Расчет коэффициента теплоотдачи — КиберПедия 

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...

Расчет коэффициента теплоотдачи

2017-09-30 558
Расчет коэффициента теплоотдачи 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

ОТ ГРУНТА К ТЕПЛОНОСИТЕЛЮ

 

Цель работы

Целью данной работы является расчет коэффициента теплоотдачи от теплоносителя к грунту для режимов кондиционирования и теплоснабжения.

 

Теоретический материал

Система сбора низкопотенциального тепла грунта (ССНТГ) теплоносителем. В качестве теплоносителя системы принят 35% водный раствор этиленгликоля со следующими теплофизическими характеристиками таблица 16.

Плотность ρ = 1045 кг/м3; температура замерзания tз = 21 0С;

 

Таблица 16. Теплофизические характеристики 35% водного раствора этиленгликоля

Теплофизическая теплоносителя Температура, t, 0С  
Удельная теплоемкость, ср, кДж/кг К - 10 + 20 3,57 3,5 3,65
Коэффициент динамической вязкости, v, м2/с   - 10 + 20 7,35 10-6 4,70 10-6 2,35 10-6
Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/м К - 10 + 20 0,454 0,465 0,465
Критерий Прандтля, Рг   - 10 + 20 37,7 19,2

 

Грунтовый теплообменник (термоскважина) представляет собой конструкцию «труба в трубе» коаксиального типа со стальной наружной и полиэтиленовой внутренней трубами. Теплоноситель, отдав тепло и охладившись в испарителе теплонасосной установки (ТНУ), поступает во внутреннюю (полиэтиленовую) трубу грунтового теплообменника, опускается в нижнюю часть скважины, переходит в межтрубную полость, где поднимается вверх и, нагреваясь, отбирает тепло грунта и вновь отдает его в испарителе ТНУ.

Используются термоскважины или грунтовый теплообменник:

Наружная труба D = 219 ∙ 7,7 мм, сталь;

Внутренняя труба d = 180 ∙ 16,2 мм, полиэтилен.

Определяется эквивалентный диаметр кольцевого канала, м:

 

dэ =

 

Площадь кольцевого канала межтрубной полости,м2:

 

fk =

 

Режим кондиционирования. Суммарная холодопроизводительность ССНТГ принимается равной нагрузке кондиционирования

Q0, кВт. Общее количество термоскважин ССНТГ n = 89.

Холодопроизводительность одной термоскважины:

 

Q1 = ,

 

где n - oбщее количество термоскважин ССНТГ.

Объемный расход теплоносителя через термоскважину, м3/c:

 

Gv =

 

где ρ - плотность теплоносителя, кг/м3; ср - удельная теплоемкость теплоносителя, кДж/кг ∙ К; Δt - разность температур теплоносителя, 0С.

Принимаемая температура входа теплоносителя в термоскважину и выхода из нее: t1 = 15 0С, t2 = 9 0С.

Скорость теплоносителя в кольцевом канале, м/с:

 

ω =

 

Критерий Рейнольдса:

 

Re = ,

где v - к оэффициент динамической вязкости, м2/с.

 

Если Re << 2000, то режим течения теплоносителя в кольцевом канале ламинарный, при Re ˃˃ 2000 – турбулентный режим.

Для определения более подробных характеристик теплового взаимодействия и выбора расчетных зависимостей числа Нуссельта, определяются критерии Пекле и Грасгофа.

Критерий Пекле (характеризует соотношение конвективных и кондуктивных потоков тепла при конвективном теплообмене):

 

Ре = Re ∙ Pr

 

Критерий Грасгофа (характеризует соотношение подъемных сил и сил вязкости):

 

Gr =

 

где g - ускорение свободного падения, м/с2; β - температурный коэффициент объемного расширения жидкости

 

 

где ρж - плотность жидкости при температуре потока, кг/м3; ρст - плотность жидкости при температуре стенки, кг/м3; tст - расчетная температура стенки, 0С; tж - расчетная температура потока, 0С).

В связи с тем, что Re << 2000, для определения степени влияния гравитационных сил определяется параметр:

 

Gr ∙ Pr

Критерий Нуссельта (безразмерный коэффициент теплоотдачи) в условиях течения жидкости в кольцевом канале при теплообмене только через наружную стенку трубы в условиях ламинарного течения при вязкостно-гравитационном режиме будет равен:

 

Nu =

 

где ε1 - поправочный коэффициент на гидродинамический начальный участок, ε1 = 1; ψ1 - коэффициент, учитывающий изменение физических свойств потока,

 

ψ1 =

 

где μст - коэффициент динамической вязкости при температуре стенки, Па ∙ с; μж - коэффициент динамической вязкости при температуре потока, Па ∙ с;

Если отношение длины канала к его гидравлическому диаметру >> 120, можно принять модель бесконечно длинной трубы.

Для ламинарного течения жидкости в трубах следующее выражение для числа Нуссельта:

 

Nu =

 

Коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя,

Вт/м20С:

 

α =

 

Режим теплоснабжения. При работе на режиме теплоснабжения тепловая мощность ССНТГ Q0, кВт.

Тепловая мощность одной термоскважины, кВт:

 

Q1 = ,

 

Объемный расход теплоносителя, м3/c:

 

Gv =

 

Температуры входа и выхода теплоносителя в термоскважине на режиме теплоснабжения, соответственно t1 = - 3 0С и t2 = -6 0С.

Скорость теплоносителя в кольцевом канале, м/с:

 

ω =

 

Определяется Критерий Рейнольдса если Re << 2000 режим течения теплоносителя в кольцевом канале ламинарный и если Re ˃˃ 2000 – турбулентный режим.

Определяется критерий Пекле Ре. Критерий Нуссельта Nu (безразмерный коэффициент теплоотдачи) в условиях течения жидкости в кольцевом канале при теплообмене только через наружную стенку трубы в условиях ламинарного течения при вязкостно-гравитационном режиме.

И для ламинарного течения жидкости в трубах определяется число Нуссельта, Nu.

Коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя, α,

Вт/м2 0С.

 

Задание для самостоятельной работы

1. Определить коэффициент теплоотдачи при разных параметрах теплоносителя для кондиционирования.

2. Определить коэффициент теплоотдачи при разных параметрах теплоносителя для теплоснабжения.

3. Как определить коэффициенты: Nu, Ре. Что они характеризуют.

4. Как определить расход теплоносителя в системе.

5. Понятие коаксиалного трубопровода.

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1. Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы. Перевод с анг. М., Энергоиздат, 1982г., 224с.

2. Голубков и др. Кондиционирование воздуха, отопление и вентиляция. М., 1982.232с.

3. Строительные нормы и правила СНиП 2.04.05 – 91* Нормы проектирования. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М., 2003. 64с.

4. ГОСТ 12.1.005.-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. М. 1998. 76с.

5. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. 3ч. 4.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1 и 2. Под редакц. Павлова н.Н. и Шиллера Ю.И. 4 изд. М, 1992. 320с.

6. Богословский В.Н., Кокорин О.Я. и Петров Л.В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. М., 1985. 416.

7. Дуболазова Л.В. Учебное пособие. Основы теории кондиционирования воздуха. Дальрыбвтуз, 2011.152с.

8. Богданов С.Н. и др. Холодильная техника. Свойства веществ. Справочник. М., «Агропромиздат», 1985 г.

9. Теплотехнический справочник под ред. В. Н. Юренева и П.Д. Лебедева, Том 2, М., «Энергия», 1976 г.

10. Тепломассобмен. Справочник. Под ред. А. В. Лыкова, М. Энергия, 1978 г.

11. Ковалев О.П., Шайдуллина В.П. и Дуболазова Л.В. Учебное пособие. Теплонасосные установки. Термодинамические основы, использования. Дальрыбвтуз, 2011.120с.

 

Приложение 1. Варианты для выполнения практической работы 5.

№ Варианта t1 0С j1 % i1 кДж/кг t2 0С j2 % V1 м3 V2S М3 SQ кВт Sgw Кг/с
                  0,0125
                  0,0125
                  0,0125
                  0,0125
                  0,0125
                  -0,014
                  -0,014
                  -0,014
                  -0,014
                -15 -0,014
                -10 -0,076
                -15 -0,076
                -20 -0,076
                -10 -0,076
                -15 -0,076
                  0,02
                  0,02
                  0,02
                  0,02
                  0,02

 

Приложение 2. Высокотемпературные геотермальные тепловые насосы Dimplex.

Модель Тепловая мощность,кВт Электрическая мощность,кВт Напряжение сети,V
SIH 6ME 6,0 1,47 1/N/PE 230 V
SIH 6TE 6,1 1,37 3/N/PE 400 V
SIH 9ME 8,9 2,22 1/N/PE 230 V
SIH 9TE 8,9 2,02 3/N/PE 400 V
SIH 11ME 10,7 2,36 1/N/PE 230 V
SIH 11TE 10,9 2,44 3/N/PE 400 V
SIH 20TE 21,4 4,86 3/N/PE 400 V
SIH 40TE 34,2 8,35 3/N/PE 400 V

 

Приложение 3. Высокоэффективные геотермальные тепловые насосы Dimplex.

Электрическая мощность,кВт Модель Тепловая мощность,кВт Напряжение сети,V
1,3 SI 6TU 6,1 3/N/PE 400 V
1,67 SI 8TU   3/N/PE 400 V
2,22 SI 11TU   3/N/PE 400 V
2,78 SI 14TU   3/N/PE 400 V
3,72 SI 18TU 17,5 3/N/PE 400 V
4,93 SI 22TU 22,9 3/N/PE 400 V

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение………..……………………………………………………....3

Цель и задачи лабораторных работ.....................................................3

Практическая работа №1. Термодинамические основы

тепловых насосов …………………………………………………4

Задание для самостоятельной работы………………………....11

Практическая работа №2. Типы тепловых насосов. …………..

Задание для самостоятельной работы…………………………21

Практическая работа №3. Тепловой расчет поршневого компрессора. ………………………………………………..……21

Задание для самостоятельной работы…………………………26

Практическая работа №4. Определение состояния воздуха на d – I диаграмме влажного воздуха………………………….27

Задание для самостоятельной работы…………………………30

Практическая работа №5. Подбор кондиционера «тепловой насос» типа «воздух – воздух». ………………………………..31

Задание для самостоятельной работы…………………………34

Практическая работа №6. Расчет земляного коллектора

и вертикального зонда теплового насоса. ………………..….35

Задание для самостоятельной работы…………………………46

Практическая работа №7. Расчет коэффициента

теплоотдачи от теплоносителя к грунту………………………46

Задание для самостоятельной работы…………………………51

Список литературы. ……………………………………………….…52

Приложения. …………………………………………...…………….53

Содержание ………………………………..………………….……...55

 

 


Поделиться с друзьями:

Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...

Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.06 с.