Розрахунок поверхневої щільності променистого теплового потоку

Розрахунок необхідно провести:

1. за умови знаходження людини безпосередньо під центром ІТГО для обігрівачів всіх модифікацій прийнятих до установки в курсовому проекті,

2. для 1-2-х характерних точок в зоні дії ІТГО, в яких може перебувати людина в даному приміщенні. Ці точки необхідно визначити самостійно або проконсультуватися з викладачем.

Поверхнева щільність променистого теплового потоку від одного ІТГО, Вт/м² [5]:

 

(4.1)

 

де Δz - відстань від голови людини до центру випромінювача по нормалі до його поверхні, м, (1,7 - середній ріст людини, м);

F_п - площа поверхні випромінювання, м² (довжина ІТГО × ширина ІТГО, див. вихідні дані);

R - відстань між центром ІТГО і головою людини, м, , Δ х, Δy, - різниця координат центрів площадок відповідно по осі X і Y, м, визначаються для характерних точок за планом приміщення з розміщеними на ньому обігрівачами, виконаному в масштабі.;

t_п - температура випромінюючої поверхні ІТГО, ^оС, прийняти за таблицею 4.1 в залежності від потужності і довжини ІТГО прийнятих для опалення даного об'єкта в п. 3.

Таблиця 4.1

Середня температура випромінюючої поверхні ІТГО, ^оС

Потужність ІТГО, кВт	Довжина ІТГО, м
16-20	12-15	9-11	6-8	3-5
40-60					-
20-35
10-15	-	-	-

Параметри Δх, Δy, Δz, R схематично показані на Рис. 4.1.

 

Рис. 4.1. Схема до розрахунку поверхневої щільності променистого теплового потоку

Очевидно, що якщо людина знаходиться безпосередньо під центром ІТГО, то Δх = 0 і Δy = 0 та формула для визначення J приймає вигляд:

 

(4.2)

 

Якщо характерні точки знаходяться в зоні дії декількох ІТГО, то необхідно визначити поверхневу щільність променистого теплового потоку (J) від кожного з них, результати сумувати і визначити сумарну поверхневу щільність променистого теплового потоку в даній точці (ΣJ).

 

Розрахунок температурних подовжень ІТГО

Температурне подовження ІТГО, мм:

 

(5.1)

 

де α_t - коефіцієнт температурного подовження труби – випромінювача ІТГО, для сталевих труб при температурі 100-450 ^оС можна прийняти рівним 0,013 мм/(м ^оС);

l - довжина ІТГО, м (див. вихідні дані).

Якщо для опалення даного приміщення прийняті ІТГО з різною довжиною (l) та / або температурою випромінюючої поверхні (t_п) необхідно розрахувати температурні подовження (Δl) для кожної модифікації ІТГО.

Розрахунок теплових потоків та середньої променистої складової ІТГО

6.1. Конвективний тепловий потік, Вт:

 

(6.1)

де α - коефіцієнт тепловіддачі від ІТГО повітрю приміщення, Вт/(м^{2 о}С);

- площа поверхні труби-випромінювача ІТГО, м² (d = 0,15 м - діаметр труби-випромінювача ІТГО).

 

λ_п - коефіцієнт теплопровідності повітря при t_i, Вт / (м ^оС);

dе = d = 0,15 м - еквівалентний діаметр труби - випромінювача ІТГО;

Nu - критерій Нуссельта, що визначається за критеріальним рівнянням:

 

де Gr_п - критерій Грасгофа повітря приміщення, що визначається за формулою:

g = 9,8 м/с² - прискорення вільного падіння,

υ_п - коефіцієнт кінематичної в'язкості повітря при температурі t_i, м²/с,

- температурний коефіцієнт об'ємного розширення повітря, 1/К,

- характерна різниця температур;

Pr_п - критерій Прандтля при температурі повітря ti,

Pr_ст - критерій Прандтля при температурі стінки труби-випромінювача t_п.

Значення λ_п, υ_п, Pr_п, Pr_ст необхідно вибрати з таблиці 6.1 при відповідних температурах. Наприклад, при t_i = 14 ^оС, υ_п = 14,52∙10^-6 м²/с.

 

 

Таблиця 6.1.

Фізичні властивості сухого повітря [6]

6.2. Променистий тепловий потік, Вт:

(6.2)

С₀ = 5,67 Вт/(м² К⁴) - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла;

e ≈ 0,7 - ступінь чорноти матеріалу труби-випромінювача ІТГО;

Т_п = t_п + 273 - абсолютна середня температура випромінюючої поверхні ІТГО, К;

T_i = t_i + 273 - абсолютна розрахункова температура повітря всередині опалювального приміщення, К

 

6.3. Сумарний тепловий потік та середня промениста складова ІТГО:

 

- сумарний тепловий потік, Вт (6.3)

 

- середня промениста складова ІТГО, % (6.4)

 

Якщо для опалення даного приміщення в курсовому проекті прийняті ІТГО різної модифікації необхідно розрахувати теплові потоки та середню променисту складову для кожної модифікації ІТГО.