Содержание
Расчет количества теплоты для нагревания тела | 8 класс
Содержание
Количество теплоты — еще один изученный нами вид энергии. Эту энергию тело получает или отдает при теплопередаче. Мы установили, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от массы тела, разности температур и рода вещества. Нам известен физический смысл удельной теплоемкости и некоторые ее табличные значения для разных веществ. В этом уроке мы перейдем к численному расчету количества теплоты, необходимой для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении.
Зачем это нужно? На самом деле, на практике очень часто используют подобные расчеты.
При строительстве зданий и проектировании систем отопления важно знать, какое количество теплоты необходимо отдавать для полного обогрева всех помещений. С другой стороны, также необходима информация о том, какое количество теплоты будет уходить через окна, стены и двери.
Формула для расчета количества теплоты
Допустим, на нужно узнать, какое количество теплоты получила при нагревании железная деталь.
Масса детали $3 \space кг$. Деталь нагрелась от $20 \degree C$ до $300 \degree C$.
Возьмем значение теплоемкости железа из таблицы — $460 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$. Объясним смысл этой величины: на нагревание куска железа массой $1 \space кг$ на $1 \degree C$ необходимо затратить количество теплоты, равное $460 \space Дж$.
- Масса детали у нас в 3 раза больше, значит, на ее нагрев потребуется в 3 раза большее количество теплоты — $1380 \space Дж$
- Температура изменилась не на $1 \degree C$, а на $280 \degree C$
- Значит, необходимо в 280 раз большее количество теплоты: $1380 \space Дж \cdot 280 = 386 400 \space Дж$
{"questions":[{"content":"Известно, что при охлаждении слитка золота массой $2 \\space кг$ на $1 \\degree C$ выделяется $260 \\space Дж$. Какое количество теплоты выделится при охлаждении слитка на $10 \\degree C$? [[input-1]] Дж.","widgets":{"input-1":{"type":"input","inline":1,"answer":"2600"}},"hints":[]}]}Тогда, формула для расчета количества теплоты, необходимой для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении примет вид:
$Q = cm(t_2 — t_1)$,
где $Q$ — количество теплоты,
$c$ — удельная теплоемкость вещества, из которого состоит тело,
$m$ — масса тела,
$t_1$ — начальная температура тела,
$t_2$ — конечная температура тела.
Чтобы рассчитать количество теплоты, которое необходимо затратить для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении, нужно удельную теплоемкость умножить на массу тела и на разность конечной и начальной температур.
Рассмотрим подробнее особенности расчета количества теплоты на примерах решения задач.
Расчет количества теплоты, затраченного на нагревание двух тел
В железный котелок массой $4 \space кг$ налили воду массой $10 \space кг$ (рисунок 1). Их температура $25 \degree C$. Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы нагреть котелок и воду до температуры $100 \degree C$?
Рисунок 1. Нагревание воды в котелке.
Обратите внимание, что нагреваться будут сразу два тела: и котелок, и вода в нем. Между постоянно будет происходить теплообмен. Поэтому их температуры мы можем считать одинаковыми.
Отметим, что массы котелка и воды различные. Также они имеют различные теплоемкости. Значит, полученные ими количества теплоты будет различными.
Теперь мы можем записать условие задачи и решить ее.
Дано:
$m_1 = 4 \space кг$
$c_1 = 460 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$
$m_2 = 10 \space кг$
$c_2 = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$
$t_1 = 25 \degree C$
$t_2 = 100 \degree C$
Q-?
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Для расчета полученного количества теплоты используем формулу $Q = cm(t_2 — t_1)$.
Запишем эту формулу для количества теплоты, полученного котелком:
$Q_1 = c_1m_1(t_2 — t_1)$.
Рассчитаем это количество теплоты:
$Q_1 = 460 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 4 \space кг \cdot (100 \degree C — 25 \degree C) = 1840 \frac{Дж}{\degree C} \cdot 75 \degree C = 138 000 \space Дж = 138 \space кДж$.
Количество теплоты, полученное водой при нагревании будет равно:
$Q_2 = c_2m_2(t_2 — t_1)$.
Подставим численные значения и рассчитаем:
$Q_2 = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 10 \space кг \cdot (100 \degree C — 25 \degree C) = 42000 \frac{Дж}{\degree C} \cdot 75 \degree C = 3 150 000 \space Дж = 3150 \space кДж$.
Общее количество теплоты, затраченное на нагревание котелка и воды:
$Q = Q_1 +Q_2$,
$Q = 138 \space кДж + 3150 \space кДж = 3288 \space кДж$.
Ответ: $Q = 3288 \space кДж$.
Расчет количества теплоты при смешивании жидкостей
Горячую воду разбавили холодной и получили температуру смеси $30 \degree C$. Горячей воды с температурой $100 \degree C$ при этом было $0.3 \space кг$. Холодная вода имела массу $1.4 \space кг$ и температуру $15 \degree C$. Рассчитайте, какое количество теплоты было отдано горячей водой при остывании и получила холодная вода при нагревании. Сравните эти количества теплоты.
Дано:
$c_1 = c_2 = c = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$
$m_1 = 0.3 \space кг$
$m_2 = 1.4 \space кг$
$t_1 = 100 \degree C$
$t_2 = 15 \degree C$
$t = 30 \degree C$
$Q_1 — ?$
$Q_2 — ?$
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Запишем формулу для расчета количества теплоты, отданного горячей водой при остывании от $100 \degree C$ до $30 \degree C$:
$Q_1 = cm_1(t_1 — t)$.
Рассчитаем эту величину:
$Q_1 = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 0.3 \space кг \cdot (100 \degree C — 30 \degree C) = 1260 \frac{Дж}{\degree C} \cdot 70 \degree C = 88 200 \space Дж = 88.2 \space кДж$.
Запишем формулу для расчета количества теплоты, полученного холодной водой при нагревании от $15 \degree C$ до $30 \degree C$:
$Q_2 = cm_2(t — t_2)$.
Рассчитаем эту величину:
$Q_1 = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 1.4 \space кг \cdot (30 \degree C — 15 \degree C) = 5880 \frac{Дж}{\degree C} \cdot 15 \degree C = 88 200 \space Дж = 88.2 \space кДж$.
$Q_1 = Q_2 = 88.2 \space кДж$.
Ответ: $Q_1 = Q_2 = 88.2 \space кДж$.
В ходе решения этой задачи мы увидели, что количество теплоты, отданное горячей водой, и количество теплоты, полученное холодной водой, равны. Другие опыты дают схожие результаты.
Значит,
Если между телами происходит теплоообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся тел увеличивается на столько, на сколько уменьшается внутренняя энергия остывающих тел.
{"questions":[{"content":"При смешивании горячей и холодной воды между ними происходит теплообмен. При этом[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["внутренняя энергия горячей воды увеличивается","внутренняя энергия горячей воды уменьшается","внутренняя энергия холодной воды увеличивается","внутренняя энергия холодной воды уменьшается"],"answer":[1,2]}},"hints":[]}]}На практике часто получается так, что отданная горячей водой энергия больше, чем полученная холодной. На самом деле, горячая вода при охлаждении передает какую-то часть своей внутренней энергии воздуху и сосуду, в котором происходит смешивание.
Есть 2 способа учесть этот фактор:
- Если мы максимально сократим потери энергии, то добьемся приблизительного равенства отданной и полученной энергий
- Если рассчитать и учесть потери энергии, то можно получить точное равенство
Расчет температуры при известной величине количества теплоты
При нагревании куска меди было затрачено $22 \space кДж$.
Масса этого куска составляет $300 \space г$. Начальная температура была равна $20 \degree C$. До какой температуры нагрели кусок меди?
Дано:
$m = 300 \space г$
$t_1 = 20 \degree C$
$c = 400 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$
$Q = 22 \space кДж$
СИ:
$0.3 \space кг$
$22 000 \space Дж$
$t_2 — ?$
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Запишем формулу для расчета количества теплоты:
$Q = cm(t_2 — t_1)$.
Постепенно выразим из этой формулы искомую температуру $t_2$:
$t_2 — t_1 = \frac{Q}{cm}$,
$t_2 = \frac{Q}{cm} + t_1$.
Рассчитаем $t_2$:
$t_2 = \frac{22 000 \space Дж}{400 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 0.3 \space кг} + 20 \degree C \approx 183 \degree C + 20 \degree C \approx 203 \degree C$.
Ответ: $t_2 \approx 203 \degree C$.
Подбор системы нагрева воды в бассейне
Температура воды в бассейне, если на неё никак не воздействовать, становится равна температуре окружающего воздуха.
Но если температуру воздуха градусов в 17-18 еще можно назвать сносной, то вот для плавания такая температура уже подойдет вряд ли. Именно поэтому в наших северных широтах довольно остро стоит вопрос нагрева воды в бассейне, особенно если он открытый (хотя и в закрытых помещениях, температура воды часто опускается ниже, чем хотелось бы).
Если отбросить субъективное восприятие, существуют регламентированные нормативы температуры для разных типов бассейнов. Для плавательных и спортивных бассейнов стандартом считается температура 24-26 °С, для детских бассейнов норма повышена до 28-30 °С, а в гидромассажных и спа-бассейнах норматив доходит до 32-38 °С. Но чтобы с поддержанием правильной температуры не возникало проблем, нужно подобрать правильное нагревательное оборудование, желательно, еще на этапе проектирования. Данная статья как раз и призвана помочь вам сориентироваться в этом вопросе и выбрать модель подходящих типа и мощности.
Все системы обогрева воды работают по принципу передачи тепла «от горячего к холодному».
Различия заключаются в принципе получения тепла для нагрева. В рекурперативных теплообменниках циркулирующая вода, нагреваемая тем или иным способом, передает через стенки тепло, нагревая тем самым воду. Электронагреватели, предсказуемо, нагреваются за счет электроэнергии. Тепло передается воде напрямую от так называемых ТЭН-ов (трубчатых электронагревателей). Рассмотрим каждую из разновидностей подробнее.
Теплообменники
Водно-водяной теплообменник представляет собой колбу, внутри которой находятся 2 контура. В первичном контуре, или контуре нагрева, циркулирует вода из бойлера. По вторичному контуру проходит вода из бассейна. Между контурами происходит теплообмен — вода из бассейна нагревается, а бойлер начинает догревать воду вышедшую из теплообменника. Цикл замкнутый и продолжается до тех пор, пока вода в бассейне не достигнет требуемой температуры.
Нагретая теплообменником вода обратно попадает в бассейн. Время, требующееся для достижения водой требуемой температуры, зависит от мощности нагревателя и от объема бассейна. По достижению заданной температуры нагреватель либо отключается, либо начинает работать в режиме поддержания температуры. Это зависит от настроек.
Водно-водяные теплообменники также принято разделять по типу контура нагрева. Называются они при этом вертикальными и горизонтальными, иллюстрируя своим названием положение в котором их удобнее монтировать.
Горизонтальными теплообменниками называют модели с нагревательным контуром в форме спирали.
У вертикальных теплообменников контур представляет собой пучок тонких трубок, по каждой из которых проходит вода. Наличие большого количества трубок в пучке повышает площадь теплопередачи. Также, некоторые производители предусматривают демонтируемый пучок трубок, что обеспечивает ремонтопригодность теплообменника.
Корпуса теплообменников изготавливаются либо из композитного пластика, либо из нержавеющей стали. Хотя в моделях премиум-класса встречаются и титановые корпуса. Контура нагрева (как горизонтальные, так и вертикальные) изготавливают из нержавеющей стали (обычно AISI316), титана, никеля и купроникеля. Первый вариант отлично подходит по соотношению цены/качества для бассейнов с пресной водой, однако для заполняемых морской водой следует выбрать более дорогие антикоррозийные материалы.
В большинстве случаев, водно-водяные теплообменники станут идеальным решением для подогрева воды. Они сравнительно дешевы и не требуют больших затрат в процессе эксплуатации. Однако, для его работы требуется наличие в доме газового котла. В случае его отсутствия, можно установить электрический котел, однако это дорогое и далеко не всегда оправданное решение.
Еще одной неприятной особенностью является то, что на заявленной мощности теплообменник будет работать только при указанных в тех.
паспорте разнице температур первичного и вторичного контура, а также соотношении скоростей жидкости в них. Оценить падение производительности нагревателя, в случае отклонения от паспортных значений, можно по приложенным графикам. (диаграмма А и диаграмма Б)
Для оценки времени работы теплообменника по нагреву бассейна, без учета отклонений от заявленной мощности и потерь тепла, существует эмпирическая формула:
t = 1.16 * V * T / P,
где t — искомое время в часах, V — объем воды бассейна в кубометрах, T — требуемая разница температур в градусах, P — заявленная мощность.
С её помощью можно заранее оценить, сколько времени займет нагрев вашего бассейна теплообменником определенной мощности. И поверьте, процесс этот достаточно долгий. Например, для нагрева воды на 20 °С в бассейне объемом 30 куб.м. посредством теплообменника мощностью 6 кВт, вам потребуется 116 часов. И повторимся, это без учета потерь.
Стоит также помнить, что в комплекте с теплообменником не поставляются необходимые для подключения комплектующие.
Так что при покупке потребуется также приобрести комплект обвязки, состоящий из накидных металлопластиковых муфт (для плавного перехода от пластиковых труб к металлическому стержню обогревателя), циркуляционного насоса (если его нет в котле изначально) для перекачки теплоносителя, электромагнитного клапана (для предотвращения самопроизвольной циркуляции), и, при необходимости терморегулятора.
Солнечные коллекторы
Помимо водно-водяных существует еще один тип рекурперативных теплообменников для бассейна. Солнечные батареи представляют собой коллектор, который нагревается под действием солнечных лучей и позволяет использовать это тепло для подогрева воды в бассейне, используя систему тонких трубок.
Казалось бы, не нужен газовый котел. Не нужно тратить электричество. Однако, вряд ли подобная система станет удачным решением в наших широтах. Даже в ясный день, при условии соблюдения всех правил эксплуатации, квадратный метр поверхности солнечной батареи будет выдавать тепловую энергию в диапазоне 0.
6-0.9 кВт*ч. То есть, чтобы покрыть по мощности даже самый слабый водно-водный теплообменник, потребуется площадь батарей сравнимая с площадью поверхности бассейна. Если ещё и вспомнить, что в той же Москве за год в среднем 184 облачных дня и 98 — пасмурных, то использование «альтернативных источников энергии» окажется под очень большим вопросом. Мы не пытаемся вас всеми силами отговорить от приобретения солнечных батарей, однако наш опыт подсказывает, что данной системой нагрева можно пользоваться только солнечным летом.
Электронагреватели
Альтернативой теплообменникам выступают электронагреватели. В их корпусе установлен ТЭН (трубчатый электронагревательный элемент), который и передает тепло протекающей через устройство воде. Каких-то принципиальных различий между моделями нет, так что подбирая подходящий электронагреватель, достаточно ориентироваться на выходную мощность и материал изготовления корпуса и ТЭНа. Как и в случае с теплообменниками, при использовании в бассейне морской воды, ТЭН нужно подбирать из устойчивого к агрессивным окислительным средам материала: титана, никеля или купроникеля.
Начиная с моделей среднего ценового диапазона, электронагреватели оснащаются термостатом с дисплеем, позволяющим регулировать температуру воды вплоть до десятых долей градуса. Что выгодно их отличает от теплообменников.
Есть у электронагревателей и еще одна важная особенность. Они оснащены комплектом автоматики, который не дает им работать при потоке воды ниже определенного значения. Для этого электронагреватели оснащаются датчиком потока, либо датчиком давления. Первый вариант лучше и точнее. Но вне зависимости от типа датчика, нужно всегда помнить, что при слишком медленной скорости воды в трубах, электронагреватель не будет работать.
Монтаж электронагревателей тоже имеет одну небольшую особенность. Ставить его надо через так называемую «петлю». Это значит, что труба входящая в нагреватель должна быть направлена вертикально вниз. Делается это для того, чтобы ёмкость прибора всегда была наполнена водой. В противном случае, при поломке автоматики, прибор включится без воды внутри.
ТЭН нагревателя, в такой ситуации, может просто-напросто сгореть.
В отличие от теплообменников, электронагреватели изначально укомплектованы всем необходимым для их запуска и работы. Кроме датчика потока/давления, они оснащены ещё и датчиком регулировки температуры, датчиком защиты от перегрева, крепёжным комплектом.
Казалось бы, электронагреватели во всем лучше теплообменников, однако это не совсем так. Нагрев воды с их помощью расходует огромное количество электроэнергии, значительно увеличивая затраты на обслуживание бассейна. И если уж переходить от теории к практике, для многих дачных участков действуют ограничения по общему количеству выделяемой энергии. Так что мало кто сможет позволить себе электронагреватель мощностью свыше 3-6 кВт. Модели большей мощности требуют трехфазного подключения к сети, которое тоже есть далеко не у всех. Так что, обычно, электронагреватели используются для совсем небольших частных бассейнов (не более 12 кубов для открытого и не более 20 — для закрытого).
В остальных случаях, если позволяют условия, предпочтительно использовать теплообменник.
Стоит отметить, что несмотря на кажущуюся простоту, задачу по поддержанию в бассейне требуемой температуры решить не так-то просто. Формула для расчета времени нагрева воды не учитывает такую важную её особенность, как теплопотери при испарении. Из-за этих самых теплопотерь системе подогрева воды приходится работать ещё дольше, при том что процесс нагрева и так обычно занимает 2-3 дня. Именно поэтому стоит заранее подумать о вспомогательных средствах для подогрева: термическое покрывало, покрытие стенок бассейна теплоизоляционным напылением и использование системы солнечных батарей в качестве вспомогательного средства подогрева.
Определение мощности
Ну, и напоследок, немного практической информации. Существует несколько максимально упрощенных формул, позволяющих подобрать правильный водонагреватель:
Для уличных бассейнов мощность теплообменника (в киловаттах) подбирают равной объему бассейна (в метрах кубических).
В случае электрического водонагревателя мощность должна быть равна 1/2 от объема.
Для закрытых бассейнов теплообменник подбирается по мощности равным 3/4 объема.
Ну, а от электронагревателя потребуется мощность равная 1/3 объема бассейна.
Если вы все же решите рискнуть и приобрести систему подогрева на солнечных батареях, знайте, что суммарная площадь коллекторов должна равняться площади самого бассейна.
Итак, подведем краткие итоги:
—Для нагрева воды в бассейнах в основном используются водно-водные теплообменники, электронагреватели и солнечные батареи. Первые два варианта имеют свои достоинства и недостатки, а третий может использоваться в основном в качестве дополнительного средства нагрева.
—Выбор подходящей модели основывается в основном на мощности нагревателя.
—Используя бассейн с морской солью, нужно быть готовым прилично потратиться на нагреватель из антикоррозийных материалов.
—Сам процесс нагрева занимает достаточно долгое время.
Надеемся, данная статья поможет вам сориентироваться в многообразии систем подогрева воды и выбрать нужную вам модель.
Как рассчитать явную теплопередачу для воды
В этой статье мы рассмотрим уравнение явной теплопередачи для воды. Это полезно при попытке определить одну из трех переменных: Btu’s, GPM или Delta-T. Когда вы знаете два из этих значений, вы можете определить оставшееся отсутствующее значение.
Если вы предпочитаете смотреть видео этой презентации на YouTube, а не прокручивать страницу вниз.
Уравнение явного теплообмена для воды
q = м x C p x ∆T
q = галлонов в минуту x 8,34 фунта/галлон x 60 мин/час x 1 БТЕ/фунт°F x ∆T
q = галлонов в минуту x 500 x ∆T
2
GPM – это галлоны в минуту.
m – общий массовый расход воды.
C p. температуры подающей и обратной воды. Помните, что мы имеем дело только с ощутимым теплом.
Это означает, что нет скрытой теплоты, которая влечет за собой изменение состояния, например, превращение воды в пар. Все, что они делали, это изменяли температуру воды, а не ее состояние.
Как рассчитать явную теплопередачу воды
Пример:
200 галлонов в минуту вода входит в змеевик при 120°F и выходит при 80°F 40°F)
Шаг №2 – Введите все значения в уравнение.
q = GPM x 500 x ∆T
q = 200 x 500 x 40 = 4 000 000 БТЕ/ч температура подачи горячей воды отопления составляет 120°F, а горячей воды на выходе – 80°F.
С помощью этой информации мы можем решить, сколько БТЕ подается на этот змеевик.
Первый шаг – вычесть температуру воды на выходе 80°F из температуры воды на входе 120°F, чтобы получить разницу температур или Delta-T. 120°F – 80°F дает нам Delta-T 40°F.
Второй шаг — подставить все известные значения в нашу формулу и произвести расчет.
У нас есть формула q = GPM x 500 x ∆T
Теперь мы вводим наши значения, получаем
q = 200 x 500 x 40 = 4 000 000 БТЕ/час
Теперь мы быстро объясним, откуда получено значение 500 в расчете.
Во-первых, у нас есть вес воды в 8,34 фунта на галлон, затем у нас есть преобразование минут в часы и, наконец, удельная теплоемкость воды в 1 btu/lb°F. Вот как это выглядит:
8,34 фунта/галлон x 60 мин/час x 1 британская тепловая единица/фунт°F = 500
Со всеми этими единицами мы можем увидеть, какие единицы стоимости остались, вычеркнув те, которые исключены из таблицы. формула как таковая
Q = 200 галлонов / минута x 8,34 фунтов / галлон x 60 мин / Hour x 1 BTU / LB ° F x BTU / LB ° F x Btu / LB ° F x BTU / LB ° F x . Hour
Посмотрите наше другое видео о расчете явного тепла для воздуха или расчете явного и скрытого тепла.
Нахождение галлонов в минуту с использованием температуры системы
Это продолжение последней статьи Дока на Hotmail, Решения для несбалансированных гидравлических систем. Читатели спросили: «Как мне найти галлоны в минуту (галлонов в минуту), если в гидравлической системе нет станций измерения расхода?»
Если станции измерения расхода (например, балансировочные клапаны) не встроены в систему, вы все равно можете рассчитать галлоны в минуту через гидравлическую систему, используя несколько простых измерений. Давайте посмотрим, какие измерения температуры воды вы можете выполнять, и какие математические расчеты необходимы для этого простого диагностического теста в галлонах в минуту.
Чтобы не перегружать вас, я приведу очень простой пример небольшой системы отопления, вентиляции и кондиционирования горячего водоснабжения с бойлером и устройством обработки воздуха.
Физика
Хотя многие из нас мало интересовались физикой, когда учились в школе, большинство из нас использует ее каждый день.
Физика изучает природу и свойства материи и энергии. Он использует то, как они работают вместе. Вы используете принципы физики для улучшения производительности системы HVAC.
Формулы мало что значат, если вы не можете использовать полученные из них знания для достижения чего-либо. Обратите внимание, как приведенные ниже формулы превращаются в пошаговые инструкции, которые помогут вам найти нужную информацию. Как только вы найдете ответ, станет ясно, что вы должны сделать, чтобы улучшить производительность системы.
Формула теплопередачи воды — БТЕ
Гидравлические системы, созданные для балансировки, оборудованы таким образом, что вы можете напрямую измерять галлоны системы и оборудования в минуту. Эта формула теплопередачи первичной воды используется для расчета отдаваемой системой БТЕ, когда известны галлоны в минуту. Это не формула для расчета галлонов в минуту, но понимание ее является мостом к легкому выполнению расчетов.
Формула: БТЕ/ч.
= GPM x Δt x 500. Просмотр этой формулы значительно облегчит использование следующего варианта GPM.
В этом примере этапы диагностического теста и расчета будут следовать порядку формулы:
Шаг первый: GPM
- Подсоедините гидроманометр к балансировочному клапану, обслуживающему воздушный манипулятор или змеевик. Измерьте давление воды, интерпретируйте и запишите системные галлоны в минуту. Для нашего примера предположим, что gpm равен 8,8.
Шаг второй: Δt
- Измерьте температуру воды на входе и выходе из змеевика с помощью накладного датчика температуры. Считайте и запишите две температуры.
- Вычтите две температуры, чтобы найти изменение температуры воды (Δt) в змеевике. Для этого примера предположим, что Δt составляет 26,2 градуса по Фаренгейту.
Шаг третий: 500
- Умножьте два числа, полученные на предыдущих шагах, на 500, чтобы найти БТЕ воды, подаваемой через змеевик.
- Пример: галлонов в минуту x дельта t градусов x 500 = со стороны воды БТЕ/час. Измеренное количество галлонов в минуту через балансировочный клапан составило 8,8 галлонов в минуту. Измеренное изменение температуры воды (Δt) через змеевик составляет 26,2 градуса. Примените эти числа к формуле, и вы получите 8,8 галлонов в минуту x 26,2 градуса Δt x 500 = 115 280 БТЕ/час.
Если номинальная теплопроизводительность кондиционера составляет 120 000 БТЕ/час, у вас все в порядке. Если номинальная теплопроизводительность кондиционера составляет 250 000 БТЕ/час, Хьюстон, у нас проблема.
Формула теплопередачи воды: GPM
Формула теплопередачи вторичной воды поможет вам найти GPM, проходящий через оборудование. Формула GPM: GPM = сторона воздуха Btu ÷ (измеренная вода Δt x 500).
Мы рассмотрим эту версию формулы более подробно. Поскольку часть формулы в скобках должна быть заполнена первой, мы соответствующим образом организуем шаги, которые вы будете выполнять в этой области.
Шаг первый: Δt
- Измерьте Δt на входе и выходе из змеевика системы обработки воздуха с помощью сухого термометра накладного типа. Считайте и запишите две температуры.
- Вычтите две температуры, чтобы найти сторону воды Δt на змеевике.
Пример: Температура воды на входе в змеевик горячей воды 168,4ᵒ. Поскольку воздух через змеевик отводит тепло от воды, температура воды снижается до 136,3 градусов. Вычтите 168,4 градуса – 136,3 градуса, чтобы найти Δt стороны воды поперек змеевика, равное 31,1 градуса.
Шаг второй: 500
Умножьте время изменения температуры на 500, чтобы найти делитель формулы. Пример : изменение температуры воды в змеевике на 31,1 градуса x 500 = 15 550.
- Это делитель в формуле для расчета галлонов в минуту.
Шаг третий — Воздух БТЕ
- Следующим шагом является определение БТЕ/ч. подается с воздушной стороны воздухообрабатывающего агрегата.
- Это число может быть получено из двух источников: во-первых, вы можете использовать змеевик горячей воды с номиналом БТЕ/час. в обработчике воздуха. Предположим, что номинальная тепловая мощность этого кондиционера составляет 50 000 БТЕ.
- Во-вторых, вы можете измерить подачу воздуха в БТЕ через воздухораспределитель. Этот метод проверки является наиболее точным, но требует больших усилий. Технические специалисты, которые измеряют производительность оборудования, знают, что установленное оборудование редко работает так, как заявлено, из-за дефектов установки. Обратитесь к Doc для получения информации о процедуре испытаний для измерения доставки БТЕ в воздушной зоне .
Шаг четвертый. Выполните расчет
- Имея на руках данные испытаний и информацию, вы готовы рассчитать количество галлонов в минуту, проходящих через воздухообрабатывающую установку.
- Примените расчет GPM = Air Btu ÷ (Δt x 500). Не забудьте сначала выполнить расчет в скобках.
- Разделите 50 000 британских тепловых единиц в воздушной зоне на 15 550, чтобы найти 3,2 галлона в минуту через змеевик.
Подводя итог, можно сказать, что вы можете повысить диагностические возможности своих гидравлических систем, измерив пару температур, вычитая и разделяя, чтобы найти галлоны в минуту, когда контрольные порты и клапаны недоступны. Надеюсь, ваше будущее будет наполнено гидравлическими системами, включая балансировочные клапаны. Если нет, возможно, этот метод испытаний и расчетов выручит вас из затруднительного положения.
Роб «Док» Фальке служит в отрасли в качестве президента National Comfort Institute, Inc., обучающей компании и членской организации, работающей в сфере HVAC. Если вы являетесь подрядчиком или техническим специалистом в области ОВКВ и заинтересованы в бесплатной процедуре тестирования, описывающей, как измерять количество БТЕ, поступающее через воздушную систему, свяжитесь с Доком по адресу robf@ncihvac.