-
Теплотехнічний розрахунок.
Частина І.
Давачі контактних термометрів встановлені в кожній із камер, а також на зовнішніх поверхнях кришок камер.
Замір температур повітря в приміщенні, де проходить дослід потрібно здійснювати на відстані 1,2 метра від краю кришки камери № 1.
Дані вимірювань занести в таблицю 2. Провести відповідні розрахунки згідно формул.
Дослід № 1
Спеціальний тепловий ізолятор не використовується. В якості теплової ізоляції – повітряний прошарок між пластинами, які перегороджують камеру № 1 і камеру № 2 – 0,5 мм.
Рисунок 6. Схема досліду
Дані досліду при уставленому тепловому режимі:
|
|
температура зовнішнього повітря |
|
ºC |
|
|
температура повітря в камері № 1 |
|
ºC |
|
|
температура повітря в камері № 2 |
|
ºC |
|
|
температура киплячої води |
|
ºC |
|
|
температура на поверхні ізоляції |
|
ºC |
|
|
температура на поверхні камери № 1 |
|
ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки (справ очник Тепловая ізоляція. СТРОЙИЗДАТ – 1976) |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
товщина ізоляції |
|
м |
Я
кщо
відомі температура теплоносія, температура
навколишнього середовища, товщина і
коефіцієнт теплопровідності ізоляційного
шару та теплові втрати складуть:
де для камери № 1
|
|
теплові втрати в камері № 1 |
|
ккал/год м2 |
|
|
температура повітря в камері № 1 |
|
ºC |
|
|
температура зовнішнього повітря |
|
ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки (справ очник Тепловая ізоляція. СТРОЙИЗДАТ – 1976) |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від ізоляції в навколишнє середовище (повітря) (для
плоскої поверхні, яка знаходиться в
приміщенні
|
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
коефіцієнт теплопровідності нержавіючої сталі |
|
ккал/год м ºC |
|
|
товщина кришки |
|
м |
)
Для спрощення розрахунків і в зв’язку зневеликими тепловими втратами через пінопластовий корпус камери № 1 – теплові атрати від корпуса в розрахунок не беруться.
Враховуючи, що теплові втрати в камері № 1 не можуть перевищувати суму тепла, яке поступило від камери № 2 приймаємо – теплові втрати в камері № 2 такими, що дорівнюють або є більшими ніж теплові втрати в камері № 1, тобто:
|
|
|
ккал/год м2 |
як наслідок для камери № 2:
де
|
|
теплові втрати |
|
ккал/год м2 |
|
|
температура теплоносія (повітря в камері № 2) |
|
ºC |
|
|
температура зовнішнього повітря (в камері № 1) |
|
ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від ізоляції в навколишнє середовище (повітря) |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
середній коефіцієнт теплопровідності |
|
ккал/год м ºC |
|
|
товщина кришки |
|
м |
Товщина теплоізоляційної конструкції визначається за формулою:
,
як наслідок коефіцієнт теплопровідності:
|
|
коефіцієнт теплопровідності ізоляції |
|
ккал/год м ºC |
|
|
товщина ізоляції |
|
м |
|
|
температура теплоносія (повітря в камері № 2) |
|
ºC |
|
|
температура зовнішнього повітря (в камері № 1) |
|
ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від ізоляції в навколишнє середовище (повітря) |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
температура на поверхні ізоляції |
|
ºC |
|
|
|
|
|
Якщо припустити, що коефіцієнт тепловіддачі від ізоляції в навколишнє середовище становить:
|
|
|
ккал/год м2 ºC |
перевіримо наше припущення:
де
|
|
теплові втрати |
|
ккал/год м2 |
|
|
температура теплоносія (повітря в камері № 2) |
|
ºC |
|
|
товщина перегородки |
|
м |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від ізоляції в навколишнє середовище (повітря) |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
коефіцієнт теплопровідності ізоляції |
|
ккал/год м ºC |
|
|
товщина ізоляції |
|
м |
|
|
Теплові втрати в камері № 1 |
|
ккал/год м2 |
|
|
Теплові втрати в камері № 2 |
|
ккал/год м2 |
|
|
0 або 0 % |
||
Похибка становить 0 %, отже наше припущення є вірним.
Повний термічний опір ізоляційної стінки між камерами № 1 та № 2 становить:
,
де
|
|
повний термічний опір |
|
год м2 ºC/ккал |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
товщина перегородки |
|
м |
|
|
температура зовнішнього повітря (в камері № 1) |
|
ºC |
|
|
коефіцієнт теплопровідності нержавіючої сталі |
|
ккал/год м ºC |
|
|
товщина ізоляції (повітряний прошарок) |
|
м |
|
|
коефіцієнт теплопровідності ізоляції |
|
ккал/год м ºC |
|
|
товщина перегородки |
|
м |
|
|
коефіцієнт теплопровідності нержавіючої сталі |
|
ккал/год м ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від ізоляції в навколишнє середовище (повітря) |
|
ккал/год м2 ºC |
Відповідно термічний опір ізоляційної стінки становить:
|
|
|
год м2 ºC/ккал |
|
|
|
товщина ізоляційної стінки |
|
м |
|
|
середній коефіцієнт теплопровідності |
|
ккал/год м ºC |
Частина ІІ.
На основі отриманих даних проводиться наступний розрахунок теплової ізоляції.
Дослід № 2.
Спеціальний тепловий ізолятор товщиною _____ мм, який розташовано між камерою № 1 і пластинами, які перегороджують камери № 1 та № 2. В якості додаткової теплової ізоляції використовується повітряний прошарок між пластинами, які перегороджують камеру № 1 та камеру № 2 – 0,5 мм.
Рисунок 7. Схема досліду
Дані досліду при уставленому тепловому режимі:
|
|
температура зовнішнього повітря |
|
ºC |
|
|
температура повітря в камері № 1 |
|
ºC |
|
|
температура повітря в камері № 2 |
|
ºC |
|
|
температура киплячої води |
|
ºC |
|
|
температура на поверхні ізоляції |
|
ºC |
|
|
температура на поверхні камери № 1 |
|
ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки (справ очник Тепловая ізоляція. СТРОЙИЗДАТ – 1976) |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
товщина ізоляції |
|
м |
Я
кщо
відомі температура теплоносія, температура
навколишнього середовища, товщина і
коефіцієнт теплопровідності ізоляційного
шару та теплові втрати складуть:
де для камери № 1
|
|
теплові втрати в камері № 1 |
|
ккал/год м2 |
|
|
температура повітря в камері № 1 |
|
ºC |
|
|
температура зовнішнього повітря |
|
ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки (справ очник Тепловая ізоляція. СТРОЙИЗДАТ – 1976) |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від ізоляції в навколишнє середовище (повітря) (для
плоскої поверхні, яка знаходиться в
приміщенні
|
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
коефіцієнт теплопровідності нержавіючої сталі |
|
ккал/год м ºC |
|
|
товщина кришки |
|
м |
)
Для спрощення розрахунків і в зв’язку з невеликими тепловими втратами через пінопластовий корпус камери № 1 – теплові втрати від корпуса в розрахунок не беруться.
Враховуючи, що теплові втрати в камері № 1 не можуть перевищувати суму тепла, яке поступило від камери № 2 приймаємо – теплові втрати в камері № 2 такими, що дорівнюють або є більшими ніж теплові втрати в камері № 1, тобто:
|
|
|
ккал/год м2 |
як наслідок для камери № 2:
де
|
|
теплові втрати |
|
ккал/год м2 |
|
|
температура теплоносія (повітря в камері № 2) |
|
ºC |
|
|
температура зовнішнього повітря (в камері № 1) |
|
ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від ізоляції в навколишнє середовище (повітря) |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
середній коефіцієнт теплопровідності |
|
ккал/год м ºC |
|
|
товщина кришки |
|
м |
Товщина теплоізоляційної конструкції визначається за формулою:
,
як наслідок коефіцієнт теплопровідності:
|
|
загальна товщина ізоляційної стінки |
|
м |
|
|
Середній коефіцієнт теплопровідності |
|
ккал/год м ºC |
Термічний опір ізоляційної стінки складється з термічного опору перегородки і термічного опору ізоляції Thermal-Coat™:
|
|
|
год м2 ºC/ккал |
|
|
|
загальна товщина стінки |
|
м |
|
|
середній коефіцієнт теплопровідності стінки (дослід № 1) |
|
ккал/год м ºC |
|
|
коефіцієнт теплопровідності ізоляції |
|
ккал/год м ºC |
|
|
товщина кришки |
|
м |
|
|
|
|
|
Коефіцієнт теплопровідності рідкого керамічного теплового ізолятора Thermal-Coat™ складає:
|
|
|
ккал/год м ºC |
|
|
коефіцієнт теплопровідності ізоляції |
|
ккал/год м ºC |
|
|
товщина ізоляції |
|
м |
|
|
температура теплоносія |
|
ºC |
|
|
температура зовнішнього повітря |
|
ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від ізоляції в навколишнє середовище (повітря) |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
температура на поверхні ізоляції |
|
ºC |
|
|
|
|
|
Якщо припустити, що коефіцієнт тепловіддачі від ізоляції в навколишнє середовище становить:
|
|
|
ккал/год м2 ºC |
перевіримо наше припущення:
де
|
|
теплові втрати |
|
ккал/год м2 |
|
|
температура теплоносія |
|
ºC |
|
|
температура зовнішнього повітря |
|
ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
коефіцієнт тепловіддачі від ізоляції в навколишнє середовище (повітря) |
|
ккал/год м2 ºC |
|
|
коефіцієнт теплопровідності ізоляції |
|
ккал/год м ºC |
|
|
товщина ізоляції |
|
м |
|
|
Теплові втрати в камері № 1 |
|
ккал/год м2 |
|
|
Теплові втрати в камері № 2 |
|
ккал/год м2 |
|
|
0 або 0 % |
||
Похибка становить 0 %, отже наше припущення є вірним.
Відповідно термічний опір ізоляційної стінки становить:
|
|
|
год м2 ºC/ккал |
