Õhuküttesüsteemid. Kütteõhkkond Õhuküte sõltub

Aerodünaamiline soojendus

õhu või muu gaasi suurel kiirusel liikuvate kehade kuumutamine. A. n. - selle tagajärg, et keha läheduses ründavad õhumolekulid on keha lähedal pärsitud.

Kui lend viiakse läbi põllukultuuride ülehelikiirusel, toimub pidurdamine peamiselt lööklaine korral (vt lööklaine) , ilmuvad keha ette. Õhumolekulide edasine aeglustamine toimub otse keha kõige pinnal, in piirkiht (vt Piirkiht). Õhumolekulide aeglustumisel suureneb nende soojusenergia, st gaasi temperatuur liikuva keha pinna lähedal tõuseb maksimaalsele temperatuurile, milleni gaas võib liikuva keha läheduses kuumeneda, on lähedane nn. pidurdustemperatuur:

T 0 = T n + v 2 / 2c p,

kus T n - sissetuleva õhu temperatuur, v - keha lennukiirus, c lk - gaasi erisoojus püsival rõhul. Näiteks kui ülehelikiirusega lennuk lendab helikiiruse kolmekordse kiirusega (umbes 1 km) km / sek) on aeglustustemperatuur umbes 400 ° C ja kui kosmoselaev siseneb Maa atmosfääri esimese kosmosekiirusega (8,1) km / sek) stagnatsioonitemperatuur ulatub 8000 ° C-ni. Kui esimesel juhul jõuab lennuki naha temperatuur piisavalt pika lennu ajal stagnatsioonitemperatuuri lähedale väärtusteni, siis teisel juhul hakkab kosmoselaeva pind paratamatult varisema, kuna materjalid ei suuda selliseid kõrgeid temperatuure taluda.

Kuumus kantakse kõrgendatud temperatuuriga gaasi piirkondadest liikuvasse keha ja A. n. A. n on kahte vormi. - konvektiivne ja kiirgus. Konvektiivne kuumutamine on soojuse ülekandumise piirkihi välimisest, "kuumast" osast keha pinnale. Konvektiivne soojusvoog määratakse kvantitatiivselt suhte põhjal

q k \u003d a(T e -T w),

kus T e - tasakaalutemperatuur (piirav temperatuur, milleni keha pinda saab kuumutada, kui energiat ei eemaldata), T w - pinna tegelik temperatuur, a - konvektiivse soojusülekande koefitsient, mis sõltub lennu kiirusest ja kõrgusest, kere kujust ja suurusest, aga ka muudest teguritest. Tasakaalu temperatuur on lähedane paigalseisu temperatuurile. Koefitsiendi sõltuvuse tüüp ja loetletud parameetrite hulgast määratakse voolurežiimi järgi piirkihis (laminaarne või turbulentne). Turbulentse voolu korral muutub konvektiivne kuumutamine intensiivsemaks. See on tingitud asjaolust, et lisaks molekulaarsele soojusjuhtivusele hakkavad energiakiirusel olulist rolli mängima ka piirkihi turbulentsed kiiruse pulsatsioonid.

Lennukiiruse suurenemisega tõuseb õhutemperatuur lööklaine taga ja piirkihis, mille tulemuseks on dissotsiatsioon ja ionisatsioon molekulid. Saadud aatomid, ioonid ja elektronid hajuvad külmemasse piirkonda - keha pinnale. Toimub vastupidine reaktsioon (rekombinatsioon) , toimub soojuse eraldumisega. See annab täiendava panuse konvektiivsesse A. n.

Kui lennukiirus on jõudnud umbes 5000 km / h m / sek lööklaine taga olev temperatuur jõuab väärtuseni, mille juures gaas hakkab kiirgama. Energia kiirgusliku siirde tõttu kõrgendatud temperatuuriga aladest keha pinnale toimub radiatsiooni kuumutamine. Sel juhul mängib kõige suuremat rolli kiirgus spektri nähtavates ja ultraviolettkiirguses. Lennates Maa atmosfääris kiirustega, mis on väiksemad kui esimene kosmiline kiirus (8.1 km / sek) radiatiivne küte on konvektiivsega võrreldes väike. Teisel kosmilisel kiirusel (11,2 km / sek) nende väärtused lähenevad ja lennukiirusel 13-15 km / sek ja kõrgem, mis vastab tagasipöördumisele Maale pärast lende teistele planeetidele, annab peamise panuse radiatsiooni kuumutamine.

A. n. Eriti oluline roll. mängib, kui kosmoseaparaadid (näiteks "Vostok", "Voskhod", "Soyuz") naasevad Maa atmosfääri. A. n. kosmoseaparaadid on varustatud spetsiaalsete termiliste kaitsesüsteemidega (vt. Termokaitse).

Lit .: Soojusülekande alused lennunduses ja raketitehnoloogias, M., 1960; Dorrens W.H., hüpersooniline viskoosne gaasivoog, trans. inglise keelest, M., 1966; Zel'dovich Ya.B., Raizer Yu.P., lööklainete ja kõrge temperatuuriga hüdrodünaamiliste nähtuste füüsika, 2. trükk, Moskva, 1966.

N. A. Anfimov.

Suur Nõukogude Entsüklopeedia. - M .: Nõukogude entsüklopeedia. 1969-1978 .

Vaadake, mis on "aerodünaamiline soojendus" teistes sõnaraamatutes:

Õhus või muudes gaasides suurel kiirusel liikuvate kehade kuumutamine. A. n. tagajärg asjaolule, et keha ründavad õhumolekulid aeglustatakse keha lähedal. Kui lend viiakse läbi ülehelisheliga. kiirus, pidurdamine toimub peamiselt šokis ... Füüsiline entsüklopeedia

Õhus (gaasis) suurel kiirusel liikuva keha kuumutamine. Märgatavat aerodünaamilist kuumutamist täheldatakse, kui keha liigub ülehelikiirusel (näiteks mandritevahelise vahepea korral) ballistilised raketid) EdwART. …… Meresõnastik

aerodünaamiline soojendus - Kere pinna kuumutamine gaasivoolus, liikudes gaasilises keskkonnas suure kiirusega konvektiivse ja hüpersoonkiiruse ning radiatsiooni soojusvahetuse korral piir- või löögikihis oleva gaasikeskkonnaga. [GOST 26883 ... ... Tehnilise tõlgi juhend

Õhus või muus gaasis suurel kiirusel liikuva keha temperatuuri tõus. Aerodünaamiline kuumutamine on keha pinna lähedal asuvate gaasimolekulide aeglustumise tagajärg. Niisiis, kui kosmoselaev siseneb Maa atmosfääri kiirusega 7,9 km / s ... entsüklopeediline sõnaraamat

aerodünaamiline soojendus - aerodinaminis įšilimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kūnų, juodosios dujose (maagi) dideliu greičiu, naudojamos įšilimas. atitikmenys: angl. aerodünaamiline soojendus vok. aerodynamische Aufheizung, f rus. aerodünaamiline soojendus, m pranc. …… Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas - õhus või muudes gaasides suurel kiirusel liikuva keha temperatuuri tõus. A. ja. kehapinna lähedal asuvate gaasimolekulide aeglustumise tulemus. Niisiis, kosmose sissepääsu juures. kosmoselaev Maa atmosfääri kiirusega 7,9 km / s, õhukiirus maa peal ... Loodusteadus. entsüklopeediline sõnaraamat

Raketi struktuuri aerodünaamiline kuumutamine - raketi pinna kuumutamine selle liikumise ajal atmosfääri tihedates kihtides suure kiirusega. A.N. - selle tagajärg, et raketti ründavad õhumolekulid aeglustuvad tema keha lähedal. Sel juhul toimub kineetilise energia üleminek ... Strateegiliste raketivägede entsüklopeedia

Concorde Concorde lennujaamas ... Vikipeedia

Pidage meeles

• Millist seadet kasutatakse õhutemperatuuri mõõtmiseks? Mis tüüpi Maa pöörlemist te teate? Miks on Maal päev ja öö vaheldumisi?

Kuidas maapind ja atmosfäär soojenevad. Päike kiirgab tohutult energiat. Atmosfäär laseb maapinnale jõuda vaid pooltel päikesekiirtest. Mõni neist peegeldub, osa neelab pilved, gaasid ja tolmuosakesed (joonis 83).

Joonis: 83. Maale siseneva päikeseenergia tarbimine

Päikesekiirtest läbi liikudes neelab atmosfäär vaevalt. Maa pind kuumeneb ja muutub ise soojusallikaks. Just tema soojendab atmosfääriõhk... Seetõttu on maapinnal troposfääri õhk soojem kui kõrgusel. Iga kilomeetri kohta ülespoole ronides langeb õhutemperatuur 6 "C. Kõrgel mägedes madala temperatuuri tõttu ei sula kuhjunud lumi isegi suvel. Temperatuur troposfääris muutub mitte ainult kõrgusega, vaid ka teatud ajaperioodidel: päevades, aastatel.

Õhukütte erinevused päeval ja aastal. Pärastlõunal valgustavad päikesekiired maapind soojendage seda ja õhk soojeneb sellest. Öösel päikeseenergia vool peatub ja pind jahtub õhu käes järk-järgult.

Päike tõuseb keskpäeval horisondi kohal kõige kõrgemale. Sel ajal tuleb kõige rohkem päikeseenergiat. Kõrgeimat temperatuuri täheldatakse siiski 2-3 tundi pärast keskpäeva, kuna soojuse kandmine Maa pinnalt troposfääri võtab aega. Kõige külmem temperatuur on enne päikesetõusu.

Õhutemperatuur muutub ka vastavalt aastaaegadele. Te juba teate, et Maa liigub ümber Päikese orbiidil ja Maa telg on pidevalt orbitaaltasapinnale kallutatud. Seetõttu langevad aasta jooksul samal alal päikesekiired pinnale erineval viisil.

Kui kiirte langemisnurk on vertikaalsem, saab pind rohkem päikeseenergiat, õhutemperatuur tõuseb ja algab suvi (joonis 84).

Joonis: 84. Päikesekiirte langus maapinnal 22. juuni ja 22. detsembri keskpäeval

Kui päikesekiiri rohkem kallutatakse, soojeneb pind pisut. Õhutemperatuur sel ajal langeb ja saabub talv. Põhjapoolkera kõige soojem kuu on juuli, samal ajal kui kõige külmem kuu on jaanuar. Lõunapoolkeral on olukord vastupidine: aasta külmem kuu on juuli ja kõige soojem on jaanuar.

Jooniselt määrake, kuidas 22. juuni ja 22. detsembri päikesevalguse langemisnurk erineb paralleelidega 23,5 ° N. sh. ja y. w .; paralleelidega 66,5 ° N sh. ja y. sh.

Mõelge, miks kõige soojemad ja külmemad kuud pole juuni ja detsember, kui päikesekiirtel on kõige suurem ja väikseim langemisnurk maapinnal.

Joonis: 85. Maa keskmine õhutemperatuur aastas

Temperatuuri muutuste indikaatorid. Temperatuuri muutuste üldiste mustrite tuvastamiseks kasutage keskmiste temperatuuride indikaatorit: keskmine päevane, keskmine kuu, aasta keskmine (joonis 85). Näiteks päeva keskmise temperatuuri arvutamiseks päeva jooksul mõõdetakse temperatuur mitu korda, need näitajad summeeritakse ja saadud summa jagatakse mõõtmiste arvuga.

Määratlege:

• ööpäevane keskmine temperatuur nelja mõõtmise kohta päevas: -8 ° С, -4 ° С, + 3 ° С, + 1 ° С;
• moskva aasta keskmine temperatuur, kasutades tabeli andmeid.

Tabel 4

Temperatuuri muutuse määramisel märgitakse tavaliselt selle kõrgeim ja madalaim väärtus.

Erinevust kõrgeima ja madalaima näidu vahel nimetatakse temperatuurivahemikuks.

Amplituudi saab määrata päeva (päeva amplituud), kuu, aasta kohta. Näiteks kui kõrgeim temperatuur päevas on + 20 ° C ja madalaim + 8 ° C, siis on päevane amplituud 12 ° C (joonis 86).

Joonis: 86. Päevane temperatuurivahemik

Tehke kindlaks, mitu kraadi on aastane amplituud Krasnojarskis suurem kui Peterburis, kui keskmine temperatuur Juulis Krasnojarskis + 19 ° С ja jaanuaris -17 ° С; Peterburis vastavalt + 18 ° С ja -8 ° С.

Kaartidel peegeldub keskmiste temperatuuride jaotus isotermide abil.

Isotermid on read, mis ühendavad teatud aja jooksul sama keskmise õhutemperatuuriga punkte.

Tavaliselt kuvatakse aasta kõige soojemate ja külmemate kuude, st juuli ja jaanuari isotermid.

Küsimused ja ülesanded

1. Kuidas atmosfääri õhk soojeneb?
2. Kuidas õhutemperatuur päeva jooksul muutub?
3. Mis määrab Maa pinna kuumutamise erinevuse aasta jooksul?

- seadmed õhu soojendamiseks sissepuhkeventilatsioonisüsteemides, kliimaseadmetes, õhuküttega, samuti kuivatusseadmetes.

Jahutusvedeliku tüübi järgi võivad küttekehad olla tule, vesi, aur ja elektrilised .

Praegu on kõige levinumad vee- ja aurusoojendid, mis on jaotatud sileda toruga ja soonikkoes; viimased omakorda jagunevad lamellideks ja spiraalhaavadeks.

Seal on ühesuunalised ja mitmepoolsed kütteseadmed. Ühekäigul liigub jahutusvedelik torude kaudu ühes suunas ja mitmekäigulisel korral muudab see kollektorikatetes vaheseinte olemasolu tõttu mitu korda liikumissuunda (joonis XII.1).

Küttekehasid on kahel mudelil: keskmine (C) ja suur (B).

Õhu soojendamiseks kasutatav soojuse kulu määratakse järgmise valemi abil:

kus Q "- soojuse tarbimine õhu soojendamiseks, kJ / h (kcal / h); Q- sama, W; 0,278 - teisendustegur kJ / h väärtuseks W; G- kuumutatud õhu massikogus, kg / h, võrdne Lp [siin L- kuumutatud õhu mahtkogus, m 3 / h; p - õhutihedus (temperatuuril 5 ° C) t K),kg / m 3]; alates- õhu spetsiifiline soojusmaht, võrdne 1 kJ / (kg-K); t to - õhutemperatuur pärast küttekeha, ° С; t n- õhutemperatuur enne kerist, ° С.

Esimese soojendusastme küttekehade temperatuur on tn võrdne välisõhu temperatuuriga.

Liigniiskuse, soojuse ja gaaside vastu võitlemiseks kavandatud üldventilatsiooni kavandamisel võetakse välisõhu temperatuur võrduna arvutatud ventilatsiooniga (A-kategooria kliimaparameetrid), mille maksimaalne lubatud kontsentratsioon on üle 100 mg / m3. Gaaside vastu võitlemiseks kavandatud üldventilatsiooni kavandamisel, mille MPC on väiksem kui 100 mg / m3, samuti varustusventilatsiooni kavandamisel kohaliku imemise, protsessikupu või õhutranspordisüsteemi kaudu eemaldatud õhu kompenseerimiseks võetakse välisõhu temperatuur võrdseks arvutatud välistemperatuuriga. temperatuur tn kütte projekteerimisel (B-kategooria kliimaparameetrid).

Sissepuhutav temperatuur temperatuuril võrdne temperatuur siseõhu tВ antud toa jaoks. Soojuse ülejäägi korral tarnitakse sissepuhkeõhku madalama temperatuuriga (5-8 ° C). Sissepuhkeõhku, mille temperatuur on alla 10 ° C, ei soovitata ruumi viia isegi siis, kui külmetuse tõenäosus põhjustab märkimisväärset soojuse tekkimist. Erand tehakse spetsiaalsete anemostaatite kasutamisel.

Õhuküttekehade küttepinna nõutav pindala Fк m2 määratakse järgmise valemi abil:

kus Q- soojuse tarbimine õhu soojendamiseks, W (kcal / h); TO- küttekeha soojusülekandetegur, W / (m 2 -K) [kcal / (h-m 2 - ° C)]; t tähendab T. - jahutusvedeliku keskmine temperatuur, 0 С; t av. - küttekeha läbiva kuumutatud õhu keskmine temperatuur, ° C, võrdne (t n + t k) / 2.

Kui soojuskandjaks on aur, siis on soojuskandja keskmine temperatuur tav.T. võrdne küllastumistemperatuuriga vastava aururõhu juures.

Vee jaoks temperatuur temperatuur tav.T. defineeritud kui sooja ja tagasivoolu vee temperatuuri aritmeetiline keskmine:

Ohutustegur 1,1–1,2 võtab arvesse kanalite õhu jahutamisel tekkivaid soojuskadusid.

Küttekehade soojusülekandetegur K sõltub soojuskandja tüübist, läbi kerise läbiva õhu liikumise masskiirusest vp, geomeetrilistest mõõtmetest ja disainifunktsioonid küttekehad, vee liikumise kiirus läbi küttekeha torude.

Massi kiirus on õhu mass, kg, mis läbib õhksoojendi vaba lõigu 1 s jooksul läbi 1 m2. Massi kiirus vp, kg / (cm2) määratakse valemiga

Kütteseadmete mudel, kaubamärk ja arv valitakse vaba ristlõike fL ja küttepinna FK alusel. Pärast õhukütteseadmete valimist täpsustatakse õhu massi kiirus vastavalt antud mudeli õhuvoolu pindala tegelikule pinnale fD:

kus A, A 1, n, n 1 ja t- koefitsiendid ja eksponendid sõltuvalt küttekeha konstruktsioonist

Vee liikumise kiirus kütteseadme torudes ω, m / s, määratakse järgmise valemi abil:

kus Q "on õhu soojendamiseks kasutatav soojuse tarbimine, kJ / h (kcal / h); pw on vee tihedus, mis on võrdne 1000 kg / m3, sv on vee erisoojusvõimsus, mis on võrdne 4,19 kJ / (kg-K); fTP on jahutusvedeliku läbipääsu avatud ala, m2, tg on sooja vee temperatuur toitetorus, ° С; t 0 on tagasivooluvee temperatuur, 0С.

Kütteseadmete soojusülekannet mõjutab torustiku skeem. Torujuhtmete ühendamiseks mõeldud paralleelse vooluringiga läbib eraldi küttekeha ainult osa jahutusvedelikust ja järjestikuse vooluringiga läbib jahutusvedeliku kogu vool läbi iga kütteseadme.

Õhuküttekehade vastupidavust õhu läbimisele p, Pa väljendatakse järgmise valemiga:

kus B ja z on koefitsiendid ja eksponentsid, mis sõltuvad küttekeha konstruktsioonist.

Järjestikku paiknevate küttekehade takistus on võrdne:

kus m on järjestikku paiknevate kütteseadmete arv. Arvestus lõpeb kütteseadmete soojusvõimsuse (soojusülekande) kontrollimisega valemi järgi

kus QK - küttekehade soojusülekanne, W (kcal / h); QK - sama, kJ / h, 3,6 - W teisendustegur kJ / h-ks FK - kütteseadmete küttepind, m2, seda tüüpi kütteseadmete arvutamisel; K on küttekehade soojusülekandetegur, W / (m2-K) [kcal / (h-m2- ° C)]; tср.в - küttekeha läbiva kuumutatud õhu keskmine temperatuur, ° С; tcr. Т on jahutusvedeliku keskmine temperatuur, ° С.

Õhuküttekehade valimisel võetakse küttepinna arvutatud pinna marginaal vahemikus 15 - 20%, õhu läbipääsu takistuseks - 10% ja veeliikumise takistuseks - 20%.

Inimkond tunneb väheseid energialiike - mehaanilist energiat (kineetiline ja potentsiaalne), sisemist energiat (termilist), väljaenergiat (gravitatsioonilist, elektromagnetilist ja tuumaenergiat), keemilist. Eraldi tasub esile tuua plahvatuse energiat, ...

Vaakumi energia ja eksisteerib endiselt ainult teoorias - tume energia. Käesolevas artiklis, pealkirja "Soojustehnika" esimesena, proovin lihtsas ja juurdepääsetavas keeles, kasutades praktiline näide, räägime inimeste elus kõige olulisemast energiavormist - umbes soojusenergia ja tema õigeaegse sünnituse kohta soojusmahtuvus.

Mõni sõna soojustehnika kui soojusenergia saamise, edastamise ja kasutamise teaduse haru mõistmiseks. Kaasaegne soojustehnika on välja kujunenud üldisest termodünaamikast, mis on omakorda üks füüsika harudest. Termodünaamika on sõna otseses mõttes "soe" pluss "võimsus". Seega on termodünaamika süsteemi "temperatuuri muutmise" teadus.

Mõju süsteemile väljastpoolt, milles selle sisemine energia muutub, võib olla soojusülekande tagajärg. Soojusenergia, mille süsteem sellise keskkonnaga interaktsiooni tagajärjel omandab või kaotab, nimetatakse soojahulk ja seda mõõdetakse SI ühikutes džaulides.

Kui te ei ole kütteinsener ja ei tegele iga päev soojustehnika küsimustega, siis on nendega silmitsi seistes mõnikord keeruline neid kiiresti mõista. Ilma kogemusteta on raske ette kujutada isegi soojuse ja soojusenergia soovitud väärtuste mõõtmeid. Kui palju džaulides energiat on vaja 1000 kuupmeetri õhu soojendamiseks temperatuuril -37˚С kuni + 18˚С? .. Kui suur on soojusallika võimsus selle tegemiseks 1 tunniga? "Mitte kõik insenerid. Mõnikord mäletavad spetsialistid isegi valemeid, kuid ainult vähesed saavad neid praktikas rakendada!

Pärast selle artikli lugemist lõpuni saate hõlpsalt lahendada mitmesuguste materjalide kuumutamise ja jahutamisega seotud tegelikke tööstuslikke ja majapidamistöid. Soojusülekandeprotsesside füüsikalise olemuse mõistmine ja lihtsate põhivormelite tundmine on soojustehnika teadmiste alustala peamised alustalad!

Soojuse hulk erinevates füüsikalistes protsessides.

Enamik tuntud ained võivad olla tahkes, vedelas, gaasilises või plasma olekus erinevatel temperatuuridel ja rõhul. Üleminek ühest liitmise olekust teise toimub konstantsel temperatuuril (eeldusel, et rõhk ja muud parameetrid ei muutu keskkond) ja sellega kaasneb soojusenergia neeldumine või eraldumine. Hoolimata asjaolust, et 99% Universumi ainest on vereplasmas, ei võta me selles artiklis seda agregatsiooni olekut arvesse.

Vaatleme joonisel näidatud graafikut. See näitab aine temperatuuri sõltuvust T soojushulga kohta Q , viidud teatud suletud süsteemi, mis sisaldab teatud massi konkreetset ainet.

1. Tahke keha temperatuuriga T1 , soojendage temperatuurini Tm , kulutades sellele protsessile soojusenergiat, mis on võrdne Q1 .

2. Järgmisena algab sulamisprotsess, mis toimub püsival temperatuuril TPL (sulamispunkt). Tahke aine kogu massi sulatamiseks on vaja kulutada soojusenergiat koguses Q2 - Q1 .

3. Seejärel kuumutatakse tahke aine sulamisel tekkiv vedelik keemistemperatuurini (gaasi moodustumine) Tkp , kulutades sellele soojuskogusele, mis on võrdne Q3-Q2 .

4. Nüüd pidevas keemistemperatuuris Tkp vedelik keeb ja aurustub, muutudes gaasiks. Kogu vedeliku massi gaasiks muundamiseks on vaja kulutada soojusenergia koguses Q4-Q3.

5. Viimasel etapil kuumutatakse gaasi temperatuurist Tkp teatud temperatuurini T2 ... Sel juhul maksab soojuskogus Q5-Q4 ... (Kui kuumutame gaasi ionisatsioonitemperatuurini, muutub gaas plasmaks.)

Seega kuumutatakse algne tahke aine temperatuurist T1 temperatuurini T2 oleme soojusenergiat kulutanud koguses Q5 , kandes ainet läbi kolme liitmise oleku.

Vastupidises suunas liikudes eemaldame ainest sama palju soojust. Q5, mis läbib temperatuuril kondenseerumise, kristallumise ja jahutamise etappe T2 temperatuurini T1 ... Muidugi, me kaalume suletud süsteemi ilma energiakadu väliskeskkonda.

Pange tähele, et üleminek tahkest olekust gaasilises olekus on võimalik, vedelikfaasist mööda minnes. Sellist protsessi nimetatakse sublimatsiooniks ja vastupidist protsessi subublimatsiooniks.

Niisiis, nad mõistsid, et aine agregatsiooni olekute vahelisi üleminekuprotsesse iseloomustab energiatarbimine püsival temperatuuril. Kui ainet kuumutatakse püsivas agregatsiooni olekus, tõuseb temperatuur ja kulub ka soojusenergiat.

Soojusülekande peamised valemid.

Valemid on väga lihtsad.

Soojuse kogus Q J arvutatakse valemiga:

1. Soojuse tarbimise poolelt, see tähendab koormuse poolelt:

1.1. Kuumutamisel (jahutamisel):

Q = m * c * (T2-T1)

m – aine mass (kg)

alates -aine erisoojus, J / (kg * K)

1.2. Sulamisel (külmumisel):

Q = m * λ

λ – aine sulamis- ja kristalliseerumissoojus (J / kg)

1.3. Keetmine, aurustumine (kondenseerumine):

Q = m * r

r – gaasi moodustumise ja aine kondenseerumise erisoojus (J / kg)

2. Soojuse tootmise poolelt, see tähendab allika poolelt:

2.1. Kütuse põlemisel:

Q = m * q

q – kütuse põlemise erisoojus (J / kg)

2.2. Elektrienergia muundamisel soojusenergiaks (Joule-Lenzi seadus):

Q \u003d t * I * U \u003d t * R * I ^ 2 \u003d (t / R)* U ^ 2

t – aeg s

Mina – efektiivvool A

U – tegelik pinge väärtus V

R – koormustakistus oomides

Me järeldame, et soojushulk on kõigi faasimuundumiste korral otseselt proportsionaalne aine massiga ja kuumutamisel on see lisaks otseselt proportsionaalne temperatuuride erinevusega. Proportsionaalsuse koefitsiendid ( c , λ , r , q ) igal ainel on oma väärtused ja need on kindlaks määratud empiiriliselt (võetud teatmeteostest).

Soojusvõimsus N W-s on süsteemi teatud aja jooksul üle kantud soojushulk:

N \u003d Q / t

Mida kiiremini tahame keha teatud temperatuurini kuumutada, seda rohkem peaks soojusenergiaallikas olema - kõik on loogiline.

Rakendatud probleemi arvutamine Excelis.

Elus on sageli vaja teha kiire kalkulatsioon, et mõista, kas on mõttekas jätkata teema uurimist, projekti tegemist ja üksikasjalikke täpseid töömahukat arvutust. Kui olete mõne minuti jooksul teinud arvutuse isegi täpsusega ± 30%, saate teha olulise juhtimisotsuse, mis on 100 korda odavam ja 1000 korda operatiivsem ning selle tulemusel 100 000 korda tõhusam kui nädala jooksul täpse arvutuse tegemine, vastasel juhul ja kuu, grupp kalleid spetsialiste ...

Probleemi tingimused:

Valtsitud metalli valmistamise töökoja ruumides mõõtmetega 24m x 15m x 7m impordime tänavalaost metalltooteid koguses 3 tonni. Valtsitud metallil on jää kogukaaluga 20 kg. Tänaval -37˚С. Kui palju soojust on vaja metalli soojendamiseks temperatuurini + 18˚С; soojendage jää, sulatage see ja soojendage vett temperatuurini + 18˚С; soojendage ruumis kogu õhu mahtu, eeldades, et küte oli enne täielikult välja lülitatud? Mis võimsus peaks küttesüsteemil olema, kui kõik ülaltoodud tuleb teha ühe tunniga? (Väga karmid ja peaaegu ebareaalsed tingimused - eriti kui tegemist on õhuga!)

Teeme arvutuse programmisMS Excel või programmisOOo arvutatud.

Lahtrite ja fondide värvivormingute kohta vaata lehte "".

Algandmed:

1. Kirjutame ainete nimed:

lahtrisse D3: Teras

lahtrisse E3: Jää

lahtrisse F3: Jäävesi

lahtrisse G3: Vesi

lahtrisse G3: Õhk

2. Sisestame protsesside nimed:

rakkudesse D4, E4, G4, G4: kuumus

lahtrisse F4: sulavad

3. Ainete eriline soojus c ühikutes J / (kg * K) kirjutame vastavalt terase, jää, vee ja õhu kohta

lahtrisse D5: 460

lahtrisse E5: 2110

lahtrisse G5: 4190

lahtrisse H5: 1005

4. Jää sulamise erisoojus λ J / kg sisestame

lahtrisse F6: 330000

5. Ainete mass m kg-des sisestame vastavalt terase ja jää

lahtrisse D7: 3000

lahtrisse E7: 20

Kuna jää muutudes veeks mass ei muutu, siis

rakkudes F7 ja G7: \u003d E7 =20

Õhumassi leiame ruumi mahu korrutise tiheduse järgi

lahtris H7: \u003d 24 * 15 * 7 * 1,23 =3100

6. Töötlemise aeg t minutites kirjutame terase kohta ainult üks kord

lahtrisse D8: 60

Jää kuumutamise, selle sulatamise ja sellest tuleneva vee kuumutamise ajaväärtused arvutatakse selle põhjal, et kõik need kolm protsessi peavad olema lõpule viidud summaks sama aja jooksul, mis on ette nähtud metalli kuumutamiseks. Loeme vastavalt

lahtris E8: \u003d E12 / (($ E $ 12 + $ F $ 12 + $ G $ 12) / D8) =9,7

lahtris F8: \u003d F12 / (($ E $ 12 + $ F $ 12 + $ G $ 12) / D8) =41,0

lahtris G8: \u003d G12 / (($ E $ 12 + $ F $ 12 + $ G $ 12) / D8) =9,4

Ka õhk peab samal määratud ajal soojenema, lugege

lahtris H8: \u003d D8 =60,0

7. Kõigi ainete algtemperatuur T1 sisse ˚C siseneme

lahtrisse D9: -37

lahtrisse E9: -37

lahtrisse F9: 0

lahtrisse G9: 0

lahtrisse H9: -37

8. Kõigi ainete lõplik temperatuur T2 sisse ˚C siseneme

lahtrisse D10: 18

lahtrisse E10: 0

lahtrisse F10: 0

lahtrisse G10: 18

lahtrisse H10: 18

Arvan, et klausleid 7 ja 8 ei tohiks tekitada.

Arvutustulemused:

9. Soojuse kogus Q KJ-des, mida on vaja iga arvutatud protsessi jaoks

terase kuumutamiseks lahtris D12: \u003d D7 * D5 * (D10-D9) / 1000 =75900

jää kuumutamiseks sektsioonis E12: \u003d E7 * E5 * (E10-E9) / 1000 = 1561

jää sulatamiseks rakus F12: \u003d F7 * F6 / 1000 = 6600

vee soojendamiseks lahtris G12: \u003d G7 * G5 * (G10-G9) / 1000 = 1508

õhu soojendamiseks kambris H12: \u003d H7 * H5 * (H10-H9) / 1000 = 171330

Kõikide protsesside jaoks vajalik soojusenergia kogus loetakse

ühendatud rakus D13E13F13G13H13: \u003d SUM (D12: H12) = 256900

Lahtrites D14, E14, F14, G14, H14 ja kombineeritud lahtris D15E15F15G15H15 antakse soojushulk kaare mõõtühikus - Gcal (gigakalorites).

10. Soojusvõimsus N Arvutatakse iga protsessi jaoks vajalik kilovattides (kW)

terase kuumutamiseks lahtris D16: \u003d D12 / (D8 * 60) =21,083

jää kuumutamiseks lahtris E16: \u003d E12 / (E8 * 60) = 2,686

jää sulatamiseks lahtris F16: \u003d F12 / (F8 * 60) = 2,686

vee soojendamiseks lahtris G16: \u003d G12 / (G8 * 60) = 2,686

õhu soojendamiseks kambris H16: \u003d H12 / (H8 * 60) = 47,592

Kõigi protsesside õigeaegseks lõpuleviimiseks vajalik kogu soojusvõimsus t arvutatud

ühendatud lahtris D17E17F17G17H17: \u003d D13 / (D8 * 60) = 71,361

Lahtrites D18, E18, F18, G18, H18 ja kombineeritud lahtris D19E19F19G19H19 antakse soojusvõimsus kaare mõõtühikus - Gcal tunnis.

See lõpetab arvutuse Excelis.

Järeldused:

Pange tähele, et õhu soojendamine nõuab rohkem kui kaks korda rohkem energiat kui sama terase massi kuumutamine.

Vee soojendamisel on energiakulu kaks korda suurem kui jää kuumutamisel. Sulamisprotsess kulutab mitu korda rohkem energiat kui kuumutusprotsess (väikese temperatuurierinevusega).

Küttevesi tarbib kümme korda rohkem soojusenergiat kui terase kuumutamine ja neli korda rohkem kui õhu soojendamine.

Sest saamine teave uute artiklite avaldamise kohta ja eest tööprogrammide failide allalaadimine palun tellida teadaanded artikli lõpus asuvas aknas või lehe ülaosas asuvas aknas.

Pärast oma e-posti aadressi sisestamist ja klikkimist nupul „Saada artiklite teadaanded” ÄRA UNUSTA KINNITAGE ESITAGE klõpsates linki kirjas, mis jõuab kohe teie juurde määratud e-posti aadressile (mõnikord - kausta) « Spämm » )!

Meenutasime mõisteid "soojuse kogus" ja "soojusvõimsus", kaalusime soojusülekande põhilisi valemeid ja analüüsisime praktilist näidet. Loodan, et minu keel oli lihtne, selge ja huvitav.

Ma ootan artikli kohta küsimusi ja kommentaare!

ma palun AUSTAMINE autori töö allalaaditav fail PÄRAST KIRJASTAMIST artiklite teadaannete jaoks.