Расчет объема теплоаккумулятора: Расчет объема теплоаккумулятора — «РусИнж»

Как подобрать объем теплоаккумулятора для электрокотла

Электрические котлы отличает невысокая цена, относительная простота монтажа и обслуживания, надежность и безопасность. Единственным вопросом, который может возникнуть к системе отопления на основе таких агрегатов, — высокая цена энергоносителя. Однако при наличии двух- или многотарифной схемы оплаты электроэнергии расходы можно существенно сократить. Для этого в тепловую схему системы включают электрокотлы с теплоаккумулятором. Рассмотрим конструкцию, преимущества буферной емкости для бытовых и промышленных электрических котлов отопления «Невский», а также произведем расчет их объема.

Устройство и принцип работы теплоаккумулятора

Теплоаккумулятор представляет собой емкость, покрытую теплоизоляцией. Для подключения к отоплению предусмотрено два патрубка.

Система на базе электрокотла и теплоаккумулятора работает следующим образом. Электрический котел функционирует во время действия недорого тарифа, при этом теплоноситель подается по контуру «тепловой агрегат — теплоаккумулятор» до достижения заданной температуры, обычно это 85–90° С.

Во время действия высокого тарифа электрический котел отключается, температура в системе отопления поддерживается за счет предварительно нагретого теплоносителя, который циркулирует по контуру «буферная емкость — радиаторы» или другие отопительные приборы. Температура при этом регулируется трехходовым клапаном с электроприводом, управляемым по схеме обратной связи с датчиком температуры.

Расчет объема теплоаккумулятора для котла

От правильного выбора объема теплоаккумулятора для котла зависит корректная работа отопления при отключенном котле. Чем больше емкость бака, тем дольше функционирует система при бездействующем тепловом агрегате.

Объем считают по формуле: V = P × ŋ × t / с × ∆ϑ, где V — объем бака-теплоаккумулятора, P — тепловая мощность котельного агрегата, ŋ — коэффициент полезного действия котла, t — время нагрева теплоносителя в баке-аккумуляторе, с — постоянная величина удельной теплоемкости воды (при использовании ее в качестве теплоносителя), ∆ϑ — разность температур теплоносителя до и после отопительных приборов.

Данная формула не учитывает теплопотери в системе во время нагрева, а также потери температуры дома или здания при снижении температуры наружного воздуха.

Для более точного подбора теплоаккумулятора для электрического котла считают тепловую энергию, накопленную теплоаккумулятором за 1 цикл.

Она определяется выражением Q = V × с × ∆ϑ, где Q — количество тепла, с — удельная теплоемкость теплоносителя, V — предварительно рассчитанный объем накопительного теплоаккумулятора, ∆ϑ — разница температур воды подачи и обратного хода.

Полученную величину сравнивают с проектными теплопотерями здания при той или иной температуре и определяют, на какое время хватит нагретого теплоносителя в системе без подключения котла. Исходя из этого, можно корректировать объем резервуара, необходимый для работы отопления с электрокотлом и с теплоаккумулятором.

Можно также воспользоваться упрощенной системой определения емкости бака теплоаккумулятора. В умеренном морском и южном климате она составляет примерно 25 литров на каждый кВт мощности котла. В средней полосе и на севере — от 35 до 40 литров на КВт. Приведенные величины указаны для норм теплопотерь СанПин.

При выборе также необходимо учесть, что со слишком большим объемом теплоносителя электрический котел может не справиться. Для исключения ошибок необходимо обратиться к специалистам.

Итак, теплоаккумуляторы для электрокотлов отопления:

• Могут работать с низкотемпературным отоплением. Автоматический клапан с сервоприводом позволяет регулировать температуру подачи теплоносителя.
• Позволяют снизить расходы на энергоноситель. Установка теплоаккумулятора позволяет включать отопительный агрегат во время действия дешевого тарифа на электроэнергию.
• Могут применяться в системах ГВС. Резервуары можно подключать к системе подачи горячей воды и применять в качестве бойлера.

По вопросам выбора оборудования для ГВС и отопления звоните: 8 800 100-24-65. Мы поставляем промышленные и бытовые электрокотлы «Невский» с теплоаккумуляторами, оказываем клиентам полную информационную и техническую поддержку.

Теплоаккумулятор для отопления: как правильно его выбрать и просчитать объем — Prometr

Эффективность работы отопительной системы зависит не только от правильно выбранного котла, но и от других ее составляющих. В частности, от теплоаккумулятора — буферной емкости, предназначенной для аккумулирования излишне выделенной тепловой энергии.

Наличие такого оборудования приносит значительные выгоды. В частности, теплоаккумулятор позволяет длительное время поддерживать в помещении комфортную температуру даже после прекращения работы котла. Кроме этого, он предотвращает закипание котла, помогает сэкономить расход топлива до 50%, увеличивает КПД отопительного оборудования. Также буферная емкость может стать дополнительным источником горячей воды, которую можно использовать для бытовых нужд. Ввиду этого очень важно знать, как подобрать теплоаккумулятор для отопления правильно.

Если у вас есть желание выбрать и купить теплоаккумулятор по оптимальной цене ниже рыночной, то рекомендуем обратить внимание на интернет-магазин теплооборудования Teplofocus, где специалисты обладают достаточным профессионализмом, чтоб помочь вам с выбором и найти буферную емкость именно под ваши потребности.

Как рассчитать объем теплоаккумулятора в зависимости от площади помещения?

Решая, как выбрать теплоаккумулятор, необходимо принять во внимание следующие моменты. Дело в том, что оборудование с недостаточным объемом приведет к снижению коэффициента полезного действия отопительной системы. При выборе буферной емкости большего объема, чем требуется для нагрева помещения, котлу придется дольше работать. К тому же более емкие теплоаккумуляторы стоят дороже. Чтобы сделать правильный выбор, нужно рассчитать объем теплоаккумулятора для отопления с учетом площади помещения. Для дома с хорошим утеплением специалисты советуют придерживаться следующего алгоритма: 35-50 л объема аккумулятора = 10 кв. м площади. К примеру, для дома или квартиры площадью до 100 кв. м подойдет буферная емкость объемом до 500 л. В то же время, кроме площади помещения, рекомендуется учитывать и такие факторы, как мощность котла, качество утепления дома, вид топлива.

Как выбрать теплоаккумулятор в зависимости от вида котла?

Правильный расчет объема буферной емкости зависит от таких факторов, как мощность котла, качество утепления дома, КПД котла. Если рассчитывать объем по площади, то, как указано выше, нужно 35-50 л на 10 кв. м площади. По мощности твердотопливного котла буферная емкость рассчитывается по алгоритму 20-25 л на 1 кВт.

Для расчета подходящей модели теплового аккумулятора для электрических котлов используются специальные калькуляторы, в которые нужно внести данные по мощности оборудования, предполагаемые тепловые потери, количество воды в системе отопления и другие показатели. По упрощенному (народному) методу можно сделать расчет по следующему алгоритму: 1 кВт мощности котла = 30 л объема теплоаккумулятора.

Расчет объема буферной емкости для газового котла, как и для его аналогов, работающих на другом виде топлива, нужно делать с учетом характеристик отопительного оборудования и площади здания. Самый простой способ расчета заключается в том, что одному киловатту мощности котла должно соответствовать не менее 25 л объема буферной емкости.

Как подобрать теплоаккумулятор для дома или квартиры?

Лучше всего доверить расчет и подбор теплоаккумулирующей емкости для отопительной системы специалистам. С учетом типа отопительного прибора, площади здания, теплопотерь дома и других данных они смогут сделать правильный расчет. Если же возможности обратиться к профессионалам нет, то следует рассчитать теплоаккумулятор для отопления с учетом площади по принципу: 35-50 л на 10 м². К примеру, если нужен теплоаккумулятор для квартиры площадью до 100 кв. м, то следует делать выбор среди моделей емкостью до 500 л. Для загородных домов, площадь которых превышает 150 кв. м, необходим более емкий аккумулятор — на 750-1000 л.

Если вы хотите узнать, как выбрать теплоаккумулятор правильно, обращайтесь к специалистам интернет-магазина теплоооборудования «Теплофокус». Вам будет оказана профессиональная помощь в выборе. В ассортименте магазина представлены буферные емкости от ведущих производителей. Предлагаются модели различной емкости для разных видов котлов.

Теплоаккумулятор для отопления: как правильно его выбрать и просчитать объем

Расчет объема теплоаккумулятора двухфазного контура теплообмена системы терморегулирования космического корабля | Ходунов

Никонов А. А., Горбенко Г. А., Блинков В. Н. Теплообменные контуры с двухфазным теплоносителем для системы терморегулирования космических аппаратов. Ракетнокосмическая техника, машиностроение, Москва, ЦНТИ «Поиск», 1991. 302 с

NASA Technology Roadmaps, TA 14: Системы теплового управления. НАСА, Вашингтон, округ Колумбия, июль 2015 г. 97 р.

Бланд, Т. Дж., Даунинг, Р. С., Роджерс, Д. П. Двухфазная система терморегулирования для больших космических платформ. 19-я конференция по теплофизике, 25–28 июня 1984 г., Сноумасс, Колорадо, США. DOI: 10.2514/6.1984-1758.

Майрон, Д. Л., Пэриш, Р. К. Разработка прототипа двухфазной тепловой шины для космической станции. 22-я конференция по теплофизике, 8 июня — 10 июня 1987 г., Гонолулу, Гавайи, США. DOI: 10.2514/6.1987-1628.

Meng, Q. et al. Экспериментальное исследование переходных режимов двухфазного контура с механической накачкой и новым аккумулятором для терморегулирования полезной нагрузки космической камеры. Прикладная теплотехника, 2020, т. 1, с. 179, article id: 115714. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115714

Гончаров Б.А., Латышев И.Н., Прохоров Ю.В. Устройство для поддержания давления в теплоносителе в контуре системы терморегулирования космического аппарата. ]. Патент РФ, №. 2117891, 1998. 17 с.

Епифанов К.С., Семенков А.Н. Идентификация модели теплового гидроаккумулятора контура теплопереноса Российского сегмента Международной космической станции «Альфа». «]. Авиационно-космическая техника и технология – Аэрокосмическая техника и технологии, 1999, том. 9, стр. 527-533.

Семенцов А. Н. Моделирование двухфазного контура теплопереноса централизованной системы теплоотвода российского сегмента международной космической станции в условиях космического полета. Дисс. Докт. техн. Моделирование двухфазного контура теплообмена централизованной системы отвода тепла Док. Дисс.]. Москва, 2003. 168 с.

Басов А.А., Лексин М.А., Прохоров Ю.В. М. Двухфазный контур системы обеспечения теплового режима научно-энергетического модуля. Численное моделирование гидравлических характеристик. Численное моделирование гидравлических характеристик. Космическая техника и технологии, Москва: РКК «Энергия», 2017, № 1, с. 2 (17), с. 80-89.

Баттерворт Д., Хьюитт Г. Ф. Двухфазный поток и теплопередача, гл. 4, Эмпирические методы определения перепада давления. Лондон, издательство Оксфордского университета, 1977, стр. 58–90.

Чисхолм Д. Двухфазный поток в трубопроводах и теплообменниках. Лондон, Г. Годвин совместно с Институтом инженеров-химиков, 1983. 304 стр.

Зиви, С. М. Оценка стационарной доли пустот пара с помощью принципа минимального производства энтропии. Журнал теплопередачи, 1964, том. 86, нет. 2, стр. 247-251. DOI: 10.1115/1.3687113

Леви, С. Проскальзывание пара – теоретический прогноз на основе импульсной модели. Журнал теплопередачи, 1960, том. 82, нет. 2, стр. 113-124. DOI: 10.1115/1.3679890.

Чизхолм, Д. Уравнение для отношения скоростей в двухфазном потоке. NEL Report No. 535, East Kilbride, Glasgow, 1972.

Нарси М., де Мальмазет Эрик., Колин Кэтрин. Кипение потока в трубке в условиях нормальной гравитации и микрогравитации. Международный журнал многофазных течений, 2014, т. 1, с. 60, стр. 50-63. DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2013.11.011.

Тепловая масса для аккумулирования тепла

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

50913

• Эд Витц, Джон В. Мур, Джастин Шорб, Ксавье Прат-Ресина, Тим Вендорф и Адам Хан
• Электронная библиотека химического образования (ChemEd DL)

Стены Тромба и тепловая масса

Многие очень энергоэффективные или «пассивные» дома используют «пассивные солнечные» накопители энергии различных видов. Самая простая, наверное, «Стена Тромба». Стенка Тромба поглощает и выделяет большое количество тепла без существенного изменения температуры, поэтому она должна иметь высокую тепловую массу или теплоемкость .

В одной из статей Википедии говорится, что если бы вместо бетона для стены Тромба использовался резервуар с водой, он мог бы хранить в пять раз больше тепла. Учитывая, что камень будет намного тяжелее, возможно ли это? Как и любой проектировщик солнечных домов, мы можем ответить на этот вопрос с помощью простых расчетов.

Теплоемкость

Когда солнце подает тепловую энергию на стену Тромба, происходит повышение температуры. В этом случае не происходит никаких химических или фазовых превращений, поэтому повышение температуры пропорционально количеству подводимой тепловой энергии. Если

q количество подведенного тепла и температура повышается с T ₁ до T ₂ , то

\[q = C * (T_{2} – T_{1})\]

ИЛИ

\[q = C * (\треугольник T)\]

где константа пропорциональности C называется теплоемкостью стенки. Знак q в этом случае +, поскольку образец поглотил тепло (изменение было эндотермическим), и (Δ T ) определяется обычным способом.

Если нас интересует сравнение стен Тромба переменной массы, количество тепла, необходимое для повышения температуры, пропорционально как массе, так и повышению температуры. То есть

\[q = C * m * (T_2 – T_1)\]

ИЛИ

\[q = C * m * (\треугольник T)\]

Новая константа пропорциональности C представляет собой теплоемкость на единицу массы. Ее называют удельной теплоемкостью (или иногда удельной теплоемкостью), где слово удельная теплоемкость означает «на единицу массы».

Удельная теплоемкость обеспечивает удобный способ определения количества тепла, присоединяемого к материалу или отводимого от него, путем измерения его массы и изменения температуры. Как упоминалось [|ранее], Джеймс Джоуль установил связь между теплотой энергия и интенсивное свойство температура

, путем измерения изменения температуры воды, вызванного энергией, выделяемой падающей массой. В идеальном эксперименте груз массой 1,00 кг, падающий с высоты 10,0 м, выделит 98,0 Дж энергии. Если бы масса приводила в движение пропеллер, погруженный в 0,100 л (100 г) воды в теплоизолированном сосуде, ее температура повысилась бы на 0,234 ^o С. Это позволяет рассчитать удельную теплоемкость воды: 9\цирк С}\)

При 15°C точное значение удельной теплоемкости воды составляет 4,184 Дж·К ^–1 г ^–1 , а при других температурах оно колеблется от 4,178 до 4,218 Дж·К ^–1 г ^–1 . Обратите внимание, что удельная теплоемкость измеряется в г (а не в кг), и поскольку шкалы по Цельсию и по шкале Кельвина имеют одинаковую градуировку, можно использовать либо 90 174, либо 90 175 C, либо K.

Пример \(\PageIndex{1}\) : Тепловая энергия в воде 95 \text{кДж}\).

Пример \(\PageIndex{2}\) : Тепловая энергия в бетоне

Если солнце повышает температуру бетонной стены размером 3 м x 6 м x 0,5 м (типичное значение D = 2,3 г/см ³ ) от 25,0 ^o C до 35,0 ^o C, сколько запасается тепловой энергии, учитывая, что удельная теплоемкость бетона (см. ниже) равна 0,880 Дж К ^–1 г ^–1 ?

Решение : \(\text{V} = \text{3 м} * \text{6 м} * \text{0,5 м} = \text{95 \text{кДж}\).

Примечание

Обратите внимание, что вода может поглотить примерно в 2 раза больше тепла при том же объеме и при одинаковом изменении температуры. Однако при той же массе вода может поглотить в 4,18/0,880 = 4,75 раза больше тепла. Расчет, основанный на массе, должен быть основой для заявления Википедии.

Удельная теплоемкость строительных материалов

(Обычно представляет интерес для строителей и проектировщиков гелиоустановок)

Таблица \(\PageIndex{1}\) Удельная теплоемкость строительных материалов

Вещество	Фаза	с р Дж/(г·К)
Асфальт	твердый	0,920
Кирпич	твердый	0,840
Бетон	твердый	0,880
Стекло, диоксид кремния	твердый	0,840
Стекло, заводная головка	твердый	0,670
Стекло, бесцветное	твердый	0,503
Стекло, пирекс	твердый	0,753
Гранит	твердый	0,790
Гипс	твердый	1,090
Мрамор, слюда	твердый	0,880
Песок	твердый	0,835
Почва	твердый	0,800
Дерево	твердый	0,420
Вещество	Фаза	с р Дж/(г·К)

Табл. фаза C _p (см. ниже)
Дж/(г·К) воздух, (уровень моря, сухой, 0 °C)

газ 1.0035 аргон газ 0,5203 двуокись углерода газ 0,839 гелий газ 5.19 водород газ 14.30 метан газ 2,191 неон газ 1. 0301 кислород газ 0,918 вода при 100 °C (пар) газ 2,080 вода при 100 °C жидкость 4,184 этанол жидкость 2,44 вода при -10 °C (лед)) твердый 2,05 медь твердый 0,385 золото твердый 0,129 железо твердый 0,450 свинец твердый 0,127

Другие стратегии хранения тепла

Расплавленная соль может использоваться для хранения энергии при более высокой температуре, так что накопленную солнечную энергию можно использовать для кипячения воды для работы паровых турбин. Смесь соли нитрата натрия и нитрата калия плавится при 221 °C (430 °F). Он хранится в жидком состоянии при температуре 288 ° C (550 ° F) в изолированном «холодном» резервуаре для хранения. Жидкая соль прокачивается через панели в солнечный коллектор, где сфокусированное солнце нагревает ее до 566 ° C (1051 ° F). Затем его отправляют в горячий резервуар для хранения. Это настолько хорошо изолировано, что тепловую энергию можно с пользой хранить до недели.

Когда требуется электричество, горячая соль перекачивается в обычный парогенератор для производства перегретого пара для турбины/генератора, который используется на любой обычной угольной, нефтяной или атомной электростанции. Для турбины мощностью 100 мегаватт потребуются резервуары около 30 футов (9,1 м) в высоту и 80 футов (24 м) в диаметре, чтобы при такой конструкции она приводила ее в действие в течение четырех часов.

Чтобы понять преобразование тепловой энергии в электрическую, нам нужно кое-что знать об электрических единицах.

Преобразование электроэнергии

Самый удобный способ передать известное количество тепловой энергии образцу — использовать электрическую катушку. Подведенное тепло является произведением приложенного потенциала В , тока I , протекающего через катушку, и времени t , в течение которого протекает ток:

\[q = V * I * t\]

Если используются единицы СИ вольт для приложенного потенциала, ампер для силы тока и второе время, энергия получается в джоулях. Это потому, что вольт определяется как один джоуль на ампер в секунду:

\(\text{1 вольт} × \text{1 ампер} × \text{1 секунда} = \text{1} \dfrac{J}{A s} × \text{1 A} × \text {1 с} = \text{1 Дж}\)

Пример \(\PageIndex{3}\) : Теплоемкость

Электрический нагревательный змеевик, 230 см ³ воды и термометр помещены в кофейную чашку из полистирола. К катушке приложена разность потенциалов 6,23 В, создающая ток силой 0,482 А, который проходит в течение 483 с. Найдите теплоемкость содержимого кофейной чашки, если температура повысится на 1,53 К. Предположим, что стакан из полистирола является настолько хорошим изолятором, что тепловая энергия от него не теряется.

Решение Тепловая энергия, подаваемая нагревательным змеевиком, определяется выражением

\(\text{q} = \text{V} × \text{I} × \text{t} = \text{6,23 В} × \text{0,482 А} × \text{483 с} = \text{1450 В·А·с} = \text{1450 Дж}\)

Однако

\(q = C * (T_{2} – T_{1})\)

Поскольку температура повышается, T ₂ > T ₁ и изменение температуры Δ T положительно:

\(\text{1450 Дж} = \text{C} × \text{1,53 К}\)

так что

\(\text{C} = \dfrac{1450 Дж}{1,53 K} = \text{948} \dfrac{J}{K}\)

Примечание

Примечание: Найденная теплоемкость относится ко всему содержимому стакана с водой, змеевику и термометру вместе взятым, а не только к воде.

Как обсуждалось в других разделах, более старая единица энергии, не входящая в СИ, калория, определялась как тепловая энергия, необходимая для повышения температуры 1 г H ₂ О от 14,5 до 15,5°С. Так, при 15°С удельная теплоемкость воды составляет 1,00 кал К ^–1 г ^–1 . Это значение соответствует трем значащим цифрам в диапазоне примерно от 4 до 90°C.

Если образец вещества, которое мы нагреваем, является чистым веществом, то количество тепла, необходимое для повышения его температуры, пропорционально количеству вещества. Теплоемкость единицы количества вещества называется молярной теплоемкостью, условное обозначение Кл _м . Таким образом, количество теплоты, необходимое для повышения температуры количества вещества n с T ₁ до T ₂ , равно

\[\text{q} = \text{C} × \text{n} × (\text{T}_2 – \text{T}_1)\label{6}\]

Молярная теплоемкость обычно имеет нижний индекс, чтобы указать, нагревалось ли вещество при постоянном давлении ( C _p ) или в закрытом контейнере при постоянном объеме ( С _В ).

Пример \(\PageIndex{4}\) : Молярная теплоемкость

Образец газообразного неона (0,854 моль) нагревается в закрытом контейнере с помощью электрического нагревателя. К катушке приложили потенциал 5,26 В, в результате чего в течение 30,0 с прошел ток силой 0,336 А. Было найдено, что температура газа повысилась на 4,98 К. Найти молярную теплоемкость газа неона при отсутствии тепловых потерь.

Решение Теплота, подаваемая нагревательным змеевиком, определяется выражением

 

\(q = V * I * t\)

\(= 5,26 \text{V} * 0,336 \text{A} * 30,0 \text{s}\)

\(= 53,0 \text{В А с}\)

\(= 53,0 \текст{J}\)

Изменение уравнения (4), тогда мы имеем

\begin{matrix}C_{m}=\dfrac{q}{n\text{(T}_{\text{2}}-\text{T}_{\ text{1}}\text{)}}=\dfrac{\text{53}\text{0,0 Дж}}{\text{0}\text{0,854 моль}\times \text{4}\text {.98 K}}=\text{12}\text{.47 J K}^{-\text{1}}\text{ моль}^{-\text{1}}\end{matrix} 9{-1}}\)

Из ChemPRIME: 15.

No related posts.