Стационарный температурный режим

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Стационарный температурный режим

Cтраница 1

Стационарный тепловой режим устанавливается через 15 – 20 РјРёРЅ после РїСѓСЃРєР° установки.

Перед началом каждого опыта производится продувка паровой рубашки, после чего вентиль на линии спуска конденсата закрывается.

Сделать это можно потому, что опытная трубка имеет тепловую изоляцию, потери тепла РІ окружающую среду малы Рё, следовательно, мало количество конденсата, образовавшегося РІ паровой рубашке.  [2]

Стационарный тепловой режим РІ большинстве случаев устанавливается через 4 – 5 С‡ после включения электронагревателя Рё холодильника; РїСЂРё этом установившимся обычно считается режим, РєРѕРіРґР° три последовательных замера показаний термопар, следующие СЃ 10-минутным интервалом, различаются РЅРµ более чем РЅР° 0 08 – 0 1 РЎ.  [3]

Стационарный тепловой режим устанавливается через 10 – 15 РјРёРЅ после включения установки.

Единичный опыт можно считать законченным, если проведено РЅРµ менее трех – четырех записей показаний всех РїСЂРёР±РѕСЂРѕРІ РїСЂРё стационарном режиме через промежутки времени, равные нескольким минутам. Последующие опыты проводятся РїСЂРё РґСЂСѓРіРёС… плотностях теплового потока РІ том же РїРѕСЂСЏРґРєРµ.  [4] Стационарный тепловой режим устанавливается через 15 – 20 РјРёРЅ после РїСѓСЃРєР° установки.

Перед началом каждого опыта производится продувка паровой рубаш-к, после чего вентиль на линии спуска конденсата закрывается. Это возможно потому, что опытная трубка имеет тепловую изоляцию.

Поэтому потери тепла РІ окружающую среду малы Рё, следовательно, мало количество образовавшегося конденсата РІ паровой рубашке.  [5]

Стационарный тепловой режим обычно устанавливается через 4 – Р± С‡ после выхода РЅР° рабочий режим нагревателя Рё холодильника, РїСЂРё этом установившимся обычно считается режим, РєРѕРіРґР° три последовательных замера показаний термопар, следующие СЃ 10-минутным интервалом, различаются РЅРµ более чем РЅР° 0 1 РЎ.  [6]

Стационарный тепловой режим характеризуется неизменностью температурного поля РІРѕ времени вследствие наступления термодинамического баланса между источниками Рё поглотителями тепловой энергии. Нестационарный тепловой режим характеризуется зависимостью температурного поля РѕС‚ времени.  [7]

Рассмотрим стационарный тепловой режим анода рентгеновской трубки. Будем считать, что теплоотвод РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ только Р·Р° счет излучения, описываемого законом Стефана – Больцмана.  [8]

Для стационарных тепловых режимов качество изоляции улучшается СЃ уменьшением коэффициента теплопроводности, Р° для нестационарных – СЃ уменьшением коэффициента температуропроводности. Важными качествами таких покрытий являются высокая температура плавления, способность противостоять термическим напряжениям, которые возникают РїСЂРё больших температурных градиентах, хорошая сцепляемость ( адгезия) СЃ материалом защищаемой стенки.  [9]

РџСЂРё стационарном тепловом режиме тепло подводится холодильному агенту ( рабочему телу) РІ паровом котле, РІ испарителе Рё Р·Р° счет теплового эквивалента работы насосов.  [11] РџСЂРё стационарном тепловом режиме тепло подводится холо – дильному агенту ( рабочему телу) РІ паровом котле, РІ испарителе Рё Р·Р° счет теплового эквивалента работы насосов.  [13]

РџСЂРё стационарном тепловом режиме количество тепла Q, возникшее Р·Р° счет трения РІ микрообъеме Р› V, равно алгебраической СЃСѓРјРјРµ количества тепла, уходящего непосредственно через поверхность трения Рё нерабочую поверхность трущихся пар РІ пространство.  [14]

РџСЂРё стационарном тепловом режиме механическая энергия, превращенная РІ микрообъемах поверхностного слоя РІ тепловую, передается РІ глубь массы трущихся тел Р·Р° счет теплопроводности РЅРµ полностью.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id392462p1.html

Стационарный режим нагрева. Уравнение теплового баланса и условие стационарности

Стационарный температурный режим

Длительно допустимый ток

Большей частью основные потери, превращающиеся в тепло в электрических аппаратах, вызваны потерями Джоуля и потому могут быть представлены мощностью Р = I2R. После подстановки этого выражения в формулу (4.6) получим уравнение, связывающее ток стационарного режима I и стационарное превышение температуры 0:

Если известна допустимая температура нагрева поверхности аппарата или соединительного проводника (кабеля, провода, шины) и температура окружающего пространства, то в принципе можно рассчитать длительно допустимый ток /дд, зная геометрические параметры теплоотдающей поверхности и коэффициент теплопередачи.

Практические задачи

Выбор соединительных проводников

Длительно допустимая температура аппаратов и соединительных проводников определяется классом использованной изоляции и в некоторых случаях допустимой температурой прикосновения человека, если к нагретой поверхности имеет доступ оператор. В типичных применениях температура окружающего пространства О0 задана нормами МЭК. Поэтому может возникнуть нижеследующая задача.

Типовая задача 1

Исходные данные: медная шина поперечного сечения bx h = 5 х 60 мм2 находится в спокойном воздухе. Коэффициент теплопередачи в окружающее пространство kT = 12 Вт/(м2 • К). Необходимо найти допустимый ток, если допустимая температура шины Ьл – 65°С, а согласно МЭК 0„ – 35°С.

Решение

? Решение этой задачи основано на использовании соотношения (4.7). При решении следует учесть зависимость сопротивления от температуры. Поэтому сначала в таблицах справочных данных о свойствах материалов, чтобы использовать (4.

2), найдем для меди удельное сопротивление при 0°С р0 = 1,62 • К) 8 Ом • м и температурный коэффициент удельного сопротивления а = 4,3 • 1(Р3 1/К. Площадь поперечного сечения шины составляет s = 5 х 60 мм2 = 300 • 10-6 м2, а периметр поперечного сечения П = 2(b + h) = 2(5 + 60) = 130 мм = 0,13 м. Записав соотношение (4.

7) для некоторого участка шины произвольной длины /, получим уравнение относительно неизвестного допустимого тока:

Сокращая на величину / и подставляя уже известные значения, найдем

  • 1. Длительно допускаемый ток присоединительных проводников должен быть не менее номинального рабочего тока защищающего аппарата — автоматического выключателя. Это требование обусловлено тем, что, во-первых, защитный аппарат должен защитить от перегрузки присоединительные проводники и, во-вторых, температура присоединительного проводника не должна быть выше, чем температура внутри аппарата. Э го второе условие должно соблюдаться с тем, чтобы присоединительные проводники не нагревали сам аппарат.
  • 2. На практике при определении длительно допустимых токов можно и целесообразно пользоваться нормами стандартов [3] и Правил [4), которые учитывают многообразные способы прокладки проводников.

Типовая задача 2

Исходные данные: медная шина, рассмотренная в типовой задаче 1, используется в условиях, когда температура окружающего воздуха не превосходит Ь0 = 25°С и допускается длительно температура 70°С. Как изменится длительно допускаемый ток при таком изменении окружающей и допускаемой температур?

Решение

? При решении этой задачи следует учесть как изменение допускаемого превышения температуры, которое станет равно 45°С, так и изменение длительной температуры, которая влияет на сопротивление проводника. При температуре 70°С удельное сопротивление меди станет равно р = 2,11 • 10 8 Ом • м. После подстановки полученных числовых значений получим длительно допустимый ток, равный 998 A. i

Типовая задача 3

Исходные данные: медная шипа, рассмотренная в типовой задаче 1, используется в условиях, когда допускается увеличение температуры окружающего воздуха до 50°С.

Это реальное условие соблюдается, если рассмотрению подлежит присоединение шины к автоматическому выключателю, когда и выключатель, и шина расположены внутри шкафа низковольтного распределительного устройства.

Как изменится длительно допускаемый ток?

Решение

? Для решения используем расчетное выражение, полученное в типовой задаче 1, с измененными значениями температур:

98

Как следует из решения последней задачи, рекомендации нормативных документов могут не соответствовать реальным условиям эксплуатации.

На практике, при определении длительно допустимых токов проводников и аппаратов, размещаемых в низковольтных шкафах распределительных щитов, следует уч итывать рекомендации производителей аппаратов и щитов.

В качестве примера можно ознакомиться с каталожными данными щитов Prisma, поставляемых компанией Schneider Electric.

Источник: https://studme.org/121738/tehnika/statsionarnyy_rezhim_nagreva_uravnenie_teplovogo_balansa_uslovie_statsionarnosti

Лекция 8 Теплопередача при стационарном режиме Теплопередачей

Стационарный температурный режим

Лекция № 8. Теплопередача при стационарном режиме Теплопередачей называется теплообмен между двумя средами через разделяющую их перегородку. Теплопередача является сложным видом теплообмена, в котором участвуют две среды и тело.

Кроме того, в нём действуют одновременно и совместно все элементарные явления переноса теплоты (теплопроводность, конвекция, лучеиспускание). Количество переданной теплоты теплопередачей при стационарном режиме определяется по основному уравнению теплопередачи: Q = K F t, Вт, где Q – количество переданной теплоты, Вт. t – tг – tх, о. С.

tг – температура горячего теплоносителя, о. С; tх – температура холодного теплоносителя, о.

С; F – теплообменная поверхность, м 2; K – коэффициент теплопередачи, размерность которого получается из основного уравнения: [K] = [Q/F t] = [Вт/м 2 град] Коэффициент теплопередачи представляет собой количество теплоты, переданной через единицу поверхности в единицу времени от одного теплоносителя к другому при разности температур между ними в один градус. Коэффициент теплопередачи связывает между собой коэффициент теплопроводности и теплоотдачи.

Теплопередача через плоскую стенку Рассмотрим случай, когда две среды разной температуры разделены однородной плоской стенкой. Коэффициент теплопроводности стенки – и толщина её – . Температура – t. C 1 и t. C 2, причём t. C 1 > t. C 2. Температура поверхностей стенки неизвестны, обозначим их как tn 1 и tn 2.

Суммарный коэффициент теплоотдачи со стороны горячего теплоносителя равен 1, а со стороны холодного – 2. По условию задачи температурное поле одномерно, режим стационарный. В этом случае вся теплота, переданная от горячего теплоносителя к поверхности стенки, проходит сквозь стенку и отдаётся холодному теплоносителю, т. е. указанные количества теплоты равны между собой.

Следовательно, для теплового потока q, где q = Q/F , можно написать систему из трёх уравнений:

Теплопередача через плоскую стенку (1) Из уравнений (1) находятся частные температурные напоры: (2) После сложения левых и правых частей уравнений (2) получается выражение для полного температурного напора t. C 1 – t. C 2 = q(1/ 1 + / + 1/ 2), (3) откуда определяется значение удельного теплового потока: (4)

Теплопередача через плоскую стенку Согласно формуле (4), тепловой поток прямо пропорционален разности температур между двумя теплоносителями и обратно пропорционален сумме термических сопротивлений. Вводя обозначение: К = 1/(1/ 1 + / + 1/ 2) в выражение (4), получим: q = K(t. C 1 – t. C 2) Величина К называется коэффициентом теплопередачи.

Он устанавливает связь между элементарными видами теплообмена через коэффициенты теплоотдачи и коэффициенты теплопроводности.

Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называется полным термическим сопротивлением теплопередачи: 1/K = 1/ 1 + / + 1/ 2 , [м 2 град/Вт] где / – термическое сопротивление стенки 1/ 1 и 1/ 2 – являются термическими сопротивлениями теплоотдачи от горячего теплоносителя к холодному.

Теплоотдача через цилиндрическую стенку Цилиндрическая стенка разделяет горячую и холодную жидкости (с t. C 1 – t. C 2). Температуры поверхностей стенки неизвестны, обозначим их через tn 1 и tn 2.

Коэффициент теплоотдачи от горячей жидкости, протекающей внутри трубы, равен 1, а к холодной – 2.

В условиях стационарного режима количество теплоты, отданное горячей и воспринятое холодной жидкостями, одно и то же, следовательно, можно написать: (1) Решив эти уравнения относительно разности температур, получим: (2)

Теплоотдача через цилиндрическую стенку Складывая уравнения (2), получим полный температурный напор: (3) Откуда значение теплового потока (4) Введём следующее обозначение (5) После подстановки этого равенства в (4) окончательно получим: ql = Кl (t. C 1 – t. C 2), здесь Кl – коэффициент теплоотдачи, отнесённый к единице длины трубы.

Средний температурный напор Процессы теплопередачи при постоянных температурах распространены относительно мало. Такие процессы протекают, например, в том случае, если с одной стороны стенки конденсируется пар, а с другой – кипит жидкость. Наиболее часто теплопередача в промышленной аппаратуре протекает при переменных температурах теплоносителей.

Температуры теплоносителей обычно изменяются вдоль поверхности, разделяющей их стенки. Теплопередача при переменных температурах зависит от взаимного направления движения теплоносителей.

В непрерывных процессах теплообмена возможны следующие варианты направления движения жидкостей друг относительно друга вдоль разделяющей их стенки: 1) параллельный ток, или прямоток, при котором теплоносители движутся в одном и том же направлении; 2) противоток, при котором теплоносители движутся в противоположных направлениях; 3) перекрёстный ток, при котором теплоносители движутся взаимно перпендикулярно другу; 4) смешанный ток, при котором один из теплоносителей движется в одном направлении, а другой – как прямотоком, так и противотоком к первому.

Средний температурный напор Движущая сила процессов теплопередачи при переменных температурах изменяется в зависимости от вида взаимного направления движения теплоносителей.

Поэтому в уравнение теплопередачи следует подставлять среднее значение температурного напора Q = K F tm (1) Рассмотрим случай прямотока, когда теплоносители движутся вдоль поверхности теплообмена в одном и том же направлении.

Изменение температуры теплоносителей при параллельном токе По мере протекания теплоносителей вдоль стенки их температуры будут изменяться вследствие теплообмена. Соответственно будет меняться и разность температур t между теплоносителями. Через элемент поверхности нагрева d. F в единицу времени (за секунду) проходит количество теплоты d. Q = K (t 1 – t 2) d. F (2)

Средний температурный напор При этом температура более нагретой жидкости понизится на dt 1 = – d. Q/G 1 C 1 (3) менее нагретой повысится на dt 2 = – d.

Q/G 2 C 2, где G 1 – количество протекающей в единицу времени горячей жидкости C 1 – её теплоёмкость G 2 – количество протекающей в единицу времени холодной жидкости C 2 – её теплоёмкость Знак “минус” указывает на охлаждение более нагретого теплоносителя в процессе теплообмена. Произведение G C назовём водяным эквивалентом и обозначим G 1 C 1 = W 1; G 2 C 2 = W 2 и 1/W 1 + 1/W 2 = m (4)

Средний температурный напор Изменение температурного напора получим, вычитая величину изменения температуры менее нагретой жидкости из величины изменения температуры более нагретой жидкости откуда d.

Q = – d(t 1 – t 2)/m (5) Подставив найденное значение (5) в уравнение (2) получим d(t 1 – t 2)/m = – K (t 1 – t 2) d. F (6) Заменим t 1 – t 2 на t и разделим переменные на t d t/ t = – K m d.

F (7)

Средний температурный напор Уравнение (7) можно проинтегрировать в пределах от tнач до tконеч и от 0 до F (8) ln tкон / tнач = – m. RT (9), где tнач – (t 1 нач – t 2 нач) начальная разность температур, tкон – (t 1 кон – t 2 кон) конечная разность температур.

Уравнение теплового баланса для элемента поверхности df имеет вид Q = G 1 C 1 (t 1 нач – t 1 кон) = G 2 C 2 (t 2 кон – t 2 нач) (10), а так как G 1 C 1 = W 1, G 2 C 2 = W 2, из уравнения (10) находим Q/W 1 = t 1 нач – t 1 кон и W 2 = t 2 кон – t 2 нач (11) Складывая эти выражения и учитывая уравнение (4) получим Q(1/W 1 + 1/W 2) = (t 1 нач – t 1 кон) + (t 2 кон – t 2 нач), откуда m = tнач – tконеч/Q (12)

Средний температурный напор Подставляя значение m в уравнение (9) получим (13) откуда (14) Сравнивая (14) с основным уравнением теплоотдачи (1), получим (15) (16) Уравнение (16) остаётся верным и для определения среднелогарифмического температурного напора при движении жидкости противотоком.

Средний температурный напор Если температура рабочих жидкостей вдоль поверхности изменяется незначительно, т. е.

удовлетворяется условие tнач / tкон < 2, то средний температурный напор можно вычислять как среднее арифметическое из крайних напоров tср = ( tнач - tкон)/2 Для смешанного тока и перекрёстного тока tm = t tпр, где t – поправочный коэффициент к средней разности температур tпр, вычисленный для противотока.

Определение средних температур теплоносителей В технических расчётах температуру каждого теплоносителя усредняют по длине трубы. Например, обозначим через T – температуру горячего теплоносителя и через t – холодного теплоносителя.

Если t = tк – tн < T = Tн – Tк, то tср = 0, 5(tн – tк) Tср = tср + tm Если t > T, то Tср = 0, 5(Tк + Tк) tср = Tср – tm Если задана температура поверхности стенки, соприкасающейся с жидкостью, то tср.

ж = tст tm, где tm – средняя разность температур между стенкой и жидкостью.

Тепловая изоляция Для снижения теплопередачи необходимо увеличить термическое сопротивление. Это достигается путём нанесения на стенку слоя тепловой изоляции.

Тепловой изоляцией называется всякое вспомогательное покрытие, которое способствует снижению потери теплоты в окружающую среду. Выбор и расчёт изоляции производится с учётом соображений экономического характера и требований технологии и санитарии.

Толщина изоляции для плоских стенок определяется из формулы: Для трубопроводов из формулы: где d 2 – диаметр изолированного трубопровода.

Тепловая изоляция Для трубопроводов определение толщины изоляции усложняется тем, что d 2 в расчётное уравнение входит не только в форме ln d 2/d 1, но и в виде члена 1/ 2 d 2.

Тепловые потери изолированных трубопроводов уменьшаются не пропорционально увеличению толщины изоляции.

Это обстоятельство объясняется тем, что при увеличении толщины термическое сопротивление слоя изоляции увеличивается а термическое сопротивление теплоотдачи в окружающую среду уменьшается: Во избежание большой толщины при изоляции трубопроводов применяют материалы с малым коэффициентом теплопроводности. Максимальные тепловые потери наблюдаются при некотором значении диаметра, который называется критическим диаметром изоляции. d 2 кр = 2 / 2 , где – теплопроводность изоляции 2 – коэффициент теплоотдачи от поверхности в окружающую среду.

Источник: https://present5.com/lekciya-8-teploperedacha-pri-stacionarnom-rezhime-teploperedachej/

Тепловой режим здания

Стационарный температурный режим

Тепловой режим здания – это совокупность процессов и воздействий, которые под влиянием различных внутренних и внешних (возмущающих) факторов и инженерных систем (регулирующих факторов), формируют микроклимат в помещениях.

Помещения, как правило, изолированы от внешней среды, что дает возможность инженерным системам здания создавать в них определенный микроклимат.

При этом микроклимат создается вследствие взаимодействия не только теплового, но и воздушного, а также влажностного режима здания.

Микроклимат представляет собой совокупность параметров воздушной среды, естественно либо искусственно поддерживаемых в ограниченном пространстве внутри помещений. К ним относятся:

  • температура воздуха и характер ее изменения по объему помещения;
  • относительная влажность воздуха;
  • подвижность (скорость перемещения) воздуха;
  • содержание различных загрязнений (пыли, твердых частиц и других);
  • соотношение содержащихся аэроионов;
  • наличие или отсутствие посторонних запахов.

Эти параметры зависят: от климатической зоны, в которой находится здание, времени года, теплофизических особенностей производственного процесса, условий работы инженерных систем: отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВиК).

В зависимости от возможного сочетания различают комфортные (оптимальные), обеспечиваемые системами кондиционирования воздуха, и допустимые параметры микроклимата, которые достигают путем применения систем отопления и приточно-вытяжной вентиляции.

При оптимальных условиях – обеспечивается нормальный обмен веществ и терморегуляция человека, его нормальное самочувствие и высокая работоспособность, отсутствуют неприятные ощущения, т.е. здоровье гарантируется.

А при допустимых – негативного влияния на состояние здоровья нет, но  ощущается дискомфорт и, как следствие, снижается эффективность мозговой деятельности и производительность труда. При этом гарантировано не возникнут и не разовьются необратимые процессы в организме.

Параметры должны соответствовать требования нормативных документов, таких как ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые общественные. Параметры микроклимата в помещениях». Согласно данной норме, воздух помещения в теплый период должен иметь температуру +22…25°С, влажность 30…60%, подвижность до 0,25 м/с. В холодный/переходный период температура +20…22°С, влажность 30…45%, подвижность до 0,15 м/с. Указанные параметры микроклимата должны удовлетворять не менее 70% людей, находящихся в помещении. 

Наличие комплекса инженерных устройств и систем ОВиК – необходимое условие для обеспечения теплового режима здания. Тепловой режим – сочетание процессов и воздействий, под влиянием которых формируется микроклимат помещений.

Причем микроклимат создается совокупностью и взаимодействием внешних и внутренних процессов (называемых возмущающими факторами) и воздействием инженерных систем ОВиК (регулирующими факторами).

Для поддержания теплового режима используют одновременно два метода – снижают влияние возмущающих факторов: тепло – и влагопритоков, теплопотерь (внешних или внутренних, бытовых либо технологических) и увеличивают воздействие регулирующих (ограждающие конструкции, солнцезащитные элементы, другие строительно-планировочные решения, а также системы ОВиК) с целью добиться точного контроля и поддержания параметров микроклимата при минимально возможных энергозатратах.

В помещении постоянно происходят процессы, определяющие его тепловой режим. Из-за имеющейся разности температур наружного и внутреннего воздуха, а также воздействия солнечной радиации помещение охлаждается зимой или нагревается летом.

При воздействии ветра, гравитационных сил возникают перепады давления, что ведет к перетеканию (инфильтрации) внутреннего воздуха наружу и обратно через неплотности в ограждающих строительных либо оконных конструкциях. Атмосферные осадки (снег, дождь т.д.

), внутренние выделения влаги, разное влагосодержание воздуха снаружи и внутри помещений ведет к усилению влагообмена через ограждающие строительные конструкции. Из-за этого возможно избыточное увлажнение материала стен, перекрытий и ухудшение их защитных свойств, снижение долговечности. Все эти факторы и процессы необходимо рассматривать и учитывать в тесной связи между собой, т.к.

их взаимовлияние велико. Например, инфильтрация воздуха, повышенное увлажнение стеновых материалов зимой ведет к значительному (в несколько раз) росту теплопотерь. Но с другой стороны, состав внутреннего воздуха возможно поддерживать благоприятным только с помощью воздухо – и влагообмена с наружным воздухом. 

Тепловой режим помещения изменяется при уменьшении/увеличении тепловой нагрузки на помещение. Основной характеристикой помещения является его теплоустойчивость – способность поддерживать относительное постоянство температуры при периодическом изменении тепловой нагрузки.

При этом нагрузка бывает внешней и зависит от материала и конструктивного исполнения наружных ограждений – стен, перекрытий, окон, дверей, кровель, и внутренней, зависящей от характера производства, типа освещения, находящихся людей. Для максимального снижения затрат на энергоносители теплоустойчивость помещения должна быть высокой.

Это позволяет уменьшить установленную тепловую и холодильную мощность систем ОВиК в 1,5…2 раза. Эффект аккумулирования холода внутренними поверхностями стен, полов и потолков общественных помещений при работе системы кондиционирования воздуха (СКВ) ночью позволяет днем эксплуатировать ее с минимальной нагрузкой либо вообще не использовать. Для систем отопления применяют т.н.

энергосберегающий режим эксплуатации, когда в нерабочий период времени поддерживают температуру воздуха +15…16°С, а в рабочий – быстро доводят до комфортных +20…22°С за 20 – 30 минут.

Источник: https://www.promventholod.ru/tekhnicheskaya-biblioteka/teplovoy-rezhim-zdaniya.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.