Calor gastado en calentar el aire por ciclo. §33. Calentamiento del aire y su temperatura El calentamiento del aire depende

Pasan por una atmósfera transparente sin calentarla, alcanzan La superficie de la tierra, caliéntelo y, a partir de él, el aire se calienta posteriormente.

El grado de calentamiento de la superficie, y por tanto del aire, depende principalmente de la latitud del área.

Pero en cada punto específico, también estará determinado por una serie de factores, entre los que se encuentran los principales:

A: altura sobre el nivel del mar;

B: superficie subyacente;

B: distancia de las costas de océanos y mares.

A - Dado que el aire se calienta desde la superficie de la tierra, cuanto más bajas sean las alturas absolutas del área, mayor será la temperatura del aire (en una latitud). En condiciones de aire insaturado con vapor de agua se observa una regularidad: al ascender por cada 100 metros de altura, la temperatura (t o) disminuye en 0,6 o C.

B - Características cualitativas de la superficie.

B 1 - las superficies de diferente color y estructura absorben y reflejan los rayos del sol de diferentes formas. La reflectividad máxima es típica de la nieve y el hielo, la mínima para suelos y rocas de color oscuro.

Iluminación de la Tierra por los rayos del sol en los días de solsticios y equinoccios.

B 2 - diferentes superficies tienen diferente capacidad de calor y transferencia de calor. Entonces, la masa de agua del Océano Mundial, que ocupa 2/3 de la superficie de la Tierra, debido a su alta capacidad calorífica, se calienta muy lentamente y se enfría muy lentamente. La tierra se calienta rápidamente y se enfría rápidamente, es decir, para calentar a la misma t aproximadamente 1 m 2 de tierra y 1 m 2 de superficie de agua, es necesario gastar cantidad diferente energía.

B - desde las costas hasta el interior de los continentes, la cantidad de vapor de agua en el aire disminuye. Cuanto más transparente es la atmósfera, menos se dispersa. rayos de sol y todos los rayos del sol llegan a la superficie de la tierra. En la presencia de un número grande vapor de agua en el aire, las gotas de agua reflejan, se dispersan, absorben los rayos del sol, y no todos llegan a la superficie del planeta, mientras que su calentamiento disminuye.

Las temperaturas del aire más altas se registraron en áreas de desiertos tropicales. En las regiones centrales del Sahara, durante casi 4 meses, la temperatura del aire a la sombra es superior a 40 o C.A su vez, en el ecuador, donde el ángulo de incidencia de los rayos solares es mayor, la temperatura no no superar los +26 o C.

Por otro lado, la Tierra, como cuerpo calentado, irradia energía al espacio principalmente en el espectro infrarrojo de onda larga. Si la superficie de la tierra está envuelta en un "manto" de nubes, entonces no todos los rayos infrarrojos abandonan el planeta, ya que las nubes los retienen y se reflejan en la superficie de la tierra.

Con un cielo despejado, cuando hay poco vapor de agua en la atmósfera, los rayos infrarrojos emitidos por el planeta van libremente al espacio, mientras que la superficie terrestre se enfría, lo que se enfría y, por lo tanto, la temperatura del aire disminuye.

Literatura

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Calefacción aerodinámica

calentamiento de cuerpos que se mueven a alta velocidad en aire u otro gas. Un. - el resultado del hecho de que las moléculas de aire que atacan al cuerpo se desaceleran cerca del cuerpo.

Si el vuelo se realiza a la velocidad supersónica de los cultivos, el frenado se produce principalmente en la onda de choque (ver Onda de choque) , apareciendo delante del cuerpo. Una mayor desaceleración de las moléculas de aire se produce directamente en la misma superficie del cuerpo, en capa límite (consulte Capa límite). Al desacelerar las moléculas de aire, su energía térmica aumenta, es decir, la temperatura del gas cerca de la superficie del cuerpo en movimiento aumenta la temperatura máxima a la que se puede calentar el gas en las proximidades del cuerpo en movimiento, está cerca de la llamada. temperatura de frenado:

T 0 = T n + v 2 / 2c p,

dónde T n - temperatura del aire entrante, v - velocidad de vuelo del cuerpo, c p- calor específico del gas a presión constante. Entonces, por ejemplo, cuando un avión supersónico vuela con tres veces la velocidad del sonido (aproximadamente 1 km / seg) la temperatura de desaceleración es de unos 400 ° C, y cuando la nave espacial entra en la atmósfera de la Tierra con la primera velocidad espacial (8.1 km / seg) la temperatura de estancamiento alcanza los 8000 ° C. Si en el primer caso, durante un vuelo suficientemente largo, la temperatura de la piel de la aeronave alcanza valores cercanos a la temperatura de estancamiento, entonces en el segundo caso, la superficie de la nave comenzará inevitablemente a colapsar debido a la incapacidad de la aeronave. materiales para soportar temperaturas tan altas.

El calor se transfiere de áreas de gas con temperaturas elevadas a un cuerpo en movimiento y A. n. Hay dos formas de A. n. - convectiva y radiactiva. El calentamiento por convección es una consecuencia de la transferencia de calor desde la parte exterior "caliente" de la capa límite a la superficie del cuerpo. El flujo de calor convectivo se determina cuantitativamente a partir de la relación

q k = a(T e -T w),

dónde T e - temperatura de equilibrio (la temperatura límite a la que se podría calentar la superficie del cuerpo si no se eliminara energía), T w - temperatura real de la superficie, a- coeficiente transferencia de calor por convección, dependiendo de la velocidad y la altitud del vuelo, la forma y el tamaño del cuerpo, así como de otros factores. La temperatura de equilibrio está cerca de la temperatura de estancamiento. Tipo de dependencia del coeficiente a a partir de los parámetros enumerados está determinado por el régimen de flujo en la capa límite (laminar o turbulento). En el caso de un flujo turbulento, el calentamiento por convección se vuelve más intenso. Esto se debe al hecho de que, además de la conductividad térmica molecular, las fluctuaciones de la velocidad turbulenta en la capa límite comienzan a desempeñar un papel importante en la transferencia de energía.

Con un aumento en la velocidad de vuelo, la temperatura del aire detrás de la onda de choque y en la capa límite aumenta, lo que resulta en disociación e ionización. moléculas. Los átomos, iones y electrones resultantes se difunden en una región más fría: la superficie del cuerpo. Hay una reacción inversa (recombinación) , yendo con la liberación de calor. Esto hace una contribución adicional a la convectiva A. n.

Al alcanzar una velocidad de vuelo de aproximadamente 5000 m / seg la temperatura detrás de la onda de choque alcanza valores en los que el gas comienza a irradiar. Debido a la transferencia radiante de energía desde áreas con temperaturas elevadas a la superficie del cuerpo, se produce un calentamiento por radiación. En este caso, el papel más importante lo juega la radiación en las regiones visible y ultravioleta del espectro. Al volar en la atmósfera de la Tierra a velocidades por debajo de la primera velocidad cósmica (8.1 km / seg) el calentamiento por radiación es pequeño en comparación con el calentamiento por convección. A la segunda velocidad cósmica (11,2 km / seg) sus valores se acercan, y a velocidades de vuelo de 13-15 km / seg y superior, correspondiente al regreso a la Tierra después de vuelos a otros planetas, la principal contribución la realiza el calentamiento por radiación.

El papel especialmente importante de A. n. se reproduce cuando las naves espaciales regresan a la atmósfera de la Tierra (por ejemplo, Vostok, Voskhod, Soyuz). Para combatir A. n. Las naves espaciales están equipadas con sistemas especiales de protección térmica (ver. Protección térmica).

Iluminado .: Conceptos básicos de la transferencia de calor en la aviación y la tecnología de cohetes, M., 1960; Dorrens W.H., Flujos de gas viscoso hipersónico, trad. del inglés., M., 1966; Zel'dovich Ya.B., Raizer Yu.P., Física de ondas de choque y fenómenos hidrodinámicos de alta temperatura, 2a ed., Moscú, 1966.

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Gran enciclopedia soviética. - M.: Enciclopedia soviética. 1969-1978 .

Vea qué es "Calefacción aerodinámica" en otros diccionarios:

Calentamiento de cuerpos que se mueven a alta velocidad en aire u otro gas. Un. el resultado del hecho de que las moléculas de aire que atacan al cuerpo se desaceleran cerca del cuerpo. Si el vuelo se realiza con sonido supersónico. velocidad, el frenado se produce principalmente en el choque ... ... Enciclopedia física

Calentamiento de un cuerpo que se mueve a gran velocidad en el aire (gas). Se observa un notable calentamiento aerodinámico cuando un cuerpo se mueve a una velocidad supersónica (por ejemplo, cuando las ojivas de intercontinental misiles balísticos) EdwART. …… Diccionario marino

calefacción aerodinámica- Calentamiento de la superficie de un cuerpo en una corriente de gas, moviéndose en un medio gaseoso a alta velocidad en presencia de convección, ya velocidades hipersónicas e intercambio de calor por radiación con el medio gaseoso en la capa límite o de choque. [GOST 26883 ... ... Guía del traductor técnico

Un aumento de la temperatura de un cuerpo que se mueve a gran velocidad en el aire u otro gas. El calentamiento aerodinámico es el resultado de la desaceleración de las moléculas de gas cerca de la superficie del cuerpo. Entonces, cuando una nave espacial ingresa a la atmósfera de la Tierra a una velocidad de 7,9 km / s ... ... diccionario enciclopédico

calefacción aerodinámica- aerodinaminis įšilimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kūnų, judančių dujose (ore) dideliu greičiu, paviršiaus įšilimas. atitikmenys: angl. calefacción aerodinámica vok. aerodynamische Aufheizung, f rus. calentamiento aerodinámico, m pranc. …… Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas- un aumento de la temperatura de un cuerpo que se mueve a gran velocidad en el aire u otro gas. A. y. el resultado de la desaceleración de las moléculas de gas cerca de la superficie del cuerpo. Entonces, a la entrada de lo cósmico. nave espacial en la atmósfera de la Tierra a una velocidad de 7,9 km / s, tasa de aire pa en la superficie ... Ciencias Naturales. diccionario enciclopédico

Calentamiento aerodinámico de la estructura del cohete.- Calentamiento de la superficie del cohete durante su movimiento en capas densas de la atmósfera a alta velocidad. UN. - el resultado del hecho de que las moléculas de aire que inciden en el cohete se desaceleran cerca de su cuerpo. En este caso, hay una transición de energía cinética ... ... Enciclopedia de fuerzas estratégicas de misiles

Concorde Concorde en el aeropuerto ... Wikipedia

En varios casos, es posible reducir significativamente los costos de capital y operativos al proporcionar calefacción autónoma de las instalaciones con aire caliente basado en el uso de generadores de calor que funcionan con gas o combustible líquido. En tales unidades, no se calienta agua, sino aire: aire fresco, recirculado o mezclado. Este método es especialmente eficaz para proporcionar calefacción autónoma de locales industriales, pabellones de exposiciones, talleres, garajes, estaciones. Mantenimiento, lavados de autos, estudios de cine, almacenes, edificios públicos, gimnasios, supermercados, invernaderos, invernaderos, complejos ganaderos, granjas avícolas, etc.

Beneficios del calentamiento del aire

Hay muchas ventajas del calentamiento de aire sobre el calentamiento de agua tradicional en habitaciones grandes, enumeraremos solo las principales:

1. Rentabilidad. El calor se produce directamente en la habitación climatizada y se consume casi en su totalidad para el propósito previsto. Gracias a la combustión directa de combustible sin un portador de calor intermedio, se logra una alta eficiencia térmica de todo el sistema de calefacción: 90-94% - para calentadores recuperadores y casi el 100% - para sistemas de calefacción directa. El uso de termostatos programables brinda la posibilidad de ahorros adicionales del 5 al 25% de energía térmica debido a la función "modo de espera" - mantenimiento automático de la temperatura en la habitación durante las horas no laborables al nivel de + 5-7 ° С.
2. Posibilidad de "encender" la ventilación de suministro. No es ningún secreto que hoy, en la mayoría de las empresas, la ventilación de suministro no funciona correctamente, lo que empeora significativamente las condiciones laborales de las personas y afecta la productividad laboral. Los generadores de calor o los sistemas de calefacción directa calientan el aire ∆t hasta 90 ° C; esto es suficiente para "forzar" la ventilación de suministro para que funcione incluso en el extremo norte. Así, calentar el aire implica no solo una eficiencia económica, sino también una mejora de las condiciones ambientales y de trabajo.
3. Pequeña inercia. Las unidades de los sistemas de calefacción de aire entran en funcionamiento en cuestión de minutos y, debido a la alta rotación de aire, la habitación se calienta completamente en solo unas pocas horas. Esto permite maniobrar de forma rápida y flexible cuando es necesario cambiar la calefacción.
4. La ausencia de un refrigerante intermedio permite abandonar la construcción y el mantenimiento de un sistema de calentamiento de agua, que es ineficaz para habitaciones grandes, sala de calderas, red de calefacción y planta de tratamiento de agua. Se excluyen las pérdidas en la red de calefacción y su reparación, lo que permite reducir drásticamente los costes operativos. En invierno, no hay riesgo de descongelar los calentadores de aire y el sistema de calefacción en caso de paradas prolongadas del sistema. El enfriamiento incluso hasta un "menos" profundo no conduce a la descongelación del sistema.
5. Un alto grado de automatización le permite generar exactamente la cantidad de calor que se necesita. En combinación con la alta confiabilidad de los equipos de gas, esto aumenta significativamente la seguridad del sistema de calefacción, y un mínimo de personal de mantenimiento es suficiente para su funcionamiento.
6. Bajos costos. El método de calentar habitaciones grandes con generadores de calor es uno de los más baratos y de implementación más rápida. Costos de capital para construcción o renovación Sistema de aire, por regla general, mucho más bajo que el costo de organizar el agua o la calefacción radiante. El período de recuperación de los gastos de capital no suele exceder una o dos temporadas de calefacción.

Dependiendo de las tareas a resolver, se pueden utilizar calentadores de varios tipos en sistemas de calefacción de aire. En este artículo, consideraremos solo las unidades que operan sin el uso de un portador de calor intermedio: calentadores de aire recuperativos (con un intercambiador de calor y escape de productos de combustión afuera) y sistemas de calentamiento de aire directo (calentadores de aire con mezcla de gas).

Calentadores de aire recuperadores

En unidades de este tipo, el combustible mezclado con la cantidad de aire requerida es suministrado por el quemador a la cámara de combustión. Los productos de combustión resultantes pasan a través de un intercambiador de calor de dos o tres pasos. El calor obtenido durante la combustión del combustible se transfiere al aire calentado a través de las paredes del intercambiador de calor, y los gases de combustión se eliminan a través de la chimenea hacia el exterior (Fig. 1), por eso se denominan "calentamiento indirecto". generadores de calor.

Los calentadores de aire recuperadores se pueden usar no solo directamente para calentar, sino también como parte de un sistema de ventilación de suministro, así como para calentar el aire de proceso. La potencia térmica nominal de dichos sistemas es de 3 kW a 2 MW. El aire calentado se suministra a la habitación a través de un ventilador incorporado o externo, lo que permite utilizar las unidades tanto para el calentamiento directo del aire con su entrega a través de rejillas de lamas, como con conductos de aire.

Al lavar la cámara de combustión y el intercambiador de calor, el aire se calienta y se dirige directamente a la habitación calentada a través de las rejillas de distribución de aire de lamas ubicadas en la parte superior, o se distribuye a través del sistema de conductos de aire. Un quemador de bloque automatizado se encuentra en la parte frontal del generador de calor (Fig. 2).

Los intercambiadores de calor de los calentadores de aire modernos, por regla general, están hechos de acero inoxidable (la cámara de combustión está hecha de acero resistente al calor) y sirven de 5 a 25 años, después de los cuales pueden repararse o reemplazarse. La eficiencia de los modelos modernos alcanza el 90-96%. La principal ventaja de los calentadores de aire recuperativos es su versatilidad.

Pueden funcionar con gas natural, GLP, combustible diésel, aceite, fueloil o aceite usado; simplemente cambie el quemador. Es posible trabajar con aire fresco, con una mezcla de aire interno y en modo de recirculación total. Tal sistema permite algunas libertades, por ejemplo, para cambiar la tasa de flujo de aire caliente, "sobre la marcha" redistribuir el flujo de aire caliente en diferentes ramas de los conductos utilizando válvulas especiales.

En verano, los calentadores de aire recuperativos pueden funcionar en modo de ventilación. Las unidades se montan tanto vertical como horizontalmente, en el suelo, en la pared o integradas en una cámara de ventilación seccional como sección calefactora.

Los calentadores de aire recuperadores se pueden utilizar incluso para calentar habitaciones con una categoría de alto confort, si la unidad en sí se saca del área de servicio directo.

Principales desventajas:

1. Un intercambiador de calor grande y complejo aumenta el costo y el peso del sistema, en comparación con los calentadores de aire de tipo mezcla;
2. Necesitan chimenea y desagüe de condensados.

Sistemas de calentamiento de aire directo

Tecnologías modernas permitió lograr tal limpieza de la combustión de gas natural que fue posible no desviar los productos de combustión "a una tubería", sino utilizarlos para el calentamiento directo del aire en los sistemas de ventilación de suministro. El gas que entra en la combustión se quema completamente en el flujo de aire caliente y, mezclándose con él, le da todo el calor.

Este principio se implementa en varios diseños similares de quemadores de rampa en los EE. UU., Inglaterra, Francia y Rusia y se ha utilizado con éxito desde los años 60 del siglo XX en muchas empresas en Rusia y en el extranjero. Basados ​​en el principio de combustión ultrapura de gas natural directamente en el flujo de aire caliente, los calentadores de aire de mezcla de gas del tipo STV (STARVEINE - "viento estrella") se producen con una potencia calorífica nominal de 150 kW a 21 MW.

La propia tecnología de la organización de la combustión, así como un alto grado de dilución de los productos de combustión, permiten obtener aire caliente limpio en instalaciones de acuerdo con todas las normas aplicables, prácticamente libres de impurezas nocivas (no más del 30% de la concentración máxima permitida). Los calentadores de aire STV (Fig. 3) constan de un bloque de quemador modular ubicado dentro del cuerpo (sección del conducto de aire), una línea de gas DUNGS (Alemania) y un sistema de automatización.

La caja suele estar equipada con una puerta presurizada para facilitar el mantenimiento. El bloque del quemador, dependiendo de la potencia calorífica requerida, se compone del número requerido de secciones del quemador de diferentes configuraciones. Los calentadores automáticos proporcionan un arranque automático suave de acuerdo con el ciclograma, control de los parámetros de funcionamiento seguro y la posibilidad de una regulación suave de la potencia térmica (1: 4), lo que permite mantener automáticamente la temperatura del aire requerida en la habitación calentada.

Aplicación de calentadores de aire de mezcla de gas.

Su propósito principal es el calentamiento directo del aire fresco suministrado a local industrial para compensar la ventilación por extracción y así mejorar las condiciones de trabajo de las personas.

Para habitaciones con una alta frecuencia de intercambio de aire, es conveniente combinar el sistema de ventilación de suministro y el sistema de calefacción; en este sentido, los sistemas de calefacción directa no tienen competidores en términos de relación precio / calidad. Los calentadores de aire de mezcla de gas están diseñados para:

• calentamiento de aire autónomo de locales para diversos fines con alto intercambio de aire (К 򖅁, 5);
• calentamiento de aire en cortinas aire-térmicas tipo cut-off, es posible combinarlo con sistemas de calefacción y ventilación de suministro;
• sistemas de precalentamiento para motores de automóviles en aparcamientos sin calefacción;
• calentar y descongelar vagones, tanques, vagones, materiales a granel, calentar y secar productos antes de pintar u otros tipos de procesamiento;
• calentamiento directo de aire atmosférico o un agente de secado en diversas instalaciones de calentamiento y secado de procesos, por ejemplo, secado de granos, pasto, papel, textiles, madera; aplicación en cámaras de pintura y secado después de pintar, etc.

Alojamiento

Los calentadores de mezcla pueden integrarse en los conductos de aire de los sistemas de ventilación de suministro y las cortinas de calor, en los conductos de aire de las unidades de secado, tanto en secciones horizontales como verticales. Se pueden montar en el suelo o en la plataforma, debajo del techo o en la pared. Se colocan, por regla general, en cámaras de suministro y ventilación, pero se pueden instalar directamente en una habitación con calefacción (de acuerdo con la categoría).

Con equipo adicional, los elementos correspondientes pueden servir a habitaciones de categorías A y B. La recirculación de aire interno a través de calentadores de aire de mezcla no es deseable; es posible una disminución significativa en el nivel de oxígeno en la habitación.

Fortalezas sistemas de calefacción directa

Simplicidad y confiabilidad, bajo costo y economía, la capacidad de calentar a altas temperaturas, un alto grado de automatización, una regulación suave, no necesitan una chimenea. El calentamiento directo es el método más económico: la eficiencia del sistema es del 99,96%. El nivel de costes de capital específicos para un sistema de calefacción basado en una unidad de calefacción directa combinada con ventilación forzada es el más bajo con el mayor grado de automatización.

Los calentadores de aire de todo tipo están equipados con un sistema de automatización de control y seguridad que garantiza un arranque suave, el mantenimiento del modo de calefacción y el apagado en caso de emergencias. Para ahorrar energía, es posible equipar los calentadores de aire con control automático teniendo en cuenta las temperaturas exterior e interior, las funciones de los modos de programación de calefacción diaria y semanal.

También es posible incluir los parámetros del sistema de calefacción, que consta de muchas unidades de calefacción, en el sistema de control y despacho centralizado. En este caso, el operador-despachador tendrá información operativa sobre el funcionamiento y el estado de las unidades de calefacción, claramente visualizada en el monitor de la computadora, y también controlará su modo de funcionamiento directamente desde el punto de despacho remoto.

Generadores de calor móviles y pistolas de calor

Diseñado para uso temporal: en obras de construcción, para calefacción fuera de temporada, calefacción de procesos. Los generadores de calor móviles y las pistolas de calor funcionan con propano (GLP), diesel o queroseno. Pueden ser de calentamiento directo o con la eliminación de productos de combustión.

Tipos de sistemas autónomos de calefacción de aire.

Para el calentamiento autónomo de varios locales, se utilizan varios tipos de sistemas de calentamiento de aire, con distribución de calor centralizada y descentralizada; sistemas que funcionan completamente con entrada de aire fresco o con recirculación total / parcial del aire interior.

En los sistemas de calefacción de aire descentralizados, la calefacción y la circulación del aire en la habitación se llevan a cabo mediante generadores de calor autónomos ubicados en diferentes áreas o áreas de trabajo: en el piso, la pared y debajo del techo. El aire de los calentadores se suministra directamente al área de trabajo de la habitación. A veces, para una mejor distribución de los flujos de calor, los generadores de calor están equipados con pequeños sistemas de conductos de aire (locales).

Para las unidades en este diseño, la potencia mínima del motor del ventilador es característica, por lo tanto, los sistemas descentralizados son más económicos en términos de consumo de energía. También es posible utilizar cortinas de calefacción de aire como parte de un sistema de calefacción de aire o suministro de ventilación.

La posibilidad de regulación local y uso de generadores de calor según sea necesario - por zonas, en diferentes momentos - permite reducir significativamente los costos de combustible. Sin embargo, el costo de capital de implementar este método es ligeramente mayor. En sistemas con distribución de calor centralizada, se utilizan unidades de calentamiento de aire; el aire caliente generado por ellos ingresa a las áreas de trabajo a través del sistema de conductos de aire.

Las instalaciones, por regla general, se construyen en cámaras de ventilación existentes, pero es posible colocarlas directamente en una habitación con calefacción, en el piso o en el sitio.

Aplicación y colocación, selección de equipos.

Cada uno de los tipos de unidades de calefacción anteriores tiene sus propias ventajas indiscutibles. Y no hay una receta preparada, en cuyo caso cuál de ellas es más apropiada, depende de muchos factores: la cantidad de intercambio de aire en relación con la cantidad de pérdida de calor, la categoría de la habitación, la disponibilidad de espacio libre para colocar el equipo y las capacidades financieras. Intentaremos formar los principios más generales para la selección adecuada de equipos.

1. Sistemas de calefacción para habitaciones con bajo intercambio de aire (intercambio de aire ≤򖅀, 5-1)

En este caso, la potencia térmica total de los generadores de calor se toma como casi igual a la cantidad de calor requerida para compensar las pérdidas de calor en la habitación, la ventilación es relativamente pequeña, por lo tanto, es recomendable utilizar un sistema de calefacción basado en calor. Generadores de calefacción indirecta con recirculación total o parcial del aire interno de la habitación.

La ventilación en tales habitaciones puede ser natural o con una mezcla de aire exterior con aire recirculante. En el segundo caso, la potencia de los calentadores aumenta en una cantidad suficiente para calentar el aire de suministro fresco. Un sistema de calefacción de este tipo puede ser local, con generadores de calor en el suelo o en la pared.

Si es imposible ubicar la unidad en una habitación climatizada o cuando se organiza el mantenimiento de varias habitaciones, se puede utilizar un sistema centralizado: los generadores de calor están ubicados en la cámara de ventilación (anexo, en el entrepiso, en la habitación adyacente), y el calor se distribuye a través de los conductos de aire.

Durante las horas de trabajo, los generadores de calor pueden funcionar en modo de recirculación parcial, calentando simultáneamente el aire de suministro mixto, durante el tiempo de inactividad, algunos de ellos se pueden apagar y los restantes se pueden cambiar a un modo de espera económico + 2-5 ° C con recirculación completa.

2. Sistemas de calefacción para habitaciones con una gran tasa de intercambio de aire, que requieren constantemente el suministro de grandes volúmenes de aire fresco (Intercambio de aire 򖅂)

En este caso, la cantidad de calor requerida para calentar el aire de suministro puede ser ya varias veces mayor que la cantidad de calor requerida para compensar la pérdida de calor. Aquí, es más conveniente y económico combinar el sistema de calentamiento de aire con el sistema de ventilación de suministro. El sistema de calefacción se puede construir sobre la base de unidades de calefacción de aire directo, o sobre la base del uso de generadores de calor recuperativos en la versión con un mayor grado de calefacción.

La salida de calor total de los calentadores debe ser igual a la suma de la demanda de calor para calentar el aire de suministro y el calor requerido para compensar las pérdidas de calor. En los sistemas de calefacción directa, se calienta el 100% del aire exterior, lo que proporciona el volumen de aire de suministro necesario.

Durante las horas de trabajo, calientan el aire desde el exterior a la temperatura de diseño + 16-40 ° C (teniendo en cuenta el sobrecalentamiento para garantizar la compensación de la pérdida de calor). Para ahorrar dinero durante las horas no laborables, puede apagar algunos de los calentadores para reducir el consumo de aire de suministro y transferir el resto al modo de espera para mantener + 2-5 ° С.

Los generadores de calor recuperativo en modo de espera brindan ahorros adicionales al cambiarlos al modo de recirculación completa. Los costos de capital más bajos al organizar sistemas de calefacción centralizados, cuando se utilizan los calentadores más grandes posibles. Los costos de capital para los calentadores de aire con mezcla de gas STV pueden oscilar entre 300 y 600 rublos / kW de capacidad calorífica instalada.

3. Sistemas combinados de calefacción de aire

La mejor opción para habitaciones con un intercambio de aire significativo durante las horas de trabajo con una operación de un turno o un ciclo de trabajo intermitente, cuando la diferencia en la necesidad de suministrar aire fresco y calor durante el día es significativa.

En este caso, se recomienda el funcionamiento por separado de dos sistemas: calefacción de reserva y ventilación de suministro, combinados con un sistema de calefacción (recalentamiento). Al mismo tiempo, los generadores de calor recuperativo se instalan en la habitación climatizada o en las cámaras de ventilación para mantener solo el modo de espera con recirculación completa (a la temperatura exterior de diseño).

El sistema de ventilación de suministro, combinado con el sistema de calefacción, proporciona calentamiento del volumen requerido de aire de suministro fresco a + 16-30 ° C y calienta la habitación a la temperatura de funcionamiento requerida y, para ahorrar dinero, se enciende solo en horas de trabajo.

Está construido sobre la base de generadores de calor recuperativos (con un mayor grado de calefacción) o sobre la base de potentes sistemas de calefacción directa (que es 2-4 veces más barato). Es posible combinar el sistema de calefacción de suministro con el sistema de calefacción de agua caliente existente (puede permanecer en servicio), la opción también es aplicable para la modernización paso a paso del sistema de calefacción y ventilación existente.

Con este método, los costos operativos serán los más bajos. Por lo tanto, el uso de calentadores de aire diferentes tipos en varias combinaciones, es posible resolver ambos problemas al mismo tiempo, tanto la calefacción como la ventilación de suministro.

Hay muchos ejemplos de aplicación de sistemas de calefacción de aire y las posibilidades de su combinación son extremadamente diversas. En cada caso, es necesario realizar cálculos térmicos, tener en cuenta todas las condiciones de uso y realizar varias opciones para la selección de equipos, comparándolos en términos de conveniencia, el monto de los costos de capital y los costos operativos.

- dispositivos utilizados para calentar aire en sistemas de ventilación de suministro, sistemas de aire acondicionado, calefacción de aire, así como en plantas de secado.

Por el tipo de refrigerante, los calentadores de aire pueden ser de fuego, agua, vapor y eléctricos. .

Los más extendidos en la actualidad son los calentadores de agua y vapor, que se subdividen en tubos lisos y acanalados; estos últimos, a su vez, se subdividen en laminar y enrollados en espiral.

Distinga entre calentadores de paso único y de paso múltiple. En un sentido, el refrigerante se mueve a través de los tubos en un sentido, y en varios sentidos cambia de dirección de movimiento varias veces debido a la presencia de tabiques en las tapas de los colectores (Fig. XII.1).

Los calentadores son de dos modelos: mediano (C) y grande (B).

El consumo de calor para calentar el aire está determinado por las fórmulas:

dónde Q "- consumo de calor para calentar aire, kJ / h (kcal / h); Q- lo mismo, W; 0,278 - factor de conversión kJ / ha W; GRAMO- cantidad másica de aire caliente, kg / h, igual a Lp [aquí L- cantidad volumétrica de aire calentado, m 3 / h; p - densidad del aire (a una temperatura t K), kg / m 3]; con- capacidad calorífica específica del aire, igual a 1 kJ / (kg-K); t a - temperatura del aire después del calentador, ° С; t n- temperatura del aire antes del calentador, ° С.

Para los calentadores de la primera etapa de calefacción, la temperatura tn es igual a la temperatura del aire exterior.

La temperatura del aire exterior se toma igual a la ventilación calculada (parámetros climáticos de categoría A) cuando se diseña una ventilación general diseñada para combatir el exceso de humedad, calor y gases, cuya concentración máxima permitida es superior a 100 mg / m3. Al diseñar la ventilación general diseñada para combatir los gases, cuyo MPC es inferior a 100 mg / m3, así como al diseñar la ventilación de suministro para compensar el aire extraído a través de la succión local, campanas de proceso o sistemas de transporte neumático, se toma la temperatura del aire exterior igual a la temperatura exterior calculada temperatura tn para el diseño de calefacción (parámetros climáticos de la categoría B).

El aire de suministro con una temperatura igual a la temperatura del aire interno tВ para la habitación dada debe suministrarse a la habitación sin excedentes de calor. En presencia de excedentes de calor, el aire de suministro se suministra con una temperatura reducida (en 5-8 ° C). No se recomienda suministrar aire de suministro con una temperatura inferior a 10 ° C en la habitación, incluso en presencia de una generación de calor significativa debido a la posibilidad de resfriados. La excepción son los casos de uso de anemostatos especiales.

El área requerida de la superficie de calentamiento de los calentadores de aire Fк m2 está determinada por la fórmula:

dónde Q- consumo de calor para calentar aire, W (kcal / h); PARA- coeficiente de transferencia de calor del calentador, W / (m 2 -K) [kcal / (h-m 2 - ° C)]; me refiero a T.- temperatura media del refrigerante, 0 С; t av. - la temperatura promedio del aire calentado que pasa a través del calentador, ° С, igual a (t n + t k) / 2.

Si el vapor sirve como portador de calor, entonces la temperatura media del portador de calor tav.T. es igual a la temperatura de saturación a la presión de vapor correspondiente.

Para el agua, la temperatura tav.T. se define como la media aritmética de las temperaturas del agua caliente y de retorno:

El factor de seguridad 1.1-1.2 tiene en cuenta la pérdida de calor para la refrigeración por aire en los conductos de aire.

El coeficiente de transferencia de calor de los calentadores K depende del tipo de portador de calor, la velocidad de masa del movimiento del aire vp a través del calentador, las dimensiones geométricas y las características de diseño de los calentadores, la velocidad del movimiento del agua a través de los tubos del calentador.

Se entiende por velocidad de masa la masa de aire, kg, que pasa en 1 s por 1 m2 del área libre del calentador de aire. La velocidad de la masa vp, kg / (cm2), está determinada por la fórmula

El modelo, la marca y el número de calentadores se seleccionan en función del área de la sección transversal libre fL y la superficie de calentamiento FK. Después de elegir los calentadores de aire, la velocidad de masa del aire se especifica de acuerdo con el área real del área de flujo de aire del calentador de aire fD de este modelo:

donde A, A 1, n, n 1 y T- coeficientes y exponentes, según el diseño del calentador

La velocidad del movimiento del agua en los tubos del calentador de aire ω, m / s, está determinada por la fórmula:

donde Q "es el consumo de calor para calentar el aire, kJ / h (kcal / h); pw es la densidad del agua igual a 1000 kg / m3, sv es la capacidad calorífica específica del agua igual a 4,19 kJ / (kg- K); fTP es el área abierta para el paso del refrigerante, m2, tg - temperatura agua caliente en la línea de suministro, ° С; t 0 - temperatura del agua de retorno, 0С.

La transferencia de calor de los calentadores de aire se ve afectada por el esquema de tuberías. Con un circuito paralelo para conectar tuberías, solo una parte del refrigerante pasa a través de un calentador separado, y con un circuito secuencial, todo el flujo del refrigerante pasa a través de cada calentador.

La resistencia de los calentadores de aire al paso del aire p, Pa, se expresa mediante la siguiente fórmula:

donde B yz son el coeficiente y el exponente, que dependen del diseño del calentador.

La resistencia de los calentadores ubicados secuencialmente es igual a:

donde m es el número de calentadores ubicados secuencialmente. El cálculo finaliza con la verificación de la salida de calor (transferencia de calor) de los calentadores de aire de acuerdo con la fórmula

donde QK - transferencia de calor de calentadores, W (kcal / h); QK - el mismo, kJ / h, 3.6 - factor de conversión de W en kJ / h FK - área de superficie de calentamiento de calentadores, m2, tomado como resultado del cálculo de calentadores de este tipo; K - coeficiente de transferencia de calor de los calentadores, W / (m2-K) [kcal / (h-m2- ° C)]; tср.в - temperatura media del aire calentado que pasa a través del calentador, ° С; tcr. T es la temperatura media del refrigerante, ° С.

Al seleccionar calentadores, la reserva para el área calculada de la superficie de calentamiento se toma dentro del 15-20%, para la resistencia al paso de aire - 10% y para la resistencia al movimiento del agua - 20%.