Z kterého závisí ohřev vzduchu. O Teplotní energii Jednoduchý jazyk! Kombinované systémy vytápění vzduchu

Studie prováděné na přelomu 1940-1950s umožnilo vyvinout řadu aerodynamických a technologických řešení, která zajišťují bezpečné překonání zvukové bariéry pro sériové letadlo. Pak se zdálo, že dobytí zvukové bariéry vytváří neomezené možnosti pro další zvýšení rychlosti letu. Doslova v průběhu několika let, asi 30 typů nadzvukových letadel odletělo pryč, z nichž byl zahájen významný počet na hromadnou výrobu.

Rozmanitost používaná řešení vedla k tomu, že mnoho problémů spojených s lety na velkých nadzvukových rychlostech bylo komplexně studováno a vyřešeno. Nové problémy se však setkaly, podstatně složitější než zvuková bariéra. Jsou způsobeny topným designem letadlo Při létání při vysoké rychlosti v hustých vrstvách atmosféry. Tato nová překážka najednou se nazývá tepelná bariéra. Na rozdíl od zvuku nemůže být nová bariéra charakterizována konstantou, podobnou rychlostní rychlostí, protože závisí na obou parametrech letu (rychlost a výšku) a konstrukci kluzáku (konstrukční roztoky a použité materiály) a z leteckého zařízení (vzduchu) Klimatizace, chladicí systém atd. P.). Koncept "tepelné bariéry" zahrnuje nejen problém nebezpečného ohřevu konstrukce, ale také problémy, jako je výměna tepla, pevnostní vlastnosti materiálů, principy designu, klimatizace atd.

Vytápění letadla v letu dochází především ze dvou důvodů: od aerodynamické inhibice průtoku vzduchu a z tepla odvodu instalace motoru. Obě tyto jevy tvoří interakční proces mezi médiem (vzduchem, výfukovým plynem) a zefektivněným pevné tělo (letadlo, motor). Druhý jev je typicky pro všechny letadlo a je spojeno se zvýšením teploty prvků návrhu motoru, které řídí teplo ze vzduchu stlačeného v kompresoru, stejně jako ze spalovacích produktů v komoře a výfukových potrubí. Při létání s vysokými rychlostmi se vyskytuje vnitřní zahřívání letadla také ze vzduchu, který brzdí v letadle před kompresorem. Při létání při nízkých rychlostech má vzduch procházející motorem relativně nízkou teplotu, v důsledku nebezpečného ohřevu prvků designu kluzáku nedochází. Při vysokých rychlostech letu, omezení ohřevu konstrukce kluzáku z horkých motorových prvků je dodáván přídavným chlazením s nízkým teplotním vzduchem. Obvykle se používá vzduchem, přiděleným z přívodu vzduchu za použití vodítka oddělující hraniční vrstvu, jakož i vzduch, zachycený z atmosféry za použití dodatečných příjmů umístěných na povrchu motoru gondoly. Ve dvou-konturových chladicích motorech se také používá vzduch externího (studeného) obvodu.

Úroveň tepelné bariéry pro nadzvukové letadlo je tedy určena vnějším aerodynamickým ohřevem. Intenzita ohřevu povrchu zefektivnil průtok vzduchu závisí na rychlosti letu. Při nízkých rychlostech je toto ohřev tak zanedbatelné, že zvýšení teploty nemusí být zohledněn. Při vysoké rychlosti má proud vzduchu vysokou kinetickou energii, a proto může být zvýšení teploty významné. Jedná se o to stejně a teploty uvnitř letadla, protože vysokorychlostní proud, inhibovaný v přívodu vzduchu a stlačeným v kompresoru motoru, získává tak vysokou teplotu, která není schopna rozlišit teplo z horkých částí motoru.

Zvýšení teploty roviny letadla v důsledku aerodynamického ohřevu je způsobeno viskozitou vzduchu proudícího kolem letadla, stejně jako jeho komprese na předních plochách. Vzhledem ke ztrátě rychlosti částicemi vzduchu v okrajové vrstvě v důsledku viskózního tření dochází teplota celého zjednodušeného povrchu letadla. V důsledku komprese vzduchu se teplota roste, i když jen lokálně (to je hlavně náchylné k nosní části trupu, čelního skla s kabinou posádky a zejména přední hrany křídla a peří), ale často dosahuje Hodnoty, nebezpečné pro návrh. V tomto případě je na některých místech téměř přímý dopad proudění vzduchu s povrchem a úplným dynamickým brzděním. V souladu se zásadou ochrany energie se veškerá kinetická energie průtoku transformuje na tepelnou a tlakovou energii. Vhodné zvýšení teploty je přímo úměrné čtverci průtoku před brzděním (nebo bez vinutí větru, čtverec rychlosti letadla) a nepřímo úměrný výšce letu.

Teoreticky, pokud je tok vytvořen, je počasí mírně a bez mráčku a nepřenáší teplo přes záření, nepronikne teplo dovnitř a teplota kůže je v blízkosti tzv. Adiabatické teploty brzdění. Jeho závislost na počtu Mach (rychlost a výška letu) je uvedena v tabulce. čtyři.

V reálných podmínkách se zvýšení teploty roviny letadla od aerodynamického vytápění, tj. Rozdíl mezi teplotou brzdění a teplotou životního prostředí, to dopadne mírně menší v důsledku výměny tepla s médiem (podle záření), sousední konstrukční prvky atd. Kromě toho, celkový brzdění průtoku se vyskytuje pouze v tzv kritických bodech umístěných na vyčnívajících částech letadla a příliv tepla až po obložení závisí na povaze Hraniční vrstva vzduchu (je intenzivnější pro turbulentní hraniční vrstvu). Významný pokles teploty se také vyskytuje během letů přes mraky, zejména když obsahují kapky supercooled vody a ledové krystalické. Pro tyto letové podmínky se předpokládá, že snížení bodu tání v kritickém bodě ve srovnání s teoretickou teplotou brzdění může dosáhnout ještě 20-40%.

Tabulka 4. Závislost teploty stroje

Celkové zahřívání letadla v letu s nadzvukovými rychlostmi (zejména v nízké výšce) je však někdy tak vysoko, že zvýšení teploty jednotlivých prvků kluzáku a zařízení vede buď na jejich zničení, nebo alespoň na Je třeba změnit režim letu. Například při studiu letadel X-70A v letech ve výškách více než 21, sro M při rychlosti m \u003d 3, teplota vstupních okrajů přívodu vzduchu a přední hrany křídla byla 580 -605 K, a zbytek šití 470-500 K.-komprese teploty prvků návrhu letadla, dokud takové velké hodnoty, je možné plně ocenit skutečnost, že organické sklo se změkčuje při teplotách, organickém skle je změkčen, palivo spotřebované pro zasklení a obvyklé lepidlo ztrácí sílu. Při 400, pevnost duralu je výrazně snížena, s chemickým rozkladem pracovní kapaliny v hydraulickém systému a dojde k zničení těsnění, při 800 k ztrácejí nezbytné mechanické vlastnosti titanové slitiny, při teplotách nad 900 k roztavený hliník a hořčík a ocel měkla. Vzestup teploty také vede ke zničení povlaků, z nichž elenování a chovu mohou být použity k 570 k, nikl-to-650 K a stříbro-až 720 K.

Po vzhledu této nové překážky při zvyšování rychlosti letu začaly studie za účelem odstranění nebo zmírnění jeho následků. Způsoby, jak chránit letadlo z účinků aerodynamických zahřívání jsou určeny faktory, které brání teplotě růstu. Kromě výšky letových a atmosférických podmínek existuje významný dopad na stupeň ohřevu letadla:

- koeficient tepelné vodivosti materiálu obložení;

- velikost povrchu (zejména čelních) letadel; -doba letu.

Z toho vyplývá, že nejjednodušší způsoby, jak snížit ohřev konstrukce, jsou zvýšení letové výšky a omezení na minimum jeho trvání. Tyto metody byly použity v prvních nadzvukových letadlech (zejména v experimentální). Vzhledem k poměrně vysoké tepelné vodivosti a tepelné kapacitě materiálů používaných pro výrobu tepelně namáhaných prvků návrhu letadla, od okamžiku dosažení vysokorychlostní letadla do okamžiku ohřevu jednotlivých konstrukčních prvků k vypočtenému bodu kritický bod, to je obvykle dost velký čas. V letech, které pokračují několik minut (dokonce velké nadmořské výšky), Ničení teploty nejsou dosaženy. Let ve velkých nadmořských výškách se vyskytuje v nízkých teplotách (asi 250 k) a nízké hustoty vzduchu. Výsledkem je, že množství tepla podávaného tokem povrchů letadla je malé a přenos tepla probíhá déle, což výrazně zmírňuje ostrost problému. Podobný výsledek poskytuje omezení rychlosti letadla v nízkých výškách. Například během letu nad zemí stupněm 1600 km / h se duralová pevnost sníží pouze o 2% a zvýšení rychlosti až 2400 km / h vede ke snížení jeho síly až o 75% porovnání s počáteční hodnotou.

Obr. 1.14. Rozložení teploty ve vzduchu kanálku a v motoru letadel Concord pod letem s m \u003d 2,2 (a) a teplota rovinného krytu OH-70A během letu s konstantní rychlostí 3200 km / h (b).

Nicméně, potřeba zajistit bezpečné provozní podmínky v celém rozsahu použitých rychlostech a výšin letu nutí návrhářům, aby hledali vhodné technické prostředky. Vzhledem k tomu, že zahřívání prvků návrhu letadla způsobuje snížení mechanických vlastností materiálů, výskyt tepelně napětí konstrukce, jakož i zhoršení podmínek pro posádku a zařízení, takové technické prostředky používané ve stávající praxi rozděleny do tří skupin. V souladu s tím zahrnují použití 1) tepelně odolných materiálů, 2) konstruktivní roztoky, které poskytují potřebnou tepelnou izolaci a přípustnou deformaci dílů, stejně jako 3) chladicí systémy šavorových kokpit a zařízení kompartmenty.

Na letadlech s maximální rychlostí m \u003d 2,0-1-2.2 jsou široce používány slitiny hliníku (Dural), které se vyznačují relativně vysokou pevností, nízkou hustotou a konzervací pevnostních vlastností s mírným zvýšením teploty. Durálně je obvykle doplněna ocelovými nebo titanovými slitinami, ze kterých jsou části kluzáku prováděny vystaveny největšímu mechanickému nebo tepelnému zatížení. Titanovy slitiny našel aplikaci již v první polovině 50. let nejprve na velmi malém měřítku (nyní mohou být části z nich až 30% hmotnosti kluzáku). V experimentálních letadlech s M ~ 3 je nutné použít slitiny z tepelně odolných oceli jako hlavní stavební materiál. Taková ocel si zachovává dobré mechanické vlastnosti při vysokých teplotách charakteristických pro lety s hypersonickými rychlostmi, ale jejich nevýhody jsou vysoké náklady a velká hustota. Tyto nedostatky v určitém smyslu omezují rozvoj vysokorychlostních letadel, proto probíhá výzkum a další materiály.

V 70. letech byly první experimenty prováděny ve výstavbě beryllium letadel, jakož i kompozitních materiálů na bázi borových nebo uhlíkových vláken. Tyto materiály mají stále vysoké náklady, ale zároveň malá hustota, vysoká pevnost a tuhost, stejně jako významná tepelná odolnost je charakteristická pro ně. Příklady specifických aplikací těchto materiálů při budování kluzáku jsou uvedeny v popisech jednotlivých letadel.

Dalším faktorem, který významně ovlivňuje výkon vyhřívaným designu letadla, je účinek tzv. Tepelných napětí. Dětí se vyskytují v důsledku teplotních rozdílů mezi vnějšími a vnitřními povrchy prvků a zejména mezi lemováním a vnitřními prvky návrhu letadla. Povrchový kluzák ohřev vede k deformaci jeho prvků. Například takové varování z křídla je nakonfigurováno, což povede ke změně aerodynamických charakteristik. Proto se pájená (někdy lepená) se používá v mnoha letadlech, vícevrstvé lem, který se vyznačuje vysokou tuhostí a dobrými izolačními vlastnostmi, nebo prvky vnitřní struktury s příslušnými kompenzátory (například v letadle F-105 , Skřídové stěny jsou vyrobeny z vlnitého listu). Experimenty chlazení křídla s palivem jsou také známé (například letadlo X-15) proudící pod trimem na cestě z nádrže do trysek spalovacích komor. Při vysokých teplotách je však palivo obvykle připojeno k koksování, takže takové experimenty lze považovat za neúspěšné.

Různé metody jsou nyní zkoumány, mezi nimiž se aplikace izolační vrstvy z žáruvzdorných materiálů plazmovým postřikem. Jiné metody považované za slibné metody nenajdily aplikace. Mimo jiné bylo navrženo použít "ochrannou vrstvu", vytvořenou foukání plynu do lemování, chlazení "tavením" pomocí krmení na povrch přes porézní likviditu tekutiny s vysokou teplotou odpařování, as stejně jako chlazení vytvořené tavením a zástupcem části obložení (ablativních materiálů).

Velmi důležitým úkolem je však velmi důležitým úkolem je udržovat vhodnou teplotu v kabině s posádkou a v odkládacích prostorách (zejména elektronických), jakož i teploty palivových a hydraulických systémů. V současné době je tento problém vyřešen pomocí vysoce výkonných klimatizačních, chladicích a chladicích systémů, účinné tepelné izolace, používání pracovních tekutin s vysokou teplotou odpařování atd.

Problémy spojené s tepelnou bariérou musí být vyřešeny komplexně. Jakýkoliv pokrok v této oblasti posouvá bariéru pro tento typ letadla směrem k větší rychlosti letu, nevylučuje jej jako takový. Nicméně touha ještě větší rychlostí vede k vytvoření ještě složitějších návrhů a vybavení vyžadujících použití lepších materiálů. To je znatelně projeveno na hmotnost, nákupní náklady a na náklady na provoz a údržbu letadla.

Od těch, které jsou uvedeny v tabulce. 2 z těchto stíhacích letadel lze vidět, že ve většině případů byla považována za racionální rychlost 2200-2600 km / h. Pouze v některých případech se domnívají, že rychlost letadla by měla překročit M ~ 3. Pro letadlo schopné vyvíjet takové rychlosti zahrnují experimentální stroje X-2, HP-70A a T. 188, průzkum SR-71, stejně jako E-266 letadlo.

1* Chlazení se nazývá nucený přenos tepla z chladného zdroje do prostředí s vysokým teplotním prostředím s umělým proti přirozeným směrem tepelného pohybu (z teplého tělesa do studeného, \u200b\u200bkdyž probíhá proces chlazení). Nejjednodušší chladnička je chladnička pro domácnost.

- Zařízení používaná k tepelnému vzduchu v napájecích systémech ventilace, klimatizačních systémů, vytápění vzduchu, jakož i v sušení instalací.

Podle typu chladorifikátory chladicí kapaliny mohou být oheň, voda, pára a elektrické .

Největší distribuce má v současné době voda a parní kalorifikary, které jsou rozděleny do hladké trubky a Rebrica; Ten, zase se rozdělí do lamelární a spirálové námořní.

Rozlišovat jednosměrné a multicestné kalorifikace. Chladicí kapalina se pohybuje přes trubky v jednom směru, a směr pohybu pohybu se v multi-partition několikrát v důsledku Na-licho v sběrném víčkách oddílů (obr. XII.1).

Calorifers Proveďte dva modely: střední (S) a velké (b).

Spotřeba tepla pro vytápění vzduchu je určena vzorkou:

kde Q "- Spotřeba tepla pro vytápění vzduchu, KJ / H (KCAL / H); Q.- totéž, w; 0,278 - KJ / H Překladový koeficient v W; G.- masáž topného vzduchu, kg / h, rovná LP [zde L.- objemové množství ohřátého vzduchu, m3 / h; Hustota vzduchu (při teplotách) t k)kg / m 3]; z- specifická teplota vzduchu rovnající se 1 kJ / (kg-k); T K - teplota vzduchu po kalorótu, ° C; t n.- teplota vzduchu k CALRIFER, ° C.

Pro kaloricáty prvního ohřívacího stupně se teplota TN rovná teplotě vnějšího vzduchu.

Teplota venkovního vzduchu se provádí odpovídající vypočtenému ventilaci (klimatické parametry kategorie A) při navrhování běžných větrání, navržených pro boj proti rozsáhlé vlhkosti, teplu a plynů, jejichž MPC je větší než 100 mg / m3. V pro-vykořisťování obecné větrání, které je určeno pro boj proti plynům, jejichž MPC je menší než 100 mg / m3, stejně jako v konstrukci přívodního větrání pro kompenzaci vzduchu, odstraněného lokálním odsáváním, technologickým výfukem nebo pneumatikou Dopravní systémy, vnější teplota vzduchu se provádí odpovídající vypočtenému venkovní teplota TN pro návrh vytápění (kategorie klimatických parametrů B).

V místnosti bez inspirace by měla být dodána difty vzduchu s teplotou rovnou vnitřním teplotě vzduchu TB pro tuto místnost. V přítomnosti vložek je ořezávací vzduch napájen sníženou teplotou (5-8 ° C). Vášnivý vzduch s teplotou pod 10 ° C se nedoporučuje být předložen do místnosti, i když existuje významný odvod tepla v důsledku možnosti výskytu studený nemoc. Výjimkou jsou případy použití speciálního anemostatu.

Požadovaná povrchová plocha ohřevu kalorifermy FK M2 je stanovena vzorcem:

kde Q.- Spotřeba tepla pro vytápění vzduchu, W (KCAL / H); NA- koeficient koeficientu přenosu tepla, w / (m2 -k) [KCAL / (H 2 - ° C)]; t srst. - průměrná teplota chladicí kapaliny, 0 s; T sr.v. - Průměrná teplota vyhřívaného vzduchu procházejícího kaloriferem, ° C, stejně (t h + t k) / 2.

Pokud je pára podávána chladicí kapalinou, pak průměrnou teplotu chladicí kapaliny TSR.t. rovna teplotě nasycení na příslušném tlaku páry.

Pro teplotu vody TSR. Jako aritmetická teplota horké a reverzní vody:

Koeficient rezervního koeficientu 1,1-1,2 bere v úvahu tepelnou ztrátu při chladicím vzduchu ve vzduchových kanálech.

Koeficient tepelného přenosu kalorifikarů, který závisí na typu nosiče tepla, hmotnostní rychlosti vzduchu VP přes kalorifer, geometrické rozměry a konstrukční znaky kaloricátů, rychlost pohybu vody podél trubek nosiče .

Maskly sazba porozumět hmotnosti vzduchu, kg, procházející pro 1 s po 1 m2 živého průřezu nosiče. Hmotnostní rychlost VP, kg / (cm2) je určena vzorcem

Podle oblasti obývacího úseku, FF a povrchem vytápění, model, značky a počet kaloricátů jsou vybrány. Po výběru kaloricátů určují skutečnou oblast obývacího úseku CALRIF CALRIF CALRIFIZACE TÉTO MÁRNÍHO MASSOVÉHO SPOLEČNOSTI:

kde a a 1, n, n 1 a t.- koeficienty a ukazatele stupňů v závislosti na konstruktu

Rychlost pohybu vody v trubkách Canal ω, m / s, je určena vzorcem:

kde q "- spotřeba tepla pro vytápění vzduchu, kJ / h (kcal / h); fl / hustota vody se rovná 1000 kg / m3, peště - specifická tepelná kapacita vody rovná 4,19 kJ / (kg-k); ftp - Obývací prostor pro průchod tepla nosiče, m2, TG - teplota horká voda v přívodní lince, ° C; T 0 - teplota reverzní vody, 0C.

Přenos tepla kalorify ovlivňuje páskovací schéma jejich potrubí. S schématem paralelního potrubí prochází pouze část chladicí kapaliny prochází odděleným kaloriferem a sekvenčním schématem každým kaloriferem, celá spotřeba chladicí kapaliny prochází.

Odolnost proti kalorifikačním průchodu vzduchu P, PA, vyjádřená následujícím vzorcem:

kde b a z je koeficient a indikátor, který závisí na konstruktu nosiče.

Odolnost postupně uspořádaných kaloricátů je:

kde t je počet postupně umístěných kaloricátů. Výpočet končí zkouškou výroby tepla (přenos tepla) kalorify podle vzorce

kde QK je přenos tepla kalorify, W (KCAL / H); QK - stejný, KJ / H, 3,6 - koeficient překladu W v KJ / H FK - povrchová plocha ohřevu kaloricátů, M2, přijaté v důsledku výpočtu kaloricátů tohoto typu; K je koeficient tepelného přenosu kalorifikarů, w / (M2-K) [KCAL / (H-M2- ° C)]; TSR. V průměrné teplotě vyhřívaného vzduchu procházejícího kaloriferem, ° C; TSR. T - průměrná teplota chladicí kapaliny, ° C.

Při výběru kalorifikarů je rezervace na vypočtené ploše ohřevu odebrána do 15-20%, na odolnost vzduchu - 10% a odolnost pohybu vody - 20%.

2005-08-16

V řadě případů je možné výrazně snížit kapitálové a provozní náklady, což zajišťuje autonomní vytápění prostor s teplým vzduchem na základě používání tepelných generátorů pracujících na plyn nebo kapalné palivo. V takových agregátech není ohřátá voda, ale vzduch je čerstvý, recyklace nebo smíšený. Tato metoda je zvláště účinná pro poskytování autonomního vytápění průmyslových prostor, výstavních pavilonů, workshopů, garáží, stanic údržby, automobilů, filmových studií, skladů, veřejných budov, tělocvičen, supermarketů, skleníků, skleníků, komplexy hospodářských zvířat, farmy drůbeží, atd .

Výhody vytápění vzduchu

Výhody vzdušného ohřevu před tradiční vodou ve velkých pokojích z hlediska pokojů, budeme zobrazit pouze hlavní:

Účinnost. Teplo se provádí přímo ve vytápěné místnosti a je prakticky spotřební pro zamýšlený účel. Díky přímému spalování paliva bez mezilehlého chladiva je dosaženo vysoké tepelné účinnosti celého topného systému: 90-94% pro regenerační ohřívače a téměř 100% pro přímé topné systémy. Použití programovatelných termostatů poskytuje možnost dodatečných úspor od 5 do 25% tepelné energie v důsledku funkce "povinného režimu" - automaticky udržuje teplotu v místnosti v žádném okamžiku při + 5-7 ° C.
Schopnost "povolit" ventilaci přítoku. Není to žádné tajemství, že dnes v nejvíce podnicích, ventilace dodávek nefunguje správně, což výrazně zhoršuje pracovní podmínky lidí a ovlivňuje produktivitu. Tepelné generátory nebo přímé topné systémy teplý vzduch do Δt až 90 ° C - to stačí "síla" ventilaci napájení i v podmínkách Daleký sever. Vyhývání vzduchu znamená nejen ekonomickou účinnost, ale také zlepšení situace v oblasti životního prostředí a pracovních podmínek.
Malá setrvačnost. Jednotky systémů vytápění vzduchu během několika minut jdou do pracovního režimu a na úkorem vysokého obratu vzduchu je místnost plně zahřívána za pouhých několika hodin. To umožňuje rychle a pružně manévrovat při změně potřeb tepla.
Absence mezilehlého chladiva umožňuje opustit konstrukci a obsah neúčinné pro velké prostory systému vytápění vodou, kotelna, topné sítě a čištění vody. Ztráty a jejich opravy jsou vyloučeny, což umožňuje dramaticky snížit provozní náklady. V zimě neexistuje riziko rozmrazování kaloricátů a topného systému v případě nepřetržitého odpojení systému. Chlazení i hluboké "mínus" nevede k rozmrazování systému.
Vysoký stupeň automatizace umožňuje vyrábět přesně množství tepla, ve kterém je potřeba. V kombinaci s vysokou spolehlivostí plynárenského vybavení, to výrazně zlepšuje bezpečnost topného systému a pro jeho provoz je poměrně minimálním servisním personálem.
Malé náklady. Metoda vytápění velkých prostor pomocí generátorů tepla je jedním z nejlevnějších a rychle. Kapitálové náklady na výstavbu nebo rekonstrukci letecký systémje obvykle výrazně nižší než cena organizování vody nebo sálavého vytápění. Doba návratnosti kapitálových výdajů obvykle nepřekračuje jeden nebo dva topné roční období.

V závislosti na řešených úkolech mohou být použity ohřívače různých typů v ohřívačech vzduchu. V tomto článku budeme zvažovat pouze agregáty, které pracují bez použití střednědobého chladicího prostředku chladicí kapaliny (s výměníkem tepla a kohoutkem spalovacích produktů) a přímým topným systémem (plynové ohřívače plynu).

Ohřívače vzduchu zotavení

V agregátech tohoto typu je palivo smíchané s potřebným množstvím vzduchu přiváděno do hořáku do spalovací komory. Výsledné spalovací produkty procházejí dvou- nebo trojcestným výměníkem tepla. Teplo získané během spalování paliva je přenášeno do zahřátého vzduchu stěny tepelného výměníku a spalinami přes komín jsou přiděleny na vnější straně (obr. 1) - to je důvod, proč se nazývají generátory tepla "Nepřímé vytápění".

Ohřívače vzduchu mohou být použity nejen přímo pro vytápění, ale také v systému napájení ventilace, jakož i pro procesní vytápění vzduchu. Jmenovitý tepelný výkon takových systémů od 3 kW do 2 MW. Dodávka zahřátého vzduchu do místnosti se provádí vestavěným nebo dálkovým vstřikovacím ventilátorem, který umožňuje používat agregáty pro přímé ohřev vzduchu s vydáním přes lamome mřížky a vzduchovými kanály.

Promývání spalovací komory a výměníku tepla, vzduch se zahřívá a hlavy do zahřáté místnosti přes late distribuce vzduchu, které jsou umístěny v horní části, nebo se distribuuje přes systém vzduchového potrubí. Na přední straně generátoru tepla je automatizovaný blokový hořák (obr. 2).

Výměníky tepla moderních ohřívačů vzduchu jsou obvykle vyrobeny z nerezové oceli (ohniště z tepelně odolné oceli) a slouží od 5 do 25 let, po kterých mohou být opraveny nebo vyměněny. Účinnost moderních modelů dosáhne 90-96%. Hlavní výhodou regenerativních ohřívačů vzduchu je jejich všestrannost.

Mohou pracovat na přírodním nebo zkapalněném plynu, naftě, oleji, palivovém oleji nebo vyhořelém oleji - stojí za to pouze změnit hořák. Existuje možnost pracovat s čerstvým vzduchem, s vnitřním a v plném režimu recirkulace. Takový systém umožňuje některých oblizení, například změnou toku zahřátého vzduchu "na cestách" pro přerozdělení toku zahřátého vzduchu do různých větví vzduchových kanálů za použití speciálních ventilů.

V létě mohou obnovit ohřívače vzduchu v režimu větrání. Jednotky jsou namontovány jak ve vertikální, tak vodorovné poloze, na podlaze, stěně nebo vložené do průřezového ventka jako sekce ohřívače.

Rekuperativní ohřívače vzduchu lze použít i pro vytápění prostor s vysokou kategorií pohodlí, pokud je samotná jednotka uložena za umístění oblasti přímého servisu.

Základní nevýhody:

Velký a komplexní výměník tepla zvyšuje náklady a hmotnost systému ve srovnání se směšovacími ohřívačemi vzduchu;
Potřebujeme komín a kondenzátový kohoutek.

Systémy pro topení přímého vzduchu

Moderní technologie Umožňovali nám dosáhnout takové čistoty spalování zemního plynu, který nebylo možné odklonit produkty spalování "do trubky", ale použít je pro přímé zahřívání vzduchu v systémech ventilačního systému napájení. Plyn přichází k hoření, zcela popáleniny v proudu vyhřívaného vzduchu a míchání s ním, dává mu to všechno teplé.

Tento princip byl realizován v řadě podobných návrhů hořáku rampy ve Spojených státech, Anglii, Francii a Rusku a úspěšně používat od 60. let XX století v mnoha podnicích Ruska av zahraničí. Na základě principu ultračistého spalování zemního plynu přímo v prihu zahřátého vzduchu směšovacího vzduchu ohřívače vzduchu typu STV (Starvein - "Star Wind") jsou vyrobeny s jmenovitým tepelným výkonem od 150 kW do 21 MW.

Technologie samotné spalovací organizace, jakož i vysoký stupeň ředění spalovacích produktů, vám umožní získat čistý teplý vzduch v instalacích v souladu se všemi současnými normami, prakticky nekonzistentní nečistoty (ne více než 30% MPC). Ohřívače vzduchu STV (obr. 3) se skládají z modulárního bloku hořáku umístěného uvnitř pouzdra (průřezu potrubí), plynové linky plynu (Německo) a automatizačních systémů.

Případ je obvykle vybaven hermeodore pro pohodlí služby. Jednotka hořáku, v závislosti na požadovaném tepelném výkonu, se skládá z potřebují množství Sekce hořáku různých konfigurace. Automatizace topení poskytuje hladký automatický začátek cyklogramu, monitorování parametrů bezpečného provozu a možnosti hladkého řízení tepelného výkonu (1: 4), což umožňuje automaticky udržet potřebnou teplotu vzduchu ve vytápěné místnosti.

Použití plynových ohřívačů směšování plynu

Jejich hlavním účelem je přímý ohřev čerstvého zásobovacího vzduchu dodávaného do výrobních zařízení pro odškodnění. ventilace výfuku A zlepšení, tedy pracovní podmínky lidí.

Pro prostory s vysokou výměnou vzduchu, výhodnost kombinace systému dodávek větrání a topného systému - v tomto ohledu neexistují konkurenti v poměru ceny / kvality v poměru přímého vytápění. Ohřívače vzduchu pro směšování plynů jsou určeny pro:

autonomní vytápění prostor pro různé účely s velkou výměnou vzduchu (k 򖅁, 5);
vytápění vzduchu v vzduchotechnických závěsech z uzavíracího typu, případně kombinovaného s topnými systémy a ventilací napájení;
předehřívací systémy automobilů na nevytápěné parkování;
topení a odmrazování vozů, nádrží, automobilů, hromadných materiálů, topných a sušících výrobků před nátěrem nebo jinými typy zpracování;
přímé vytápění atmosférický vzduch nebo sušení činidla v různých instalacích technologických vytápění a sušení, jako je sušení zrna, tráva, papír, textilní, dřevo; Aplikace ve zbarvení komor a sušení po nátěru atd.

Ubytování

Míchací ohřívače mohou být zabudovány do vzduchových kanálů napájení ventilačních systémů a tepelných závěsů ve vzduchových kanálech sušáren - horizontální i vertikální místa. Lze namontovat na podlaze nebo plošinu pod stropem nebo na stěnu. Zeptal se, v přívodních a ventilačních komorách, ale je možné je instalovat a přímo ve vytápěné místnosti (v souladu s kategorií).

Pro další vybavení Odpovídající prvky mohou sloužit místnostem kategorií A a B. Recyklace vnitřního vzduchu prostřednictvím směšovacích ohřívačů vzduchu je nežádoucí - významný pokles hladiny kyslíku v místnosti je možné.

Síly přímých topných systémů

Snadná a spolehlivost, nízká cena a efektivita, možnost vytápění na vysoké teploty, vysoký stupeň automatizace, hladká regulace, nepotřebují komínové zařízení. Přímé vytápění je nejekonomičtější metodou - účinnost systému je 99,96%. Úroveň specifických kapitálových výdajů na topný systém založený na instalaci přímého vytápění v kombinaci s větráním napájení je nejnižší v nejvyšší míru automatizace.

Všechny typy ohřívačů vzduchu jsou vybaveny bezpečnostním a řídicím systémem hladký start, Udržujte režim vytápění a odpojení v případě nouzové situace. Pro účely úspory energie je možné vybavit automatizační ohřívače automatizace, s ohledem na vnější a kontrolu vnitřních teplot, funkcí denních a týdenních režimů programování topení.

Je také možné umožnit parametry topného systému sestávajícího z mnoha topných jednotek, do systému centralizovaného řízení a dispečinku. V tomto případě bude obsluha dispečera mít provozní informace o operaci a stavu topných jednotek, vizuálně zobrazených na monitoru počítače a také spravovat svůj provozní režim přímo z centra dálkového ovládání.

Mobilní tepelné generátory a tepelné pistole

Určeno pro dočasné použití - na staveništi, pro vytápění období offseason, technologické vytápění. Mobilní tepelné generátory a tepelné pistole pracují na propanu (zkapalněný balónový plyn), motorové nafty nebo petrolej. Může existovat přímé vytápění, tak s vypouštěním spalovacích produktů.

Typy autonomních systémů vytápění vzduchu

Pro autonomní zásobování tepla různých prostor se používají různé typy systémů vytápění vzduchu - s centralizovaným rozložením tepla a decentralizovaným; Systémy působící zcela na příliv čerstvého vzduchu nebo s plnou / částečnou recirkulací vnitřního vzduchu.

V decentralizovaných systémech vytápění vzduchu, topení a cirkulace vzduchu uvnitř jsou prováděny autonomními generátory tepla umístěných v různých sekcích nebo pracovních prostorách - na podlaze, stěně a pod střechou. Vzduch z ohřívačů je dodáván přímo do pracovního prostoru místnosti. Někdy, pro lepší rozložení tepelných toků jsou generátory tepla vybaveny malými (místními) systémy vzduchového potrubí.

Pro agregáty v této verzi se vyznačuje minimální výkon elektrického motoru ventilátoru, takže decentralizované systémy jsou ekonomičtější, pokud jde o spotřebu elektřiny. Je také možné použít vzduchotermální záclony jako součást systému vytápění vzduchu nebo ventilaci napájení.

Možnost lokální regulace a využití tepelných generátorů podle potřeby - zóny v rozdílný čas- To umožňuje výrazně snížit náklady na palivo. Nicméně kapitálové náklady na realizaci této metody jsou poněkud vyšší. V systémech s centralizovaným rozložením tepla se používají agregáty vytápění vzduchu; Vyrábíme teplý vzduch vstupuje do pracovních ploch v systému vzduchových kanálů.

Zařízení, zpravidla jsou vloženy do stávajících ventalkamerů, ale je dovoleno je umístit přímo do vyhřívané místnosti - na podlaze nebo na místě.

Aplikace a ubytování, výběr vybavení

Každé typy výše uvedených topných jednotek mají své nesporné výhody. A neexistuje žádný ready-realizační recept, ve kterém je více výhodnější - záleží na mnoha faktorech: Velikost výměny vzduchu v korelaci s tepelnou ztrátou, kategorií místnosti, dostupnost volný prostor Ubytovat zařízení z finančních schopností. Pokusíme se vytvořit nejčastější principy účelného výběru zařízení.

1. Systémy vytápění pro pokoje s malou výměnou vzduchu (vedení ≤򖅀, 5-1)

Celková tepelná síla tepelných generátorů v tomto případě se bere téměř rovnat množství tepla potřebného pro kompenzaci tepelné ztráty místnosti, ventilace je relativně malá, a proto se doporučuje používat topný systém na bázi nepřímého topného tepla generátory s plnou nebo částečnou recirkulací vnitřního vnitřního vzduchu.

Větrání v takových prostorách může být přirozené nebo lavice zdvihového vzduchu pro recyklaci. Ve druhém případě se výkon ohřívačů zvyšuje o hodnotu dostatečnou k ohřevu čerstvého přívodního vzduchu. Takový topný systém může být lokální, s venkovním nebo stěnovým generátorem tepla.

Je-li nemožné umístit instalaci do vyhřívané místnosti nebo s organizací servisu několika místností, můžete použít centralizovaný systémový systém: tepla generátory pro lokalizaci ventkamery (připevnění, na mezanininu, v přilehlém pokoji) a tepla vzduchem.

Během pracovní doby mohou generátory tepla fungovat v části částečného recirkulačního režimu, podél způsobu vytápění smíšeného letadlového vzduchu, můžete některé z nich otevřít, aby se odpojily a zbývající plech na ekonomický režim cla + 2-5 ° C s plnou recyklací.

2. Systémy vytápění prostor s vysokou multiplicitou výměny vzduchu, neustále potřebná při dodávce velkých objemů vstupního čerstvého vzduchu (sdílení oleje 򖅂)

V tomto případě je množství tepla potřebného k ohřevu přívodního vzduchu již několikrát vyšší než teplo potřebné k kompenzaci tepelných ztrát. Zde je nejvíce doporučitelnější a ekonomicky kombinující systém vytápění vzduchu s ventilačním systémem napájení. Topný systém může být založen na přímém ohřevu vzduchu nebo na základě použití generátorů tepla z regenerace se zvýšeným stupněm topení.

Celková tepelná síla ohřívačů by mělo být rovnocenné součtu tepelné potřeby ohřevu přívodního vzduchu a tepla potřebného pro kompenzaci tepelné ztráty. V přímých topných systémech se zahřívá 100% venkovní vzduch, což poskytuje dodávku požadovaného objemu přívodního vzduchu.

V pracovní době zahřívají vzduch z ulice do vypočtené teploty + 16-40 ° C (s přihlédnutím k přehřátí pro zajištění tepelné ztráty). Pro účely úspory, nečinné čas, část ohřívačů může být vypnuto, aby se snížila spotřeba přívodního vzduchu a zbývající plech do provozního způsobu údržby + 2-5 ° C.

Renkuční generátory tepla v pohotovostním reľimu umožňují poskytnout dodatečné úspory v důsledku přenosu do režimu plného recyklace. Nejmenší kapitálové náklady při organizování topných systémů centralizovaného typu - při aplikaci tak velkých ohřívačů. Kapitálové náklady pro plynové ohřívače vzduchu SMS STV se může pohybovat od 300 do 600 rublů / kW instalovaného tepelného výkonu.

3. Kombinované systémy vytápění vzduchu

Optimální volba pro prostory s významnou výměnou vzduchu během pracovní doby s režimem jednoho posunu operace nebo přerušovaným pracovním cyklem - když je rozdíl v potřebě dodávaného vzduchu a tepla během dne značný.

V tomto případě se doporučuje oddělit provoz dvou systémů: odvahy o vytápění a napájení v kombinaci s topným systémem (palba). Zároveň jsou rekuperativní generátory tepla instalovány ve vytápěné místnosti nebo v průduchech, aby udržovala pouze režim cla s plnou recyklací (s vypočtenou vnější teplotou).

Systém ventilačního systému v kombinaci s topným systémem poskytuje ohřev požadovaného objemu čerstvého přívodního vzduchu do + 16-30 ° C a montáž místnosti k požadované provozní teplotě a za účelem uložení pouze během pracovní doby.

Je postaven nebo na základě generátorů pro využití tepla (se zvýšeným stupněm topení) nebo na základě výkonných systémů přímého topení (což je levnější o 2-4 krát). Je možné kombinovat napájecí systém horečky s existujícím systémem ohřevu vody (může zůstat povinnost), možnost je také použitelná na modernizaci stadionu stávajícího vytápění a ventilačního systému.

S touto metodou budou provozní náklady nejmenší. Tak, s použitím leteckých ohřívačů různých typů v různých kombinacích, obě problémy mohou být vyřešeny současně - a vytápění a příliv větrání.

Příklady použití systémů vytápění vzduchu jsou velmi a možnost kombinací je extrémně různorodá. V každém případě musí být provedeny tepelné výpočty, zohledňovat všechny podmínky použití a provádět několik možností výběru zařízení, srovnávat je podle vhodných, velikost kapitálových nákladů a provozních nákladů.

Pamatovat si

S jakým zařízením se měří teplota vzduchu? Jaké typy otočení Země jste známý? Proč se na Zemi dojde ke změně dne a v noci?

Jak se zemský povrch a atmosféra zahřejí. Slunce vyzařuje obrovské množství energie. Atmosféra však přechází na zemský povrch jen polovinu slunečních paprsků. Některé z nich se odrážejí, část je absorbována mraky, plyny a prachovými částicemi (obr. 83).

Obr. 83. Spotřeba solární energieúčastník

Tekoucí sluneční paprsky, atmosféra není z nich téměř vyhřívána. Zemský povrch se zahřívá a sama se stává zdrojem tepla. Je od ní, která ohřívá atmosférický vzduch. Proto je zemský povrch vzduchu troposféru teplejší než ve výšce. Při zvedání, každý kilometr, teplota vzduchu klesne 6 "C. vysoko v horách v důsledku nízké teploty, akumulovaný sníh se nerozpustí ani v létě. Teplota v troposféře se mění nejen s výškou, ale také po určitou dobu: den, rok.

Rozdíly v ohřev vzduchu během dne a roku. Denní sluneční paprsky se rozsvítí pozemní povrch A ohřál ho, vzduch je vytápěn z něj. V noci se tok solárních energií zastaví, a povrch se vzduchem postupně vychladne.

Slunce je nejvyšší stání nad obzorem v poledne. V této době je přijata nejsolární energie. Nicméně, nejvíce teplo Je pozorován ve 2-3 hodinách po poledne, protože čas je nutný k přenosu tepla z povrchu Země do troposféry. Sami nízká teplota Stává se to před východem slunce.

Změny teploty vzduchu a pro sezónu roku. Už víte, že země se pohybuje kolem slunce na oběžné dráze a osa Země je neustále nakloněna k rovině orbity. Kvůli tomu v průběhu roku na stejném území klesají sluneční paprsky na povrch různými způsoby.

Když je úhel kapek paprsků více bubnování, povrch dostane více sluneční energie, teplota vzduchu stoupá a přichází léto (obr. 84).

Obr. 84. Padající sluneční světlo na zemském povrchu v poledne 22.června a 22. prosince

Když jsou sluneční paprsky silnější, povrch se slabě zahřeje. Teplota vzduchu v této době klesá a přichází zima. Teplejší měsíc v severní polokouli je červenec a nejchladnější je leden. V Jižní polokoule - Naopak: nejchladnější měsíc roku je červenec a teplejší je leden.

Na obrázku určit, jak se úhel pádu slunečního světla odlišuje 22. června a 22. prosince na paralely 23,5 ° C. sh. a yu. sh.; Na paralelách 66,5 ° C. sh. a yu. sh.

Přemýšlejte, proč nejteplejší a chladné měsíce nejsou červen a prosinec, když Sluneční paprsky mají největší a nejmenší úhly padající na zemský povrch.

Obr. 85. Střední výroční teploty zemního vzduchu

Indikátory změn teploty. Pro identifikaci obecných vzorů změny teploty se použije průměrný indikátor teploty: střední denní, střední měsíčně, průměrný roční (obr. 85). Například pro výpočet průměrné denní teploty během dne se teplota měří několikrát, tyto ukazatele shrnují a získaná částka je rozdělena počtem měření.

Určit:

průměrná denní teplota v ukazatelích čtyř měření denně: -8 ° C, -4 ° C, + 3 ° C, + 1 ° C;
střední roční teplota Moskva pomocí dat tabulky.

Tabulka 4.

Určení změny teploty obvykle označuje své nejvyšší a nejnižší ukazatele.

Rozdíl mezi nejvyššími a nejnižšími sazbami se nazývá amplituda teplot.

Amplituda může být určena pro den (denní amplituda), měsíc, rok. Například, pokud je nejvyšší teplota denně + 20 ° C a nejmenší - + 8 ° C, pak denní amplituda bude 12 ° C (obr. 86).

Obr. 86. Denní teplotní amplituda

Určete, kolik stupňů roční amplituda v Krasnojarsku je větší než v Petrohradu, pokud je průměrná teplota července v Krasnojarsku + 19 ° C, a leden --17 ° C; V St. Petersburg + 18 ° C a -8 ° C.

Na mapách se distribuce průměrných teplot odráží ISOTHERM.

Izotermy jsou linky spojovací body se stejnou průměrnou teplotou vzduchu po určitou dobu.

Obvykle vykazují izotermy nejmolečnější a nejchladnějších měsíců roku, tj. Červenec a leden.

Otázky a úkoly

Jak je atmosféra vytápění vzduchu?
Jak se během dne změna teploty vzduchu?
Jaký rozdíl v ohřevu země závisí na roce?

Předběžný výpočet topného povrchu trysky.

Q \u003d v v * (i v // - i in /) * τ \u003d 232231,443 * (2160-111.3) * 0,7 \u003d 333,04 * 10 6 kJ / cyklus.

Middle klasifikační teplotní rozdíl na cyklu.

Rychlost spalovacích produktů (kouř) \u003d 2,1 m / s. Pak se rychlost vzduchu za normálních podmínek:

6,538 m / s

Průměr v období teploty vzduchu a kouře.

935 O S.

680 o c.

průměrná teplota Horní část trysky v době kouře a vzduchu

Průměr pro teplotu cyklu trysky vrcholu vrcholu

Průměrná teplota trysky v době kouře a vzduchu:

Průměr pro teplotu cyklu NIZA tryska

Určíme hodnotu koeficientů přenosu tepla pro horní a dolní část trysky. Pro trysku přijatého typu na hodnotu 2240 18000 Velikost konvekce přenosu tepla je stanovena z exprese nu \u003d 0,0346 * re 0.8

Skutečná rychlost kouře je stanovena vzorcem w d \u003d w na * (1 + βt d). Skutečná rychlost vzduchu při teplotě T B a tlak vzduchu P b \u003d 0,355 mn / m2 (absolutní) je určen vzorcem

Kde 0,1013-mn / m2 je tlak za normálních podmínek.

Hodnota kinematické viskozity ν a tepelná vodivost λ koeficient pro spalovací produkty jsou vybrány podle tabulek. V tomto případě bereme v úvahu, že hodnota λ je velmi málo závisí na tlaku, a při tlaku 0,355 mn / m2, hodnoty λ mohou být použity při tlaku 0,1013 mn / m2. Kinematická viskozita plynů je nepřímo úměrná tlaku, hodnota ν při tlaku 0,1013 mn / m 2 rozdělit na postoj.

Efektivní délka nosníku pro blokovou trysku

\u003d 0,0284 m.

Pro tuto trysku M 2 / m 3; ν \u003d 0,7 m 3 / m 3; m 2 / m 2.

Výpočty jsou sníženy na tabulku 3.1

Tabulka 3.1 - Definice koeficientů přenosu tepla pro polevy a trysky NIZA.

Jméno, hodnota a jednotky rozměrů	Odhadovaný vzorec	Odhad	Rafinovaný výpočet
horní	dno	horní	Dno
kouř	vzduch	kouř	vzduch	vzduch	vzduch
Průměr pro teplotu vzduchu a kouř 0 s	Dle textu	1277,5		592,5		1026,7	355,56
Koeficient tepelné vodivosti spalovacích a vzduchových výrobků L 10 2 w / (MGrad)	Dle textu	13,405	8,101	7,444	5,15	8,18	5,19
Kinematická viskozita spalovacích a vzduchových výrobků G 10 6 m 2 / s	aplikace	236,5	52,6	92,079	18,12	53,19	18,28
Definování průměru kanálu D, M		0,031	0,031	0,031	0,031	0,031	0,031
Skutečná rychlost kouře a vzduchu w m / s	Dle textu	11,927	8,768	6,65	4,257	8,712	4,213
Re.
Nu.	Dle textu	12,425	32,334	16,576	42,549	31,88	41,91
Koeficient konvekce přenosu tepla A až w / m 2 * kapuce		53,73	84,5	39,804	70,69	84,15	70,226
		0,027	-	0,045	-	-	-
		1,005	-	1,055	-	-	-
Koeficient sálavého přenosu tepla a pw / m 2 * grad		13,56	-	5,042	-	-	-
a w / m 2 * krupobití		67,29	84,5	44,846	70,69	84,15	70,226

Tepelná kapacita a teplotní vodivostní koeficient L trysky jsou vypočítány vzorce:

C, KJ / (kg * seno) l, w / (mgrad)

DYNAS 0,875 + 38,5 * 10 -5 * T 1,58 + 38,4 * 10 -5 t

Shamot 0,869 + 41,9 * 10 -5 * t 1.04 + 15,1 * 10 -5 t

Ekvivalentní cihlový hawk je určen vzorcem

Mm.

Tabulka 3.2 - Fyzikální hodnoty materiálu a koeficient tepla akumulace pro horní a dolní polovinu regenerační trysky

Jméno velikostí	Odhadovaný vzorec	Odhad	Rafinovaný výpočet
		horní	dno	horní	Dno
Dynas	Shamot.	Dynas	Shamot.
Průměrná teplota, 0 s	Dle textu	1143,75	471,25	1152,1	474,03
Objemová hustota, R kg / m 3	Dle textu
Koeficient tepelné vodivosti L w / (MGrad)	Dle textu	2,019	1,111	2,022	1,111
Tepelná kapacita C, KJ / (kg * krupobití)	Dle textu	1,315	1,066	1,318	1,067
Teplotní koeficient A, M 2 / hod		0,0027	0,0018	0,0027	0,0018
F 0 S.		21,704	14,59	21,68	14,58
Koeficient akumulace tepla h k		0,942	0,916	0,942	0,916

Jako zřejmě ze stolu, hodnota H až\u003e, tj. KRPICHI se používá v tepelném postoji ke všem jeho tloušťce. V souladu s tím je hodnota koeficientu tepelné hystereze vyšší, v uvedeném pořadí, pro horní část trysky X \u003d 2,3, pro NIZA X \u003d 5.1.

Pak se celkový koeficient přenosu tepla vypočítá vzorec:

pro horní část trysky

58,025 kJ / (m 2 cyklus * hail)

pro Niza Nada.

60,454 kJ / (m 2 cyklus * hail)

V průměru pro trysku obecně

59,239 kJ / (m 2 cyklus * hail)

Povrch ohřevu trysky

22093,13 m 2.