Принцип работы теплового насоса. Расчет теплоотдачи от стены при естественной конвекции. Расчет тепловых потерь дома. Расчет оптимального коэффициента для обратного равновесного цикла Карно, страница 2

aвн = Nu*l /Н;                                                                                                   (2)                                                                               

где   Nu – коэффициент Нуссельта;

l - коэффициент теплопроводности, Вт/М⁰с (l = 0.0276 Вт/М⁰с);

           (Н = 3,2)

   Коэффициент Нуссельта:

Nu = c*(Gr*Pr)ⁿ ;                                                                                            (3)

где с и n – показатели стены

Gr – коэффициент Грасгофа;

Pr – Коэффициент Прандтля, (Pr = 0.72 для воздуха)

   Коэффициент Грасгофа:

Gr= g*b*D*Н³ / n²                                                                                            (4)

где      b - коэффициент объёмного расширения;

b = 1/ Т           Т₀ = 273 + 20= 293,

b =  1/293

Dt – Разность температуры комнаты и стены, ⁰С (Dt = 4⁰С);

n - кинематическая вязкость воздуха, м²с (n = 15,6*10^-6);

                       9.81*4*3,2³

Gr = ------------------------- = 1.80*10¹⁰

                      293*(15,6*10^-6)²

   Так как Gr > 2*10⁷, то показатели степени с и n принимаем равными:

с = 0.15; n = 0.33,

   Коэффициент Нуссельта по формуле (3):

Nu = 0.15*(1,80*10¹⁰*0,72)^0,33 = 349,7.

   Коэффициент теплопередачи aвн по формуле (2):

                  349,7*0,0259

aвн = ------------------- = 2,84 Вт/М²С

                           3,2

   Тепловой поток g, Вт/М²:

g = aвн*Dt;                                                                                                     (5)

g = 2,84*4 = 11,36 Вт/М²

   Определить толщину керамзитовой засыпки dк, м по формуле:

tк -  tхп

g = -----------;                                                                                                  (6)

Re

где   tхп – температура холодной пятидневки,⁰С (tхп = -37⁰)

Re из формулы (6):

tк - tхп

Re = ----------;                                                                                                    (7) 

g

                  20 – (- 37)

Re = --------------- =3,72

                        11,36

   Коэффициент теплопередачи наружному воздуху aн, Вт/м^{2 0}С:

Nuн*l

aн = ----------;                                                                                                   (8)

L

где  Nuн – коэффициент Нуссельта;

l - коэффициент теплопроводности, Вт/М⁰С (l = 0.0236 Вт/М⁰С);

L – продольный размер дома, м (L = 12м)

   Коэффициент Нуссельта Nuн:

Nuн = 0.032Re^0.8                                                                                                (9)

где   Reн - число Рейнольдса:

W*L

Reн = -------;                                                                                                      (10)        

n

где      W – скорость ветра, м/с (W = 6,5 м/с);

n - кинематическая вязкость воздуха,м²/с (n = 12,4*10^-6);

                      6,5*12

Reн = ------------ = 6,29*10⁶

                   12,4*10^--6

   Коэффициент Нуссельта по формуле (9):

Nuн = 0,032*(6,29*10⁶)^0,8  = 8792.

   По формуле (8):

                   8792*0,0236

aн = --------------- = 17,3 Вт/м^{2 0}С

                         12

   Из формулы (1), зная Re, выражаем dкр:

d_и = (3,7-1/7,59 - 0,38/0,64 - 1/17,3)*0,05 = 0,146м..

   Принимаем d_и = 0.15 м.

   По формуле (1) вычисляем действительное сопротивление Re:

Re =1/7,59+0,38/0,64+1/17,3+0,146/0,05=3,71.

4. Расчет тепловых потерь дома.

4.1. Тепловые потери через стены, пол и потолок дома.

   Рассчитываем общие тепловые потери дома Q, Дж:

Q =(t_в – t_н)/R_рас*F;                     (11)

где      Кст – коэффициент теплопередачи стены;

Dt – разность температур, ⁰С (Dt = 59⁰C);

SFст – площадь всех стен, м² (Fст = 192 м²);

            Кпот – коэффициент теплоотдачи потолка;

Fпот – площадь потолка, м² (Fпот = 39.36 м²);

            Кпол – коэффициент теплопередачи пола;

Fпол – площадь пола, м² (Fпот = 39.36 м²).

   Коэффициент теплопередачи Кст:

                            1  

             Кст = ------;                                                                                                (12)