Схема работы теплового насоса. Термическое сопротивление стены. Расчет температурных напоров стены. Термическое сопротивление окна, страница 2

Hэ - высота этажа, м   ( Hэ=3м);

Nu - критерий Нуссельта:          

где c и n - показатели степени;

Pr - критерий Прандтля  (для воздуха Pr = 0,703);

Cr - критерий Грасгофа;

где - коэффициент объёмного расширения воздуха:

где

 - разность температур воздуха в комнате и стены, С

Нэ - высота этажа

 - коэффициент кинематической вязкозти воздуха,

 

Так как                                  , то показатели степени примем следующими:

Tогда по формулам (3) и (2):

Рассчитаем тепловой поток, Вт/м К:

где c - коэффициент измерения,    

eпр - приведенная степень черноты,   

Величина "лучистого" коэффицента теплоотдачи:

Коэффицент теплоотдачи внутренней стороны стены:

Рассчитаем коэффицент теплоотдачи от стены коттеджа наружному воздуху в следующей последовательности:

где Re - число Рейнольдса: 

где W - скорость ветра, м/c (W = 2,9 м/с)

L - длина коттеджа, м (L = 5 м)

V - кинематическая вязкость воздуха,

По формуле (11):

Рассчитаем коэффицент теплоотдачи наружной стороны стены aн , Вт/м К:

Определим минимальное термическое сопротивление стены:

где tхп - температура холодной пятидневки, С     (tхп = -40 С)

Из формулы (1), зная, что Rст>2*Rст min (примем Rст = 2*1,2 = 2,4 м К/Вт), выразим dз:

Вычислям действительное значение Rст:

Толщина стены S:

5. Расчет температурных напоров стены.

5.1 Тепловой поток через наружную стену.

5.2 Температурный напор в стене.

6. Термическое сопротивление окна.

где d - расстояние между стеклами, м (d=0,075 м);

Рис. 3 - Схема теплообмена через стену коттеджа.

где                      

7.2 Теплопотери окон Qок , Вт:

n - количество окон (n = 10);

7.3 Теплопотери потолка Qпот, Вт:

7.4 Теплопотери пола Qпол, Вт:

7.5 Расход теплоты на нагрев циркулируемого воздуха Qвен, Вт:

7.6 Общие теплопотери:

Количества тепла необходимое для отопления коттеджа Q, Вт

Рис. 4 - Схема обратного равновесного цикла Карно.

Рис. 5 - Схема неравновесного цикла Карно.

Рис. 6 - Схема равновесного цикла теплового насоса.

Рис. 7 - Схема неравновесного цикла теплового насоса.

Рассчитанные значения отопительных коэффициентов в пунктах 8, 9, 10, 11 сведены в таблице, которая приведена ниже:

Рис. 8 - Схема конденсатора.

Рис. 9 - Схема теплообмена в конденсаторе.

Запишем уравнения теплопередачи через все три термические сопративления:

Расход жидкости через одну трубку М, кг/с:

Количество тепла на одной трубке Q1тр, Вт:

Из формулы (48) найдем величину Dt, показывающую насколько вода нагревается при прохождении конденсатора, С:

Режим течения воды определим числом Рейнольдса:

Критерий Нуссельта:

Вычислим коэффициент теплоотдачи a2, Вт/м К :

По формулам (45) и (46) найдем значения Тст1 и Тст2, С :

Значение числа Рейнольдса пленки, соответствуещее переходу от ламинарного режима к волновому:

Значение числа Рейнольдса пленки:

Для волнового режима (Re>Reв):

Коэффициент теплоотдачи a1, равен:

Теперь, зная величины a1 и Тст1, вычислим значения теплового потока (насоса) и сравним егосо значениями принятым первоначально. По формуле (44):

Зная количество теплоты, передающщееся одной трубкой по формуле (48) (Q1тр=251,2 Вт), а так же по формуле (34) количество тепла, необходимое для отопления коттеджа (Q=13426 Вт), вычислим общее количество труб теплообменного аппарата:

Общее количество труб в конденсаторе равно 54. Схема конденсатора приведена на Рис. 10

Внутри латунных труб течет вода.

Рис. 10 - Схема конденсатора (вид сверху).

Рис. 11 - Коттедж.

Рис. 12 - Остекление окон.

13. Заключение.

Наибольшие тепловые потери в котедже осуществляются через стены, имеющие несоизмеримо большую площадь, нежели окна. Для уменьшения потерь через стены следует использовать засыпки, исполняющие роль утеплителя, (гравий карамзитовый, шлак, торф).

Для повышения КПД теплового насоса следует уменьшить степень неравновесности цикла теплового насоса, посредством повышения эффективности работы конденсатора и испарителя, а также увеличить температуру нижнео источника. [2 с.143].

Список используемой литературы:

1. Теплотехника. Под ред. А.П. Баскакова. М. Энергоатомиздат, 1991.

2. Теплотехника. Под ред. Г.А. Матвеева. М. Высш. школа, 1981.

3. Теплотехнический расчет компрессионного теплового насоса. Методические указания к         расчетно-графической работе. Новосибирск, СГАПС, 1997.

4. Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению СТП СГУПС 01.01-2000.           Новосибирск. СГУПС, 2000.