлекательные в отличие от оборудования других типов.


Такие котлы отопительные просты в эксплуатации и не нуждаются в запасах горючего вещества. Выбор в пользу этого оборудования даст экономию в 20-30% в сравнении с центральным отоплением. А КПД газовых котлов достигает 95%.

Упрощенный расчет отопления: как произвести?


При упрощенном расчете важно учитывать два основных фактора – площадь помещения (S) и мощность котла (W) в расчете на 10 м2. Стоит помнить и о климатических параметрах вашего региона. Для Беларуси показатель удельной мощности при расчете на 100 м2
составит 0,81-1 кВт. Соответственно, формула расчета будет иметь следующий вид:


W (котла) = 100×0,8/10 = 8 (кВт)


Узнать подробнее про тепловые потери и методику расчета можно в статье.   Для расчета тепловых потерь дома, можете использовать наш калькулятор.  

Расчет радиаторов отопления в частном доме


Для правильности выполнения этого расчета необходимо учитывать площадь каждого отдельного помещения, а также фиксировать помещения, которые не будут отапливаться (коридоры, кладовки и пр.). Мощность каждой секции определяется типом материала, из которого он изготовлен. К примеру, у стального радиатора мощность равна 85 Вт, у чугунного – 110 Вт, у алюминиевого – 190 Вт.


Допустим, вам нужно произвести расчет системы отопления для помещения площадью 25 м2, для обогрева которого используется чугунный радиатор с мощностью 110 Вт.  Формула расчета будет выглядеть следующим образом:


25×100/110 = 22 секции.


Но если комната угловая или расположена в торце дома, нужно умножить получившиеся число на 1,2. Получим: 22×1,2 = 26 секций.

Монтаж системы отопления: требования к установке


  • Необходимо устанавливать радиаторы точно под окнами, чтобы теплый воздух не пропускал холодный;


  • Центральная часть радиатора должна размещаться точно под центром окна, погрешность не должна превышать 20 мм;


  • Монтаж всех радиаторов необходимо выполнять на одном уровне;


  • Расстояние от пола до радиатора должно быть в пределах 50 мм, а от подоконника до радиатора – более 50 мм.


Специалисты компании «Хитон» выполнят точный расчет и разработку проекта системы отопления для вашего дома по демократичным ценам! 

Возврат к списку

Расчет отопления | Санкт-Петербург и Ленинградская область

Одна из главных составляющих проектирования систем обогрева – определение верной требуемой мощности отопительного оборудования.

Расчет тепловых потерь коттеджа производится на основе информации о планировке, размеров помещений, расположения окон, дверей, используемых при строительстве материалов, утеплителей. Профессиональный расчет теплопотерь производят наши проектировщики, исходя из данных таблиц со свойствами различных материалов.

Упрощенная формула необходимой тепловой мощности для обогрева одного помещения выглядит так:

Тепловая мощность, требуемая на обогрев одного помещения = Резервный коэффициент * Количество ватт на обогрев одного метра помещения * Площадь помещения * Коэффициент теплопотерь через окна * Коэффициент соотношения площади окон * Коэффициент теплопотерь через стены * Коэффициент зимних температур воздуха * Коэффициент наружных стен * Коэффициент потолка * Коэффициент высоты потолка * Коэффициент ГВС

Соответственно, для определения общей тепловой мощности, требуемой для обогрева, необходимо сложить расчетные показатели тепловых мощностей отдельных помещений.

Резервный коэффициент необходим для обеспечения запаса мощности на случай сильных морозов, в которые котельной для поддержания комфортной температуры придется работать с увеличенной мощностью. Как правило, он принимается равным 1,2

Количество ватт на обогрев одного метра помещения зависит от типа комнаты, ее назначения. Стандартно на обогрев 1 м2 требуется 100 ватт. Если помещение планируется нежилым (кладовая, прачечная), это значение можно уменьшить. Для ванных комнат, детских или любых других помещений, где комфортной является температура воздуха чуть выше, чем в остальных комнатах, этот показатель следует увеличить.

Коэффициент теплопотерь через окна зависит от формата, качества стеклопакетов. Для самых простых однокамерных окон он принимается равным 1,27, для двухкамерного стеклопакета – 1, для трехкамерного – 0,85

Коэффициент соотношения площади окон определяется соотношением площади окон в помещении к площади помещения (по полу) и составляет, в зависимости от соотношения:

  • при соотношении 10% — 0,8
  • 20% — 1,0
  • 30% — 1,2
  • 40% — 1,4
  • 50% — 1,5

Он наглядно показывает, насколько тепловая мощность обогрева коттеджа с обычными окнами может отличаться от частного дома с панорамным остеклением.

Коэффициент теплопотерь через стены зависит от того материала, из которого изготовлены стены, наличия теплоизоляции. Для самых распространенных материалов стен он будет таким:

  • для кирпичных стен (в два кирпича) с утеплителем 150 мм – 0,85
  • для кирпичных стен (в два кирпича) без утеплителя – 1,1
  • для пенобетонных блоков – 1
  • для бревна (сруб) – 1,25
  • для обычного бетона без утепления – 1,5

Коэффициент зимних температур воздуха соответствует усредненному показателю отрицательных температур самого холодного месяца (как правило, января или февраля)

  • для -15°С он составляет 0,9
  • для -20°С – 1
  • для -25°С – 1,1

Коэффициент наружных стен зависит от того, какое количество стен помещения является наружным, т.е. не смежных с другими помещениями стен.

  • если в помещении всего одна стена является наружной, он будет равен 1
  • для двух стен – 1,2
  • для трех – 1,22

Коэффициент потолка учитывается таким образом:

  • если над помещением есть неотапливаемое помещение (чердак, мансарда) – 1
  • если над помещением есть утепленный чердак – 0,9
  • если над помещением располагается отапливаемая комната – 0,82

Коэффициент высоты потолка определяет зависимость необходимой тепловой мощности от объема воздуха в помещении, определяемого высотой потолка. Чем выше потолки, тем большее количество тепловой мощности потребуется для обогрева.

  • для комнат со стандартной высотой потолков 2,5 метра он будет равен 1
  • для потолков 3 метра – 1,05
  • для потолков 5 метров – 1,1

Коэффициент ГВС
Для проживания в коттедже помимо обогрева необходима также и система горячего водоснабжения. Проще и выгоднее всего организовать ее не отдельными водонагревательными элементами, а с помощью комбинации работы отопительного котла и бойлера косвенного нагрева. При такой схеме вода будет нагреваться за счет прохождения через бойлер теплоносителя, что потребует увеличения мощности отопительного оборудования. При организации горячего водоснабжения от отопительного котла коэффициент ГВС для формулы будет составлять от 1,2 до 1,3 (в зависимости от количества проживающих в коттедже).

Расчет мощности котла отопления.

Правильное определение мощности газовых или электрических водогрейных котлов – важная часть проектирования независимой системы отопления частного дома или квартиры. Существует несколько методик определения производительности нагревательных приборов, но все они должны учитывать поправки на теплопотери, состояние жилья, регион проживания, архитектурные особенности зданий.

Способы определения тепловых потерь.

Чтобы в помещении было тепло, нужно, чтобы обогревательные приборы в полной мере восполняли утечку тепла. Важным элементом расчета мощности котла для целей обогрева поэтому является определение теплопотерь.

Факт, что обогреваемое жилое помещение постоянно теряет тепло, известен всем. Нагретый воздух поднимается наверх, выходит через изъяны в изоляции крыши, стен. В меньшей степени теплопотери происходят через окна, двери, пол.

Существует известная формула, в соответствии с которой:

• до 25-30% тепла уходит через крышу;

• порядка 25% – через вентиляцию, дымоход;

• около 10% – через окна;

• до 35% – через стены;

• 15% – через пол.

Однако такая общая информация не позволят проанализировать теплопотери в конкретном доме и правильно рассчитать необходимую мощность котла отопления.

Эксперты советуют использовать 2 способа расчета тепловых потерь:

• проведение точного расчета оттока тепла через окна, крышу, двери, стены, пол с учетом данных об используемых строительных материалах, утеплителях, толщине поверхностей. Самостоятельно справиться со всеми этими расчетами, учитывая плотность, коэффициент теплопроводности, термическое сопротивление, довольно сложно. Поэтому обычно для этой работы привлекают специалистов;

• использование тепловизора. Это более простой способ. Небольшой по размеру прибор, напоминающий по форме фотоаппарат, покажет основные точки, в которых происходит потеря тепла. Точность измерения температуры составляет 0,1°С.

 

 

Каждый из этих способов требует затрат, которых рачительный хозяин стремится избежать. Многие считают, что оптимальным решением будет приобретение для дома максимально мощного котла. Однако такая логика ведет к негативным последствиям. Среди них:

• высокие эксплуатационные расходы, связанные с потреблением энергоресурсов, будь то электричество, газ или дрова;

• быстрый износ нагревательного устройства и автоматики из-за работы оборудования не в полную силу.

Следует помнить, что запас мощности котла должен быть не более 15%.

Сэкономить деньги и приобрести изделие с меньшими ресурсами также будет не очень хорошей идей. Котел отопления будет испытывать постоянную перегрузку, что приведет к его быстрому износу. При этом топливо будет тратиться с бешеной скоростью, а дома все равно будет холодно.

Для выбора оптимального для заданного помещения отопительного котла требуется точно рассчитать его мощность. Для этого разработано несколько подходов.

Эффективность работы автономной отопительной системы в первую очередь зависит от мощности выбранного котла. Недостаточная мощность не позволит достичь комфортной температуры в холодное время года, избыточная приведет к неэкономному расходу топлива. Определяющими параметрами, на которые следует опираться при расчете системы отопления, являются:

1. Площадь отапливаемого помещения (S).
2. Удельная мощность котла на 10 м2 помещения, которая устанавливается с учетом поправок на климатические условия региона (Wуд).

Существуют общепринятые значения удельной мощности по климатическим зонам:

1. Для Подмосковья — Wуд = 1,2 -1,5 кВт;
2. Для северных районов — Wуд = 1,5 — 2,0 кВт;
3. Для южных районов — Wуд = 0,7 — 0,9 кВт.

 

Расчет мощности котла отопления (WKOТ) осуществляется по формуле:

WKOТ = (S  • Wуд) : 10

Часто для удобства расчетов применяют усредненное значение Wуд, равное единице. Исходя из этого, принято выбирать мощность котла из расчета 10 кВт на 100 м2 отапливаемого помещения. При расчете параметров системы отопления важно также определить количество жидкости, которой заполняется система, или так называемый объем (Vсист), который рассчитывается исходя из соотношения: 15 л жидкости на 1 кВт мощности котла.

Таким образом, объем жидкости в системе определяется по формуле:


Vсист = WKOT • 15

 

Пример:

Площадь отапливаемого помещения S = 100 м2;
Удельная мощность для Подмосковья Wуд = 1,2 кВт;
WKOТ = 100  • 1,2  : 10 = 12 кВт;
VeHeT = 12  • 15 = 180 л.

 

Объем помещения, обогреваемый 1 кВт мощности оборудования в зависимости от теплоизоляции дома:

— Толщина стен 1,5-2 кирпича с теплоизоляцией или то же из бруса или сруб, площадь окон и двери не более 15% (хорошо утепленный дом для зимнего проживания) — 20-25 м3.

— С улицей граничат две или три стены толщиной не менее, чем в один кирпич с теплоизоляцией или из бруса, общая площадь окон и дверей до 25% (среднеутепленный дом) — 15-20 м3.

— Панельные стены с внутренней облицовкой, изолированная крыша, без сквозняков (утепленный летний домик) — 10-15 м3.

— Тонкие стены из лесоматериалов, панелей из гофрированного металла и т. п. (вагончик, кабина, караулка) — 5-7 м3.

 

Покупая котел, внимательно ознакомьтесь с паспортом и техническими характеристиками котла, т. к. иногда вместо тепловой мощности котла, т. е. той мощности, которую он отдает в систему отопления, указывается мощность горелки, до которой потребителю в общем-то нет никакого дела.

Расчет котла на основании нормативов СниП.

Один из простых способов определения технических показателей расчета производительности котла – по существующим строительным нормам. В соответствии с этими данными, известно, что на один кубический метр типового панельного дома нужно 41 Вт тепловой энергии. На такой же объем в обычном кирпичном строении нужно 34 Вт энергии.

Метод актуален для типовых построек. При попытке узнать требуемую мощность водогрейного котла для нестандартных архитектурных построек, использование усредненных норм ведет к неверным показателям.

Расчет мощности котла по квадратуре.

Определить характеристики котла можно, зная квадратуру дома. В основе расчета мощности лежит усредненный показатель – на 10 кв м помещения нужно 1 кВт тепловой энергии. Значение это является верным дома со средней термоизоляцией, а также потолками, высота которых варьируется от 2,5 до 2,7 м.

Этот способ не подходит для нестандартных сооружений. Если потолки по высоте не превышают 2,8 м, поправки к вычислениям не вносятся. Однако если это значение равняется 2,9 м или даже больше, расчет мощности отопительного котла нужно менять.

Введение поправочных коэффициентов.

Для получения точных расчетов рекомендуется ввести в них несколько поправочных коэффициентов:

• высота от пола до потолка;

• степень утепления;

• региональный фактор.

Чтобы определить, какую поправку нужно включить в процесс вычисления мощности котла отопления, достаточно реальную высоту комнат разделить на 2,6.

Например, высота потолков в коттедже составляет 3 м, тогда предварительный результат нужно умножить на 1,15. Учитывать коэффициент необходимо, т.к. в противном случае можно стать владельцем котел мощностью, существенно ниже нужной.

Следующий поправочный коэффициент связан с тем, хорошо ли утеплен дом, и какие материалы использовались при его строительстве:

• для новой постройки, сооруженной из современных материалов, расчетный показатель умножают на 0,6;

• если строительство жилого дома было завершено более 15 лет назад, для него использовались пеноблоки, кирпич или дерево, качественные утеплители, в формулу не вносятся никакие корректировки;

• поправка на старые деревянные окна – 1,2;

• при неутепленных стенах применяется 1,5;

• если не утеплены стены, крыши, вводится корректировка 1,8.

Более точные данные расчета мощности отопительных котлов с учетом характеристик теплоизоляции можно получить с учетом следующих сведений:

• для сооружений, в строительстве которых применялось дерево или гофрированное железо без теплоизоляции применяется коэффициент от 3 до 4. Обычно это временные сооружения;

• при низком уровне теплоизоляции предварительный результат умножают на 2-2,9. Используют такой подход для домов с тонкими стенами, деревянными оконными рамами, неутепленной крышей;

• при средней теплоизоляции используется коэффициент от 1 до 1,9. Применяют эти корректировки для расчета мощности котла для отопления дома, сделанного из кирпича, крыша которого хорошо утеплена, в оконные проемы установлены стеклопакеты;

• для хорошо утепленных помещений результат умножают на 0,6-0,9. Такая корректировка применяется для новых зданий, построенных с использованием современных технологий, нашедших применение в обустройстве дверей, окон, системы вентиляции, стен, крыши и пола.

Еще один поправочный коэффициент, который необходимо внести в калькуляцию, – регион, где будут использоваться нагреватели. Известно, что расчет мощности котла для частного дома в Сибири будет отличаться от потребностей жителей Краснодарского края. Поэтому были определены региональные коэффициенты.

В расчет вносятся следующие изменения:

• для определения мощности котла в северных районах (Якутия, Магадан, Красноярский край и т.д.) берут коэффициент от 1,5 до 2;

• в Московской области и близлежащих регионах – от 1,2 до 1,5;

• в районах средней полосы страны, Поволжье – от 1 до 1,1;

• Краснодарский край, Белгородская, Ростовская области и другие южные районы – от 0,7 до 0,9.

Как рассчитать мощность котла для квартиры?

Аналогичный подход для расчета мощности котельного оборудования по площади и объему жилого помещения используется для квартир в многоэтажных зданиях. Допустимо использование аналогичных коэффициентов. Но специфика конструкции определяет необходимость еще одной поправки, связанной с особенностями внутренних, наружных стен, отапливаемых квартир, хозяйственных помещений на верхних и нижних этажах.

Для этого в формулы вычисления расчетной мощности котла вводится следующая информация:

• если в здании есть неотапливаемые квартиры снизу и сверху, применяют коэффициент 1;

• если эти квартиры отапливаются, корректировка производится на 0,7;

• для помещений на нижнем и верхнем этаже берут 0,9;

• при наличии одной наружной стены, применяется коэффициент 1,1, двух внешних вертикальных поверхностях – 1,2, трех – 1,3.

Вычисления для двухконтурного котла.

Все указанные корректировки и формулы мощности действительны для вычислений производительности нагревателя, используемого только для обогрева. Если котел служит для также горячего водоснабжения, в расчет закладывается до 25% тепловой мощности.

Алгоритм выбора котла.

Для определения того, нагреватель какой мощности нужно выбрать для независимой системы отопления зданий и получения горячей воды, необходимо следовать такой схеме:

 

определить площадь или объем помещения;

 

применить региональные поправочные коэффициенты;

 

скорректировать уровень теплоизоляции;

 

использовать поправку на срок эксплуатации здания, наличие старых окон, отапливаемых верхних и нижних этажей, наружных стен;

 

учесть высоту потолков;

 

оценить необходимость подключения горячего водоснабжения.

Приведенные способы определения мощности котла верны для настенных, напольных моделей. Подходят они для изделий, работающих на твердом топливе, электричестве, газе. Если на основе проведенных вычислений, требования к мощности отопительного оборудования получаются слишком высокими, рекомендуется задуматься о принятии дополнительных мер по утеплению дома.

Тепловой расчет системы отопления — определяем нагрузку на систему и расход тепла

Тепловой расчёт системы отопления большинству представляется легким и не требующим особого внимания занятием. Огромное количество людей считают, что те же радиаторы нужно выбирать исходя из только площади помещения: 100 Вт на 1 м.кв. Всё просто. Но это и есть самое большое заблуждение. Нельзя ограничиваться такой формулой. Значение имеет толщина стен, их высота, материал и многое другое. Конечно, нужно выделить час-другой, чтобы получить нужные цифры, но это по силам каждому желающему.

Исходные данные для проектирования системы отопления

Чтобы произвести расчет расхода тепла на отопление, нужен, во-первых, проект дома.

План дома позволяет получить практически все исходные данные, которые нужны для определения теплопотерь и нагрузки на отопительную систему

Он должен содержать внутренние и наружные размеры каждого помещения, окон, наружных дверных проёмов. Внутренние двери остаются без внимания, поскольку на тепловые потери они не оказывают никакого влияния.

Во-вторых, понадобятся данные о расположении дома по отношению к сторонам света и районе строительства – климатические условия в каждом регионе свои, и то, что подходит для Сочи, не может быть применено к Анадырю.

В-третьих, собираем информацию о составе и высоте наружных стен и материалах, из которых изготовлены пол (от помещения до земли) и потолок (от комнат и наружу).

После сбора всех данных можно приступать к работе. Расчет тепла на отопление можно выполнить по формулам за один-два часа. Можно, конечно, воспользоваться специальной программой от компании Valtec.

Для расчёта теплопотерь отапливаемых помещений, нагрузки на систему отопления и теплоотдачи от отопительных приборов в программу достаточно внести только исходные данные. Огромное количество функций делают её незаменимым помощником и прораба, и частного застройщика

Она значительно всё упрощает и позволяет получить все данные по тепловым потерям и гидравлическому расчету системы отопления.

Формулы для расчётов и справочные данные

Расчет тепловой нагрузки на отопление предполагает определение тепловых потерь(Тп) и мощности котла (Мк). Последняя рассчитывается по формуле:

Мк=1,2* Тп, где:

  • Мк – тепловая производительность системы отопления, кВт;
  • Тп – тепловые потери дома;
  • 1,2 – коэффициент запаса (составляет 20%).

Двадцатипроцентный коэффициент запаса позволяет учесть возможное падение давления в газопроводе в холодное время года и непредвиденные потери тепла (например, разбитое окно, некачественная теплоизоляция входных дверей или небывалые морозы). Он позволяет застраховаться от ряда неприятностей, а также даёт возможность широкого регулирования режима температур.

Как видно из этой формулы мощность котла напрямую зависит от теплопотерь. Они распределяются по дому не равномерно: на наружные стены приходится порядка 40% от общей величины, на окна – 20%, пол отдаёт 10%, крыша 10%. Оставшиеся 20% улетучиваются через двери, вентиляцию.

Плохо утеплённые стены и пол, холодные чердак, обычное остекление на окнах — всё это приводит к большим потерям тепла, а, следовательно, к увеличению нагрузки на систему отопления. При строительстве дома важно уделить внимание всем элементам, ведь даже непродуманная вентиляция в доме будет выпускать тепло на улицу

Материалы, из которых построен дом, оказывают самое непосредственное влияние на количество потерянного тепла. Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное.

В расчётах, чтобы учесть влияние каждого из этих факторов, используются соответствующие коэффициенты:

  • К1 – тип окон;
  • К2 – изоляция стен;
  • К3 – соотношение площади пола и окон;
  • К4 – минимальная температура на улице;
  • К5 – количество наружных стен дома;
  • К6 – этажность;
  • К7 – высота помещения.

Для окон коэффициент потерь тепла составляет:

  • обычное остекление – 1,27;
  • двухкамерный стеклопакет – 1;
  • трёхкамерный стеклопакет – 0,85.

Естественно, последний вариант сохранит тепло в доме намного лучше, чем два предыдущие.

Правильно выполненная изоляция стен является залогом не только долгой жизни дома, но и комфортной температуры в комнатах.  В зависимости от материала меняется и величина коэффициента:

  • бетонные панели, блоки – 1,25-1,5;
  • брёвна, брус – 1,25;
  • кирпич (1,5 кирпича) – 1,5;
  • кирпич (2,5 кирпича) – 1,1;
  • пенобетон с повышенной теплоизоляцией – 1.

Чем больше площадь окон относительно пола, тем больше тепла теряет дом:

Соотношение площади окон к площади пола Значение коэффициента
10% 0,8
10-19% 0,9
20% 1,0
21-29% 1,1
30% 1,2
31-39% 1,3
40% 1,4
50% 1,5

Температура за окном тоже вносит свои коррективы. При низких показателях теплопотери возрастают:

  • До -10С – 0,7;
  • -10С – 0,8;
  • -15C — 0,90;
  • -20C — 1,00;
  • -25C — 1,10;
  • -30C — 1,20;
  • -35C — 1,30.

Теплопотери находятся в зависимости и от того, сколько внешних стен у дома:

  • четыре стены – 1,33;%
  • три стены – 1,22;
  • две стены – 1,2;
  • одна стена – 1.

Хорошо, если к нему пристроен гараж, баня или что-то ещё.  А вот если его со всех сторон обдувают ветра, то придётся покупать котёл помощнее.

Количество этажей или тип помещения, которые находится над комнатой определяют коэффициент К6 следующим образом: если над дом имеет два и более этажей, то для расчётов берём значение 0,82, а вот если чердак, то для теплого – 0,91 и 1 для холодного.

Что касается высоты стен, то значения будут такими:

  • 4,5 м – 1,2;
  • 4,0 м – 1,15;
  • 3,5 м – 1,1;
  • 3,0 м – 1,05;
  • 2,5 м – 1.

Помимо перечисленных коэффициентов также учитываются площадь помещения (Пл) и удельная величина теплопотерь (УДтп).

Итоговая формула для расчёта коэффициента тепловых потерь:

Тп = УДтп * Пл * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7.

Коэффициент УДтп равен 100 Ватт/м2.

Разбор расчетов на конкретном примере

Дом, для которого будем определять нагрузку на систему отопления, имеет двойные стеклопакеты (К1 =1), пенобетонные стены с повышенной теплоизоляцией (К2= 1), три из которых выходят наружу (К5=1,22). Площадь окон составляет 23% от площади пола (К3=1,1), на улице около 15С мороза (К4=0,9). Чердак дома холодный (К6=1), высота помещений 3 метра (К7=1,05). Общая площадь составляет 135м2.

Исходные данные известны, значит дальше всё как в школе: подставляет в формулу цифры и получаем ответ:

Пт = 135*100*1*1*1,1*0,9*1,22*1*1,05=17120,565 (Ватт) или Пт=17,1206 кВт

Теперь можно рассчитать мощность отопительной системы:

Мк=1,2*17,1206=20,54472 (кВт).

Расчёт нагрузки и теплопотерь можно выполнить самостоятельно и достаточно быстро. Нужно всего потратить пару часов на приведение в порядок исходных данных, а потом просто подставить значения в формулы. Цифры, которые вы в результате получите помогут определиться с выбором котла и радиаторов.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

Heating Power — обзор

КОНСТРУКЦИЯ ТУРБИН РАЙОННОГО ОТОПЛЕНИЯ

Паровые турбины на электростанциях централизованного теплоснабжения могут нести комбинацию отопления помещений, горячего водоснабжения, охлаждения и промышленных нагрузок. 1 Эти нагрузки обычно меняются ежечасно, еженедельно или сезонно и требуют, чтобы турбины специальной конструкции соответствовали кривой продолжительности нагрузки при выработке электроэнергии. Таким образом, турбины централизованного теплоснабжения имеют ряд особенностей, которые не присущи турбинам специального назначения.Максимальный комбинированный КПД выработки электроэнергии и тепла достигается, когда турбина спроектирована с учетом потребления тепла.

Типичная кривая продолжительности нагрузки системы централизованного теплоснабжения представлена ​​на рис. 1. Когда температура наружного воздуха увеличивается, нагрузка уменьшается; летом она становится почти постоянной только для ГВС. Турбины централизованного теплоснабжения рассчитаны на работу при базовой нагрузке и не обеспечивают пиковой нагрузки. Для этого обычно используют пиковые котлы.Оптимальный коэффициент когенерации 2 для системы централизованного теплоснабжения определяется экономическими компромиссами.

Рис. 1. Кривая продолжительности тепловой нагрузки

Давление пара, отбираемого из турбины, должно изменяться в соответствии с требуемыми температурами воды в системе централизованного теплоснабжения. Следовательно, турбина централизованного теплоснабжения должна быть спроектирована так, чтобы соответствовать нагрузкам централизованного теплоснабжения, хотя она также должна работать в чисто конденсационном режиме (только мощность). Турбина должна обеспечивать экономичную работу в течение всего года как в режиме централизованного теплоснабжения, так и в режиме только электроэнергии.

Сравнение двухступенчатых турбин централизованного теплоснабжения показано на рис. 2. На рис. 2а показана типичная западноевропейская система централизованного теплоснабжения (1). 3 В этой конструкции весь пар проходит через секцию ПД и при необходимости частично отводится для централизованного теплоснабжения. Эти турбины используют дроссельные заслонки в переходных трубах между элементами ПД и НД, чтобы контролировать выработку тепла и электроэнергии.

Рис. 2. Сравнение двухступенчатой ​​турбины централизованного теплоснабжения

На рисунке 2b показана схема централизованного теплоснабжения с использованием турбины General Electric.Эта машина имеет отдельный двухпоточный асимметричный элемент низкого давления, который подает большое количество отбираемого пара в конденсаторы централизованного теплоснабжения из своих выхлопных газов при двух различных давлениях. Этот элемент находится между разделами IP и LP.

Перекрестный поток пара от выхлопа ПД к асимметричной (нагревающей) секции НД и конденсационной секции НД регулируется большими дроссельными заслонками, расположенными во входных трубах этих элементов. В зависимости от температуры наружного воздуха конденсаторам централизованного теплоснабжения требуется пар более низкого или высокого давления.Изменение давлений отбора пара достигается регулировкой разделения потока между нагревательной и конденсационной секциями НД. В условиях максимальной тепловой нагрузки дроссельная заслонка на входе в нагревательный элемент LP полностью открыта, а клапан на входе в конденсирующий элемент полностью закрыт. В режиме чистой конденсации (при нулевой тепловой нагрузке) весь пар отводится в секцию конденсационного низкого давления, в то время как дроссельная заслонка на входе в секцию нагревающего низкого давления полностью закрыта.Однако следует отметить, что когда переключающие дроссельные заслонки «полностью закрыты», небольшое количество пара все еще должно проходить через них для охлаждения.

Видно, что в устройстве GE не весь пар, выходящий из секции IP, попадает в секцию нагрева LP для частичного отвода. Разделение потока регулируется дроссельными заслонками перед входом в секцию, из которой подается пар для централизованного теплоснабжения.

На рис. 2с показана типовая схема турбин централизованного теплоснабжения в Восточной Европе с регулируемой диафрагмой (2).Турбина этого типа также имеет два последовательно расположенных отвода для нагрева воды для централизованного водоснабжения. Он имеет один регулятор давления, регулирующую диафрагму решетчатого типа, расположенную в цилиндре низкого давления. Давление в конденсаторе централизованного теплоснабжения регулируется путем регулировки положения диафрагмы. Максимальная тепловая нагрузка от обеих вытяжек обеспечивается, когда диафрагма в элементе НД закрыта и давление в регулируемой вытяжке повышается.

Настоящее исследование было проведено в сотрудничестве с компанией General Electric, и весь анализ в этой статье основан на разработках GE.

Онлайн калькулятор отопления дома, расчет мощности газового котла

Статья подготовлена ​​при информационной поддержке компании Теплодар.

Автономное отопление для частных домов доступно, комфортно и разнообразно. Возможна установка газового котла и вне зависимости от капризов природы или сбоев в системе централизованного теплоснабжения. Главное, правильно выбрать оборудование и рассчитать тепловую мощность котла. Если мощность превысит потребность помещения в тепле, деньги на установку блока будут выброшены на ветер.Чтобы система теплоснабжения была комфортной и экономически выгодной, еще на этапе проектирования нужно сделать расчет мощности газового отопительного котла.

Расчет базовой суммы тепловой мощности

Самый простой способ получить данные о тепловой мощности участка котельной: берется 1 кВт мощности на 10 кв. м . Однако в этой формуле есть серьезная ошибка, она не учитывает современные технологии строительства, вид на сельскую местность, перепады климатических температур, уровень изоляции, использование окон со стеклопакетами и т. Д.

Боле Для проведения точного расчета теплопроизводительности котла необходимо учитывать ряд важных факторов, влияющих на конечный результат:

  • размер помещения;
  • степень утепления дома;
  • наличие стеклопакетов;
  • утеплитель стен;
  • строительный тип;
  • Температура на улице в самое холодное время года;
  • вид разводки контура отопления;
  • соотношение площади конструкции и проема;
  • Теплопотери здания.

В домах с принудительным воздушным отоплением мощность котла при расчете котла следует учитывать количество энергии, необходимое для воздушного отопления. Специалисты советуют делать зазор в 20%, используя полученную тепловую мощность котла на случай непредвиденных обстоятельств, сильного охлаждения или понижения давления газа в системе.

При необоснованном увеличении теплоемкости может снизиться КПД нагревателя, увеличить затраты на приобретение элементов системы, привести к быстрому износу компонентов. Вот почему так важно произвести расчет теплопроизводительности котла и применить его к указанному жилью.Получить данные можно по простой формуле W = S * W ударов , где S — площадь дома, W- заводская мощность котла, W ударов — удельная мощность для расчетов в конкретной климатической зоне, может быть настраивается под особенности региона пользователя. Результат следует округлить до большого значения с точки зрения утечки тепла в здании.

Для тех, кто не хочет тратить время на математику, можно воспользоваться калькулятором мощности газового котла онлайн. Просто сохраните индивидуальные данные по характеристикам комнаты и будьте готовы ответить.

Формула получения мощности системы отопления

Онлайн калькулятор мощности отопительного котла позволяет в считанные секунды получить желаемый результат со всеми вышеперечисленными характеристиками, которые влияют на конечный результат полученных данных. Чтобы правильно воспользоваться этой программой, необходимо ввести данные в подготовленную таблицу: тип оконного остекления, уровень теплоизоляции стен, соотношение площади пола и оконного проема, температура снаружи дома выше средней, количество боковых стен, тип и площадь помещения.А затем нажмите кнопку «Рассчитать» и получите результат теплопотерь и теплопроизводительности котла.

Благодаря этой формуле каждый потребитель сможет в короткие сроки получить желаемые параметры и применить их при проектировании системы отопления.

формула КПД котла

Видео по теме энергетический котел

Видео:

Видео:

Видео:

онлайн-курсов PDH.PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экология или экономия энергии

курсов. «

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе. «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно с учетом того, что я думал, что я уже знаком.

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

на работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на изучение

материал. «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент, оставивший отзыв на курс

материалов до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие «

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

«.

обсуждаемые темы »

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то непонятной секции

законов, которые не применяются

до «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн формат был очень

доступный и простой для

использовать. Большое спасибо «.

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев «

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.Модель

испытание потребовало исследований в

документ но ответы были

в наличии »

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, которая мне нужна

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

приходится путешествовать. «

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для Professional

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать где на

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. «

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40%. «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

коды и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительных

Сертификат . «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими и

хорошо организовано. «

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку».

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлен. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор где угодно и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Поддерживайте широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полная

и комплексное ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс

поможет по телефону

работ.»

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, П.Е.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

вернуться, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использовать в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобный а на моем

собственный график. «

Майкл Гладд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат

. Спасибо за изготовление

процесс простой. »

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

одночасовое PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея для оплаты

материал

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, требующий

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу

Сертификат

. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

многие различные технические зоны за пределами

по своей специализации без

надо путешествовать.»

Hector Guerrero, P.E.

Грузия

Понимание теплоемкости и эффективности угольной электростанции

Предлагаемые стандарты США по сокращению выбросов углерода от существующих угольных электростанций в значительной степени зависят от повышения эффективности на стороне генерации. Топливо, операции и конструкция завода — все это влияет на общую эффективность завода, а также на выбросы углерода. Этот обзор основ эффективности угольных электростанций, частых проблем, снижающих эффективность, и некоторых решений для улучшения работы и снижения затрат на генерацию должен быть ценным для электростанций, где бы они ни находились.

Место действия: Двадцать лет назад молодой инженер стоит перед группой мемориальных досок и наград в вестибюле большой угольной электростанции. Она с интересом отмечает, что некоторые из них относятся к наградам «за лучшую тепловую нагрузку», а также отмечает, что последней награде более трех лет. Поседевший инженер станции, похожий на запыленного углем Сэма Эллиота, присоединяется к ней перед дисплеем.

«Почему эта установка перестала получать награду по теплотворной способности?» она спрашивает.

«Ну, мэм, раз уж мы добавили скрубберы, особого смысла нет.А другие станции перешли на уголь бассейна Паудер-Ривер (PRB), поэтому они тоже пострадали от теплового удара. Итак, кто-то просто посчитал, поскольку нам пришлось отказаться от тепловыделения, чтобы соответствовать ограничениям на выбросы, больше не было смысла получать награду ».

Перенесемся в 2014 год, и ситуация кардинально изменилась. Усовершенствованный контроль выбросов угольных электростанций является нормой, и уголь PRB в некоторой степени используется на большинстве электростанций в США, а Агентство по охране окружающей среды (EPA) предложило стандарты для сокращения выбросов углерода от существующих электростанций в соответствии с разделом 111 (d ) Закона о чистом воздухе.Включая множество возможных методов сокращения выбросов углерода, одним из строительных блоков плана EPA является повышение чистой тепловой мощности завода (NPHR) на 6% или больше. Хотя для непрофессионала это может показаться небольшим числом, инженеры электростанций знают, что повышение теплового коэффициента на 6% потребует серьезных обязательств на многих различных уровнях в рамках их энергокомпании.

В этой статье излагаются основы эффективности установки и тепловой мощности, чтобы можно было быстро понять, где наилучшие возможности для улучшения конкретного генерирующего актива.Затем исследуются способы достижения цели 6% NPHR.

Основы теплового расхода

Термин «тепловая мощность» просто относится к эффективности преобразования энергии в терминах «сколько энергии необходимо израсходовать, чтобы получить единицу полезной работы». В электростанции внутреннего сгорания топливо является источником энергии, а полезная работа — это электроэнергия, подаваемая в сеть, тепло пара, поставляемое промышленному потребителю или используемое для отопления, или и то, и другое. Поскольку «полезная работа» обычно определяется как электричество и пар, которые поставляются конечным потребителям, инженеры, как правило, работают с чистой тепловой мощностью установки (NPHR).

В США тепловая мощность обычно выражается в смешанных английских единицах и единицах СИ — британских тепловых единицах на киловатт-час. Хотя сначала это сбивает с толку, это просто показывает, сколько британских тепловых единиц в час энергии требуется для производства 1 кВт полезной работы. В других странах обычно используются кДж / кВтч, кКал / кВтч или другие меры. В этой статье используется формат США.

Поскольку приблизительно 3 412 БТЕ / час равняется 1 кВт, мы можем легко определить термодинамический КПД электростанции, разделив 3 412 БТЕ на тепловую мощность. Например, угольная электростанция с тепловой мощностью 10 000 БТЕ / кВтч имеет тепловой КПД 3 412/10 000, или 0.3412 (34,12%).

Метод ввода / вывода

Один из простейших способов рассчитать NPHR — разделить потребляемую тепловую энергию в британских тепловых единицах в час на вашу чистую выработку (электричество и пар для потребителей) в киловаттах. Однако определение подводимого тепла может быть довольно трудным.

По моему опыту, меньшинство электростанций внутреннего сгорания хорошо измеряют фактическую скорость сжигания топлива на каждом блоке. Эмпирическое правило отрасли заключается в том, что объемные питатели имеют точность в лучшем случае +/– 5%, а гравиметрические питатели — в лучшем случае +/– 2%.На практике я считаю, что фактическая погрешность измерения скорости сжигания топлива может составлять от 5% до 10%.

На одной электростанции, на которой я работал, единственная возможность для оценки скорости сжигания угля заключалась в том, чтобы полагаться на фотографии угольного склада, сделанные энергичной дамой с ее самолета Cessna, и сравнивая предполагаемый размер запасов с железнодорожными квитанциями за месяц. чтобы определить, сколько угля было сожжено в целом. Потенциальная ошибка для этого метода может легко превышать 25%.

Еще одним важным фактором при измерении подводимого тепла является анализ качества топлива, особенно его теплотворной способности.(Для получения более подробной информации см. «Руководство по анализу качества топлива» в выпуске за январь 2015 г.) В общем, ошибка в расчете скорости сжигания топлива не может быть меньше, чем ошибка в анализе топлива, поэтому тщательный выбор методов и частоты отбора проб будет обеспечивают большую уверенность при расчете скорости сжигания топлива.

Короче говоря, метод ввода / вывода не является идеальным методом для отслеживания разницы в эффективности на вашей угольной электростанции, если у вас нет точных угольных питателей (рис. 1) плюс точное и регулярное определение теплотворной способности вашего топлива.

1. Угольные питатели важны. Часто игнорируемые до тех пор, пока что-то не сломается, неточные устройства подачи угля могут затруднить определение тепловой мощности вашей установки. Предоставлено: Una Nowling

Метод потери тепла и три шкалы эффективности

Существенная проблема с использованием метода ввода / вывода для определения вашей тепловой мощности заключается в том, что, если ваша тепловая мощность меняется от одной ситуации к другой, вы не имеете ни малейшего представления о том, что привело к изменению.Был ли котел менее эффективен при сжигании топлива? Снижается ли КПД турбины из-за высокого противодавления конденсатора? Увеличилась ли служебная мощность станции? Поскольку метод ввода / вывода рассматривает электростанцию ​​как черный ящик, инженер должен полагаться на более точный метод определения тепловой мощности.

Метод потери тепла для определения вашего теплового расхода по существу разбивает электростанцию ​​на три подсистемы, в которых происходит процесс преобразования энергии:

■ Котел, в котором тепло топлива преобразуется в энергию пара.

■ Турбина, в которой тепло пара преобразуется в механическую энергию вращения.

■ Генератор, в котором энергия вращения преобразуется в общую и полезную электрическую энергию.

Метод тепловых потерь для расчета тепловыделения по существу рисует рамку вокруг каждой из этих подсистем и определяет эффективность каждого процесса преобразования энергии. Произведение всех этих значений эффективности преобразования приводит к общему нетто-коэффициенту тепловой энергии электростанции:

NPHR, БТЕ / кВт x ч = NTHR, БТЕ / кВт x ч / ((КПД котла,% / 100) x (Полезная мощность, кВт / Полная мощность, кВт))

[Ред.: Уравнение исправлено 21.12.15.]

Как видно из этого уравнения, чтобы уменьшить NPHR, нам необходимо повысить КПД котла, снизить полезную тепловую мощность турбины или увеличить чистую выработку по сравнению с валовой выработкой.

КПД котла

Определение эффективности вашего котла — это эффективное определение всех видов неэффективности, возникающих в результате процесса сжигания топлива для создания энергии пара. Стандарты и испытательные организации, такие как Американское общество инженеров-механиков (ASME) и Deutsches Institut für Normung (DIN), имеют похожие, но разные показатели для расчета потерь эффективности, но с общей точки зрения их можно сгруппировать в следующие категории.

Явная потеря тепла. Явные потери тепла можно рассматривать как тепло, которое можно определить непосредственно с помощью термометра. Например, воздух для горения поступает в вашу электростанцию ​​в условиях окружающей среды, а дымовой газ выходит из холодного конца воздухонагревателя котла при некоторой повышенной температуре. Чем ближе выхлопной газ к температуре окружающей среды, тем меньше ощутимого тепла теряется в окружающую среду.

Другие ощутимые тепловые потери включают тепло, содержащееся в дне, зольную пыль, удаляемую из котла, а также колчедан и горную породу, которые выбрасываются из угольных мельниц.Количество избыточного воздуха, используемого для сжигания, оказывает значительное влияние на эти потери, поскольку каждый фунт избыточного воздуха, проходящего через котел, несет с собой потенциально полезную энергию.

Скрытая потеря тепла. Скрытые тепловые потери нелегко обнаружить термометром и представляют собой потери энергии, связанные с фазовым переходом воды. Когда топливо сжигается в котле, не только вся влага, содержащаяся в топливе, испаряется в пар, но и весь водород, содержащийся в топливе, сгорает с образованием воды, которая также испаряется в пар.Если температура выхлопных газов, выходящих из воздухонагревателя котла, не ниже точки кипения воды, содержащейся в газе, вся скрытая теплота парообразования будет выходить из котла и теряться в окружающей среде.

Поскольку скрытые тепловые потери в основном связаны с топливом, их нельзя легко изменить без переключения или осушения топлива. (См. «Повышение эффективности установки и сокращение выбросов CO 2 при сжигании углей с высокой влажностью» в выпуске за ноябрь 2014 г.)

Несгоревшие горючие потери. Несгоревшие горючие потери — это потери эффективности из-за неполного сгорания топлива в котле. Это в первую очередь измеряется в виде углеродного остатка в золе, но также включает образование монооксида углерода (CO). На эти потери обычно влияют как свойства топлива (летучесть топлива), так и методы эксплуатации (избыточный уровень воздуха, тонкость топлива и т. Д.). Важно отметить, что несгоревшие горючие потери — это не то же самое, что и потери при возгорании (LOI), поскольку несгоревшие горючие потери представляют собой потери энергии, тогда как LOI рассчитывается на основе массы золы.

Радиационные и конвекционные потери. Коммунальные котлы — это огромные системы оборудования с многочисленными отверстиями для труб и инструментов и очень большой площадью поверхности, подверженной воздействию окружающей среды. В результате, независимо от того, насколько хорошо спроектирована изоляция и насколько старательный персонал предприятия устраняет утечки воздуха, энергия все равно будет теряться из-за излучения и конвекции.

Маржа и неизвестные убытки. Из-за большого размера и сложности котла часто нецелесообразно измерять все возможные источники потерь энергии от электростанции.В результате для оценки этих потерь обычно используется значение «маржи» или «неизвестного убытка». Типичные значения варьируются от 0,5% до 2,0%.

Если принять во внимание все эти потери эффективности, типичный котел может использовать топливную энергию с КПД от 83% до 91%.

Повышение КПД котла. Явные потери тепла могут быть уменьшены путем установки улучшенных средств управления горением, позволяющих точно регулировать уровень избыточного воздуха в операторах печи, чтобы снизить уровень избыточного кислорода в печи.Предварительный нагрев воздуха для горения отходящим теплом завода также повысит эффективность, и некоторые предприятия рассматривают схемы использования солнечных тепловых коллекторов в качестве подогревателей воздуха в светлое время суток.

Поскольку скрытые тепловые потери сильно зависят от качества топлива, а текущие конструкции котлов не позволяют использовать конденсационные воздухонагреватели, за исключением перехода на сушильное топливо, мало что можно сделать на практике для снижения скрытых тепловых потерь.

Несгоревшие горючие потери могут быть уменьшены за счет улучшенной настройки котла и горелки, при этом некоторые установки могут получить более 1% чистой эффективности в результате незначительной настройки или капитальных вложений.

КПД турбины

Эффективность вашей турбины — это, по сути, эффективность турбины по преобразованию пара из котла в полезную энергию вращения. Упрощенный способ просмотра чистой тепловой мощности турбины (NTHR) состоит в том, чтобы суммировать прирост энтальпии питательной воды и холодного вторичного пара через границу котла и разделить это на общую выработку электроэнергии.

Определение КПД турбины. Как и в случае с установкой в ​​целом, тепловая мощность турбинного цикла может быть выражена «брутто» или «нетто».Здесь терминология становится немного сложной, поскольку при расчетах валовой и чистой эффективности используется валовая мощность генератора. Однако, если на электростанции есть питающий насос электрического котла, то из чистого расхода тепла турбины также должна вычитаться мощность, потребляемая питательным насосом; в противном случае такое энергопотребление может исказить значение NTHR и оказаться чрезмерно эффективным. В результате наше упрощенное уравнение NTHR для цикла с одним повторным нагревом выглядит следующим образом:

Где:

NTHR = полезный тепловой поток турбины, БТЕ / кВт · ч

H MSOUT = энтальпия основного пара, выходящего из оболочки котла, БТЕ / час

H FWIN = энтальпия питательной воды, поступающей в кожух котла, БТЕ / час

H HRH = энтальпия горячего вторичного пара, выходящего из оболочки котла, БТЕ / час

H CRH = энтальпия холодного вторичного пара, поступающего в кожух котла, БТЕ / час

Мощность BFP = потребляемая мощность питательного насоса котла, кВт

Повышение эффективности цикла турбины. В идеальных условиях система сверхкритического турбинного цикла может преобразовывать пар в энергию вращения с КПД 54% или выше, сверхкритические турбинные циклы могут достигать КПД 50%, а подкритические турбинные циклы могут достигать КПД 46%. Однако система турбинного цикла вашей электростанции по крайней мере такая же сложная, как и ваша система котла, и есть много мест, где можно потерять эффективность.

Утечка из наконечника ковша и набивки может составлять 40% от общей потери КПД турбины.Шероховатость сопла, эрозия и ремонт могут составлять 35% потери эффективности, отложения в турбине — 15%, а эрозия и шероховатость ковша — 10%. Проблемы в этих областях могут привести к значительным потерям эффективности: известно, что отложения в турбине вызывают почти 5% -ную потерю эффективности, а утечки из корпуса турбины — вплоть до 3% -ной потери эффективности.

Очень важно знать, что турбина является частью гораздо более крупной пароводяной системы, которая включает конденсаторы, градирни, нагреватели питательной воды, деаэраторы, насосы и трубопроводы, каждая из которых имеет свои собственные потери эффективности.Например, увеличение противодавления в конденсаторе из-за грязных труб на 0,4 дюйма ртутного столба может снизить КПД цикла турбины на 0,5%. Единая разделительная перегородка в нагревателе питательной воды может снизить КПД турбинного цикла на 0,4%. Утечки в линиях отбора и заедание сливных клапанов могут снизить эффективность нагревателя питательной воды, что приведет к чистым потерям цикла более чем на 0,5%.

Усовершенствования лопаток турбины доступны для большинства паровых турбин, с возможностью улучшения до 2% при полной замене турбины низкого давления.Даже возобновляемые источники энергии могут помочь в улучшении тепловыделения, поскольку некоторые производители исследовали перспективу нагрева питательной воды солнечными батареями для повышения эффективности цикла своей турбины, а в некоторых конструкциях удалось достичь повышения пикового КПД более чем на 5%. Конечно, со всеми обновлениями вы должны изучить экономику (см. Врезку).

Имеет ли это экономический смысл?

Хорошо предлагать многочисленные капитальные и производственные модернизации на вашей электростанции.Но какие улучшения имеют наибольший экономический смысл для владельца электростанции? Некоторые улучшения завода могут быть метафорическими простыми задачами, в то время как другие улучшения могут потребовать внешнего рыночного фактора, такого как налог на выбросы углерода, чтобы стать рентабельными. В Таблице 1 представлен очень общий рейтинг улучшений, которые могут быть внесены в электростанции, работающие на пылеугольном топливе, диапазон потенциальных улучшений тепловой мощности и их относительные периоды экономической окупаемости. Обратите внимание, что этот список не включает многие конкретные элементы обслуживания, которые могут быть найдены на некоторых электростанциях и которые могут обеспечить значительное повышение эффективности при ремонте или модернизации.

Таблица 1. Множество вариантов на выбор. У каждой электростанции есть уникальные возможности и задачи для повышения тепловой мощности. Значения, приведенные в этой таблице, являются лишь общими, основанными на исследованиях по энергоэффективности. Источник: Уна Ноулинг

Электрический КПД

Что касается генераторной системы, нас не так беспокоит эффективность преобразования энергии вращения в электрическую, поскольку современные генераторы имеют тенденцию преобразовывать два типа энергии с КПД 98% или выше.Однако значительная часть неэффективности, наблюдаемой в этом блоке, связана с обслуживанием станции или потреблением вспомогательной энергии самой электростанции.

Поскольку на электростанции требуются самые большие энергопотребляющие системы, мало что можно получить за счет устранения или отключения основных систем оборудования. Даже отказ от дополнительного потребления электроэнергии может иметь непредвиденные последствия. В один очень жаркий июнь я работал на электростанции в ее инженерном офисе, когда одному молодому человеку из корпоративного офиса пришла в голову умная идея выключить свет в офисе, нагреть кондиционер до 85F и отключить кофеварки, воду. фонтаны и автоматы с газировкой.Причина заключалась в том, что цены на электроэнергию превышали 1000 долларов за МВтч, поэтому он хотел иметь возможность продавать все возможные ватты. Чего джентльмен не учел, так это потенциальных последствий помещения группы заводских инженеров в темный, жаркий офис без холодных напитков или кофе. Зрелище было не из приятных.

Поскольку более 80% потребления электроэнергии на электростанции осуществляется за счет электродвигателей, они должны быть в центре внимания при повышении вашего электрического КПД. Только главные вентиляторы электростанции (первичный воздух, наддув и надувная тяга) могут потреблять от 2% до 3% валовой выработки электростанции.Одним из вариантов снижения энергопотребления вентилятора является использование частотно-регулируемых приводов переменного тока, особенно если установка имеет тенденцию работать при более низких нагрузках в течение продолжительных периодов времени. Переключение всех основных вентиляторов предприятия с обычных на частотно-регулируемые приводы может улучшить NPHR более чем на 0,5%.

На утечку воздуха и газа может приходиться до 25% потребляемой мощности вентиляторами, поэтому уменьшение утечки в воздухонагревателях и воздуховодах может привести к значительной экономии энергии вентиляторами. Уменьшение избытка воздуха в котле также снизит нагрузку на вентилятор.Программы оптимизации электрофильтров могут как повысить электрическую эффективность, так и улучшить улавливание твердых частиц.

Улучшение творческого тепловыделения

Другие возможности, которые могут не повлиять на тепловую мощность, на самом деле могут привести к значительному повышению эффективности.

Например, на одной электростанции мне рассказали об улучшенной конструкции бункера-регенератора на угольном складе, которая сократила время заполнения угольных бункеров на 2 часа в день. Приблизительный анализ затрат и результатов показал, что новая конструкция бункера для предотвращения налипания влажного угля позволяет сэкономить 1700 долларов США в год в течение пятилетнего периода за счет сокращения времени работы системы транспортировки угля.Хотя это звучит как маленькая картошка, образно говоря, это также значительно снизило усилия оператора угольной свалки во время процесса утилизации, что привело к улучшению человеческого фактора.

Персонал другой электростанции с помощью анализа воздействия на качество топлива определил, что единственное препятствие, мешающее им перейти на уголь с более высоким содержанием тепла и более низким содержанием влаги, — это модернизация установки для обдувки сажи. Чистая модернизация стоимостью 1,3 миллиона долларов привела к чистому увеличению тепловыделения более чем на 2% за счет использования более эффективных, но более шлакованных углей, а также одновременной выгоды от предотвращения катастрофического выпадения шлака из-за недостаточного покрытие сажей.Срок окупаемости данной инвестиции был определен от 18 до 24 месяцев (Рисунок 2).

2. Мы делали это раньше — мы можем сделать это снова. Генераторы, которым необходимо соответствовать стандартам выбросов углерода, должны подходить к проблеме со всех сторон уравнения теплового потока и работать со своим опытным персоналом, чтобы найти новые и инновационные способы максимально эффективно использовать сжигаемый уголь. Источник: Библиотека Конгресса США (1919 г.)

Последние мысли

Я никогда не был на электростанции, на которой нельзя было бы добиться значительного повышения энергоэффективности.Судя по моему многолетнему опыту, инженеры и операторы электростанций — это умные, целеустремленные люди, которые гордятся своей работой и своим предприятием и понимают, что необходимо сделать для повышения эффективности электростанции. К сожалению, столетие относительно дешевого угля и сосредоточение внимания на контроле за выбросами на предприятиях отвлекло внимание от поддержания и повышения теплоотдачи предприятия.

Хотя некоторые представители отрасли рассматривают предлагаемые стандарты EPA по выбросам углерода как невыполнимую задачу, многие инженеры и операторы предприятий, с которыми я разговаривал, были оптимистичны в отношении того, что им могут быть предоставлены средства и инструменты, чтобы снова начать получать эти награды .■

Уна Ноулинг, PE ([email protected]) — адъюнкт-профессор машиностроения в Университете Миссури в Канзас-Сити, ведущий специалист по технологиям топлива в Black & Veatch и редактор POWER.

Питание электрических нагревателей постоянным током

Каждый тип обогревателя, который мы продаем на O.E.M. Обогреватели могут быть изготовлены в соответствии с вашими требованиями для работы на постоянном токе. Мы предоставили нагреватели для работы от напряжения от 3 до 84 В постоянного тока.Некоторые типичные 12-вольтовые нагреватели из силиконовой резины и 12-вольтовый тепловой кабель доступны для покупки в Интернете со скидкой. Скоро мы разместим обогреватели на 24 В. Если у вас есть особые требования, позвоните нам по телефону (866) 685-4443 , заполните одну из наших контактных форм или отправьте нам электронное письмо.

Могу ли я запустить этот нагреватель на 12 вольт постоянного тока?

Мы часто слышим этот вопрос. Если обогреватель был разработан для работы от 120 В, то ответ будет: «Можно, но он не сильно нагреется».«Однако, если у вас есть обогреватель, рассчитанный на 12 вольт переменного тока, то ответ будет:« Да, вы можете! »

Имеет ли значение, подаю ли я переменный или постоянный ток?

Нет, при условии, что напряжение переменного тока эквивалентно напряжению постоянного тока. Напряжение переменного тока (переменного тока) обычно представляется как его среднеквадратичное значение или «среднеквадратичное значение». К счастью, напряжение переменного тока имеет синусоидальную форму волны, и среднеквадратичное значение можно легко вычислить без необходимости использования сложных математических уравнений — все, что вам нужно, это простое умножение, приведенное ниже (где В RMS — это среднеквадратичное значение, а В пик — пиковое напряжение):

Напряжения, указанные для электрических розеток и приборов, даны как их среднеквадратичные значения.Таким образом, стандартная американская розетка на 120 В фактически обеспечивает пиковое напряжение около 170 В. Интересное историческое примечание: среднеквадратичное значение сигнала переменного тока обычно называют «теплотворной способностью» сигнала из-за того, что мощность — или тепло, если хотите, — рассеиваемая сопротивлением, была одинаковой независимо от того, подаваемое напряжение было постоянным или переменным. На приведенном ниже графике показана форма волны переменного тока в сравнении со среднеквадратичным и пиковым значениями:

Как приложенное напряжение влияет на выходную мощность вашего нагревателя

Начнем с основ: электронагреватель — это резистивное устройство; то есть он обеспечивает противодействие протеканию тока при приложении напряжения.Когда он это делает, он рассеивает энергию в виде тепла. Мы можем рассчитать, какую мощность может выдержать резистивная нагрузка, используя следующее уравнение:

Как показано в уравнении, максимальная мощность, которую может выдать нагреватель, зависит от подаваемого тока. Этот ток ограничен допустимой токовой нагрузкой источника питания, но также может быть ограничен калибром провода. При этом низковольтным нагревателям постоянного тока потребуется больше тока для обеспечения такой же мощности, как и нагревателям, которые работают от 120 В или 240 В.Если у вас есть обогреватель, который вы хотите использовать при более низком напряжении постоянного или переменного тока, вы можете рассчитать новую мощность, используя уравнение ниже:

В качестве примера предположим, что у нас есть картриджный нагреватель на 120 В и 1000 Вт, и нашему клиенту нужен нагреватель того же типа и размера, но на 24 В. Если мы включим эти числа в наше уравнение, мы можем рассчитать, что нагреватель будет иметь тепловую мощность 40 Вт при подключении к источнику питания 24 В. Использование этого уравнения может быть полезно для клиентов, которые ищут нагреватели с низким напряжением и мощностью, но не имеют ни времени, ни денег, чтобы изготовить специальный нагреватель для них.

Каковы некоторые общие области применения нагревателей постоянного тока?
  • Кварцевые генераторы — Многие бытовые электронные устройства полагаются на кварцевые генераторы для обеспечения часов реального времени или других измерений, связанных со временем. Для обеспечения точности кварцевые генераторы должны храниться в термостатированной печи для кристаллов.
  • Удаленные приложения — Батареи и солнечные панели могут использоваться в качестве источника питания, когда напряжение в сети отсутствует в удаленных местах, таких как сараи, хижины и парковые заставы.Батареи квадроциклов, жилых автофургонов и лодок также могут обеспечивать электроэнергию, когда требуются обогреватели кабины.
  • Отводные нагрузки — Ветровая, гидро- и солнечная энергия используют отводящие нагрузки для перенаправления избыточной мощности на нагревательный элемент. В ветровых или гидроэнергетических установках избыточная мощность может вызвать превышение скорости и возможное повреждение оборудования, а применение отклоняющей нагрузки может предотвратить это.
Какие нагреватели постоянного тока я могу купить?

Здесь, у О.E.M. Heaters, мы можем изготовить индивидуальные нагреватели практически на любое напряжение. Наиболее распространенными нагревателями, требующимися для приложений постоянного тока, являются нагреватели из гибкой силиконовой резины и картриджные нагреватели. Если вы все еще не уверены, какой продукт вам подходит, мы будем рады помочь вам в этом разобраться. Позвоните нам по телефону (866) 685-4443 , отправьте нам электронное письмо по адресу sales @ oemheaters .com или заполните контактную форму.

Требования к тепловой энергии

Целью любого нагревателя является повышение или поддержание температуры твердого, жидкого или газообразного вещества до или на уровне, подходящем для конкретного процесса или применения.Большинство систем отопления можно разделить на две основные ситуации; приложения, требующие поддержания постоянной температуры, и приложения или процессы, требующие нагрева рабочего продукта до различных температур. Принципы и процедуры расчета аналогичны для любой ситуации.

Приложения с постоянной температурой

Большинство применений с постоянной температурой — это особые случаи, когда температура твердого тела, жидкости или газа поддерживается на постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды.Расчетные коэффициенты и расчеты основаны на установившемся режиме при фиксированной разнице температур. Потери тепла и потребности в энергии оцениваются с использованием условий «наихудшего случая».

По этой причине определить потребность в тепловой энергии для применения с постоянной температурой относительно просто. Комфортный обогрев (постоянная температура воздуха) и защита трубопроводов от замерзания являются типичными примерами приложений с постоянной температурой. Уравнения и процедуры для расчета потребности в тепле для нескольких приложений обсуждаются далее в этом разделе.

Приложения с переменной температурой

Приложения с переменной температурой (технологические процессы) обычно включают последовательность запуска и имеют множество рабочих переменных. Общая потребность в тепловой энергии для технологических процессов определяется как сумма этих расчетных переменных. В результате расчет тепловой энергии обычно более сложен, чем для приложений с постоянной температурой. Переменные:

Общая поглощенная тепловая энергия — Сумма всей тепловой энергии, поглощенной во время запуска или работы, включая рабочий продукт, скрытую теплоту плавления (или испарения), материалы, контейнеры и оборудование.

Общие потери тепловой энергии — Сумма потерь тепловой энергии в результате теплопроводности, конвекции, излучения, вентиляции и испарения во время запуска или работы.

Расчетный коэффициент безопасности — коэффициент для компенсации неизвестных факторов в процессе или применении.

Технологические приложения

Выбор и определение размеров установленного оборудования в технологическом процессе основывается на большем из двух рассчитанных требований к тепловой энергии.В большинстве технологических процессов параметры запуска и эксплуатации представляют собой два совершенно разных состояния одного и того же процесса. Тепловая энергия, необходимая для запуска, обычно значительно отличается от энергии, необходимой для рабочих условий. Чтобы точно оценить требования к теплу для приложения, необходимо оценить каждое условие. Сравнительные значения определены следующим образом:

  • Расчетная тепловая энергия, необходимая для запуска процесса в течение определенного периода времени.
  • Расчетная тепловая энергия, необходимая для поддержания температуры процесса и рабочих условий в течение определенного времени цикла.

Определение потребляемой тепловой энергии

Первым шагом в определении общей потребности в тепловой энергии является определение поглощенной тепловой энергии. Если изменение состояния происходит как прямая или косвенная часть процесса, тепловая энергия, необходимая для изменения состояния, должна быть включена в расчеты.Это правило применяется независимо от того, происходит ли изменение во время запуска или позже, когда материал находится при рабочей температуре. Факторы, которые необходимо учитывать при расчетах поглощения тепла, показаны ниже:

Требования к запуску (начальный нагрев)

  • Тепло, поглощаемое при запуске:
    • Рабочие продукты и материалы
    • Оборудование (цистерны, стеллажи и др.)
  • Скрытое поглощение тепла при запуске или во время запуска:
    • Теплота плавления
    • Теплота испарения
  • Коэффициент времени

Рабочие требования (процесс)

  • Тепло, поглощаемое во время работы:
    • Рабочий продукт в процессе
    • Оборудование погрузочное (ремни, стойки и др.))
    • Макияжные материалы
  • Скрытое поглощение тепла при работе:
    • Теплота плавления
    • Теплота испарения
  • Коэффициент времени (или цикла), если применимо
Требования к запуску (начальный нагрев)

  • Тепло, поглощаемое при запуске:
    • Рабочие продукты и материалы
    • Оборудование (цистерны, стеллажи и др.))
  • Скрытое поглощение тепла при запуске или во время запуска:
    • Теплота плавления
    • Теплота испарения
  • Коэффициент времени
Рабочие требования (процесс)

  • Тепло, поглощаемое во время работы:
    • Рабочий продукт в процессе
    • Оборудование погрузочное (ремни, стойки и др.)
    • Макияжные материалы
  • Скрытое поглощение тепла при работе:
    • Теплота плавления
    • Теплота испарения
  • Коэффициент времени (или цикла), если применимо

Определение потерь тепловой энергии

Объекты или материалы, температура которых превышает температуру окружающей среды, теряют тепловую энергию за счет теплопроводности, конвекции и излучения.Жидкие поверхности, контактирующие с атмосферой, теряют тепловую энергию за счет испарения. При расчете общей потребности в тепловой энергии необходимо учитывать эти потери и обеспечивать достаточное количество энергии для их компенсации. Тепловые потери оцениваются как для условий запуска, так и для условий эксплуатации и добавляются в соответствующий расчет. Тепловые потери при запуске — Первоначально тепловые потери при запуске равны нулю, поскольку все материалы и оборудование находятся при температуре окружающей среды. Тепловые потери возрастают до максимума при рабочей температуре.Следовательно, потери тепла при запуске обычно основаны на среднем значении потерь при запуске и потерь при рабочей температуре. Потери тепла при рабочей температуре — тепловые потери максимальны при рабочей температуре. Тепловые потери при рабочей температуре принимаются за полную стоимость и добавляются к общей потребности в энергии.

Расчет коэффициентов тепловых потерь

Обсуждаемые теплопотери можно оценить, используя коэффициенты из диаграмм и графиков, представленных в этом разделе.Общие потери включают излучение, конвекцию и теплопроводность от различных поверхностей и выражаются в ваттах в час на единицу площади поверхности на градус температуры (Вт / час / фут 2 / ° F).

Примечание — Поскольку значения в таблицах уже выражены в ваттах в час, на них не влияет фактор времени «t» в уравнениях тепловой энергии.

Расчетные факторы безопасности

Во многих системах отопления фактические условия эксплуатации, тепловые потери и другие факторы, влияющие на процесс, можно только оценить.В большинстве расчетов рекомендуется использовать коэффициент запаса прочности, чтобы компенсировать такие неизвестные факторы, как вентиляционный воздух, теплоизоляция, запасные материалы и колебания напряжения. Например, колебание (или падение) напряжения на 5% приводит к изменению выходной мощности нагревателя на 10%.

Коэффициенты безопасности варьируются от 10 до 25% в зависимости от уровня уверенности проектировщика в оценке неизвестных. Коэффициент запаса прочности применяется к сумме рассчитанных значений поглощенной и потерянной тепловой энергии.

Общая потребность в тепловой энергии

Общая тепловая энергия (Q T ), необходимая для конкретного применения, является суммой ряда переменных. Основное уравнение полной энергии:

Q T = Q M + Q L + коэффициент безопасности

Где:

  • Q T = Общая требуемая энергия в киловаттах
  • Q M = Общая энергия в киловаттах, поглощенная рабочим продуктом, включая скрытое тепло, материалы для сборки, емкости и оборудование
  • Q L = Общая энергия в киловаттах, теряемая поверхностями из-за теплопроводности, конвекции, излучения, вентиляции и испарения
  • Коэффициент безопасности = от 10% до 25%

В то время как Q T традиционно выражается в британских тепловых единицах (BTU), при использовании электрических нагревателей удобнее использовать ватты или киловатты.В этом случае выбор оборудования может основываться непосредственно на номинальной мощности нагревателя. Уравнения и примеры в этом разделе преобразованы в ватты.

Основные уравнения тепловой энергии

Следующие уравнения описывают вычисления, необходимые для определения переменных в приведенном выше уравнении полной энергии. Уравнения 1 и 2 используются для определения тепловой энергии, поглощаемой рабочим продуктом и оборудованием. Удельная теплоемкость и скрытая теплота различных материалов указаны в этом разделе в таблицах свойств неметаллических твердых тел, металлов, жидкостей, воздуха и газов.Уравнения 3 и 4 используются для определения потерь тепловой энергии. Потери тепловой энергии с поверхностей можно оценить, используя значения из кривых в таблицах G-114S, G-125S, G-126S или G-128S. Потери проводимости рассчитываются с использованием коэффициента теплопроводности или коэффициента «k», указанного в таблицах свойств материалов.

Уравнение 1 — Тепловая энергия, необходимая для повышения температуры материалов (без изменения состояния)

Поглощенная тепловая энергия определяется по весу материалов, удельной теплоемкости и изменению температуры.Некоторые материалы, такие как свинец, имеют разную удельную температуру в разных состояниях. Когда происходит изменение состояния, для этих материалов требуются два расчета: один для твердого материала и один для жидкости после того, как твердое тело расплавится.

Q A = фунтов x C P x Δ T 3412 БТЕ / кВт

Где:

  • Q A = кВтч, необходимый для повышения температуры
  • фунтов = вес материала в фунтах
  • C p = Удельная теплоемкость материала (БТЕ / фунт / ° F)
  • Δ T = Изменение температуры в ° F [ T 2 (окончание) T 1 (начало) ]

Уравнение 2 — Тепловая энергия, необходимая для изменения состояния материалов

Поглощенная тепловая энергия определяется на основе веса материалов и скрытой теплоты плавления или испарения.

Q F или Q v = фунтов x H fus или H vap 3412 BTU / кВт

Где:

  • Q F = кВтч, необходимый для преобразования материала из твердого в жидкое
  • Q v = кВтч, необходимый для преобразования материала из жидкости в пар или газ
  • фунтов = вес материала в фунтах
  • H fus = теплота плавления (БТЕ / фунт / ° F)
  • H vap = Теплота испарения (БТЕ / фунт / ° F)

Уравнение 3 — Тепловая энергия, теряемая с поверхностей

Тепловая энергия, теряемая поверхностями из-за излучения, конвекции и испарения, определяется по площади поверхности и скорости потерь в ваттах на квадратный фут в час.

Где:

  • Q LS = кВтч, потерянное с поверхностей из-за излучения, конвекции и испарения
  • A = Площадь поверхностей в квадратных футах
  • L S = Коэффициент потерь в ваттах на квадратный фут при конечной температуре (Вт / фут 2 / час по графикам)

Уравнение 4 — Тепловая энергия, теряемая из-за проводимости через материалы или изоляцию

Тепловая энергия, теряемая при теплопроводности, определяется площадью поверхности, теплопроводностью материала, толщиной и разницей температур в материале.

Q LC = A x k x Δ T d x 3412 БТЕ / кВт

Где:

  • Q LC = кВтч, потерянное в результате теплопроводности
  • A = Площадь поверхностей в квадратных футах
  • k = Теплопроводность материала в британских тепловых единицах / дюйм / квадратный фут / час (британских тепловых единиц / дюйм / фут 2 / час)
  • Δ T = Разница температур в ° F по материалу [T2 — T1]
  • d = Толщина материала в дюймах

Обобщение требований к энергии

Уравнения 5a и 5b используются для суммирования результатов всех других уравнений, описанных на этой странице.Эти два уравнения определяют общую потребность в энергии для двух условий процесса: запуска и эксплуатации.

Уравнение 5a — Тепловая энергия, необходимая для запуска

Q T = ( Q A + Q F [или Q V ] т + Q LS + Q LC 2 ) (1 + SF)

Где:

  • Q T = Общая необходимая энергия в киловаттах
  • Q A = кВтч, необходимый для повышения температуры
  • Q F = кВтч, необходимый для преобразования материала из твердого в жидкое
  • Q V = кВтч, необходимый для преобразования материала из жидкости в пар или газ
  • Q LS = кВтч, потерянное с поверхностей за счет излучения, конвекции и испарения
  • Q LC = кВтч, потерянное при теплопроводности
  • SF = коэффициент безопасности (в процентах)
  • t = Время пуска в часах 2

Уравнение 5b — Тепловая энергия, необходимая для поддержания работы или процесса 3

Q T = ( Q A + Q F [или Q V ] + Q LS + Q LC ) (1 + SF)

Где:

  • Q T = Общая необходимая энергия в киловаттах
  • Q A = кВтч, необходимый для повышения температуры добавляемого материала
  • Q F = кВтч, необходимый для изменения добавляемого материала с твердого на жидкое
  • Q V = кВтч, необходимый для изменения добавляемого материала с жидкости на пар или газ
  • Q LS = кВтч, потерянное с поверхностей из-за излучения, конвекции и испарения
  • Q LC = кВтч, потерянное при теплопроводности
  • SF = коэффициент безопасности (в процентах)

Расчет и выбор оборудования

Размер и номинальные характеристики установленного нагревательного оборудования основаны на большем из результатов расчетов по уравнениям 5a или 5b.

Банкноты

Коэффициенты потерь из таблиц в этом разделе включают потери от излучения, конвекции и испарения, если не указано иное.

Время ( t ) учитывается в уравнении запуска, поскольку запуск процесса может варьироваться от минут или часов до дней.

Требования к эксплуатации обычно основаны на стандартном периоде времени в один час ( т = 1). Если продолжительность цикла и потребность в тепловой энергии не совпадают с часовыми интервалами, их следует пересчитать на почасовую основу.

Püschner — Microwave Power Systems

Основные элементы для производства тепла в объеме

Существенными элементами для генерации тепла в объеме являются напряженность электрического поля
микроволновое поле, частота и диэлектрические свойства материала, представленные его рассеянием микроволновой мощности (уравнение (1)).

P´´´ = объемная плотность энергии, измеренная в Вт / м 3
f = рабочая частота, измеренная в герцах
ε o = диэлектрическая проницаемость свободного пространства = 8.85 x 10 -12 AS / Vm
ε r´´ = коэффициент диэлектрических потерь = мнимая часть комплексной диэлектрической проницаемости
Ε = напряженность электрического поля, измеренная в В / м (эффективное значение)

Коэффициент потерь зависит как от частоты, так и от температуры.

Как правило, можно сказать: чем выше коэффициент потерь вещества, тем лучше оно может быть.
нагревают в микроволновом поле. Вода и все водные вещества обладают высоким коэффициентом потерь и, следовательно,
очень хорошо поглощают высокочастотную энергию и микроволновую энергию.В зависимости от их абсорбции
поведение по отношению к микроволновому излучению, материалы можно разделить на три группы:

  • поглотители, например вода (ε r ’’ = 12 при 25 ° C), водные вещества
    (практически все продукты питания), пластмассы разные
  • прозрачных пленок, например фарфоровое кварцевое стекло (ε r ’’ = 0,0023), тефлон
  • отражатели, например металл, графит

Вплоть до коэффициента потерь около ε r ’’ = 0.01 вещества все еще можно нагревать в микроволновом поле. Если коэффициент потерь ниже этого значения, все еще может существовать возможность смешивания добавок с более высокими коэффициентами потерь, которые, однако, не должны изменять желаемые свойства вещества.

Для специальных применений в нагретых материалах может создаваться исключительно высокая напряженность поля после выполнения определенных процедур оптимизации.

Если коэффициент потерь вещества слишком сильно изменяется в зависимости от температуры, это может привести к неравномерному нагреву.

Например, при оттаивании замороженного материала оттаявшие части поглощают микроволны более интенсивно, чем замороженные участки.

Следующий пример иллюстрирует использование уравнения (1) с типичными входными значениями для указания значений плотности мощности, которые обычно встречаются в практической работе. Колбу, наполненную водой (температура 50 ° Цельсия, ε r ’’ = 5,1), помещают в термокамеру и подвергают воздействию средней напряженности поля 2 кВ / м. Здесь плотность рассеиваемой мощности в воде составит примерно 2800 кВт / м 3 = 2.8 Вт / см 3 при 2450 МГц.

Следовательно, происходит нагрев воды согласно

Распределение напряженности поля в термокамере, то есть напряженность поля как функция пространственных координат, зависит от используемого микроволнового генератора.
качество, количество и расположение участков СВЧ-связи, геометрия камеры, геометрия и физические свойства (ε r ’’)
нагреваемого материала и характеристик отражения окружающих металлических стен.

В области исследований и разработок были предприняты попытки предсказать распределение напряженности поля с помощью численных процедур. Однако это начинание
оказывается довольно трудным, поскольку явления преломления и дифракции возникают, когда электромагнитные волны проникают в материал. В зависимости от геометрической формы
Концентрация мощности может происходить в углах и на краях, а также в объеме отдельных внутренних областей (блики линз).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *