Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Теплоотдача полипропиленовых труб: Теплоотдача полипропиленовых труб

Содержание

Какая теплоотдача у полипропиленовых труб

Теплопроводность труб — описание и характеристики

Коэффициент теплопроводности

Коэффициент теплопроводности представляет собой величину, которая показывает, какой объём тепла способна перенести единица поверхности трубы за 1 секунду.

Теплопроводность металла определили более 150 лет назад. Тогда и было установлено, что тепло передают хаотически движущиеся электроны, находящиеся в свободном состоянии. А их в металлах огромное количество. Это объясняет, почему металлы обладают более высокой теплопроводностью, нежели диэлектрики.

Значение коэффициента теплопроводности трубопроводной продукции зависит от свойств материала изготовления: пористости, плотности и т.д. С увеличением этого показателя снижается теплозащита труб, поскольку они способны пропустить большое количество тепла.

При проектировании систем, транспортирующих нагретую среду, нужно правильно рассчитать коэффициент теплопроводности, поскольку данная характеристика влияет на работу всей системы. К примеру, высокая теплопроводность металлов в разных случаях может быть, как достоинством, так и недостатком. Если речь идёт о металлических отопительных приборах, то это является плюсом. А при создании коммуникаций, предназначенных для подачи теплоносителя в сеть горячего водоснабжения или отопления, это является минусом в виду больших теплопотерь.

Коэффициент теплопроводности рассчитывается по формуле:

Где:

– теплопроводность;

H – площадь участка трубы, через который проводится тепло;

– температурный градиент.

Теплопроводность выбранных материалов и газов

Теплопроводность — это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло. Теплопроводность может быть определена как

«количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала в направлении, нормальном к поверхности единицы площади, за счет градиента единичной температуры в условиях устойчивого состояния»

Теплопроводность единицы — [Вт / (м · К)] в системе СИ и [БТЕ / (час фут ° F)] в британской системе мер.

См. Также изменения теплопроводности в зависимости от температуры и давления , для: воздуха, аммиака, двуокиси углерода и воды

Теплопроводность для обычных материалов и продуктов:

900

900

78

0,1 — 0,22


Теплопроводность
k —
Вт / (м · К)
Материал / вещество Температура
25 o C
(77 o F)
125 o C
(257 o F)
225 o C
(437 o F)
Acetals 0.23
Ацетон 0,16
Ацетилен (газ) 0,018
Акрил 0,2
Воздух, атмосфера (газ) 0,0262 0,0333 0,0398
Воздух, высота над уровнем моря 10000 м 0,020
Агат 10,9
Спирт 0.17
Глинозем 36 26
Алюминий

Алюминий Латунь 121
Оксид алюминия 30
Аммиак (газ) 0,0249 0,0369 0,0528
Сурьма 18,5
Яблоко (85.6% влажности) 0,39
Аргон (газ) 0,016
Асбестоцементная плита 0,744
Асбестоцементные листы 0,166
Асбестоцемент 2,07
Асбест рыхлый 0,15
Асбестовый картон 0.14
Асфальт 0,75
Бальзовое дерево 0,048
Битум 0,17
Слои битума / войлока 0,5
Говядина постная (влажность 78,9%) 0,43 — 0,48
Бензол 0,16
Бериллий
Висмут 8.1
Битум 0,17
Доменный газ (газ) 0,02
Весы котла 1,2 — 3,5
Бор 25
Латунь
Бриз 0,10 — 0,20
Кирпич плотный 1.31
Кирпич огнеупорный 0,47
Кирпич изоляционный 0,15
Кирпичная кладка обыкновенная (строительный кирпич) 0,6 -1,0
Кирпичная кладка , плотная 1,6
Бром (газ) 0,004
Бронза
Коричневая железная руда 0.58
Сливочное масло (содержание влаги 15%) 0,20
Кадмий
Силикат кальция 0,05
Углерод 1,7
Двуокись углерода (газ) 0,0146
Окись углерода 0,0232
Чугун
Целлюлоза, хлопок, древесная масса и регенерированная 0.23

Ацетат целлюлозы, формованный, лист

0,17 — 0,33
Нитрат целлюлозы, целлулоид 0,12 — 0,21
Цемент Портленд 0,29
Цемент, строительный раствор 1,73
Керамические материалы
Мел 0.09
Древесный уголь 0,084
Хлорированный полиэфир 0,13
Хлор (газ) 0,0081
Хром никелевая сталь 16,3
Хром
Оксид хрома 0,42
Глина, от сухой до влажной 0.15 — 1,8
Глина насыщенная 0,6 — 2,5
Уголь 0,2
Кобальт
Треск (влажность 83% содержание) 0,54
Кокс 0,184
Бетон, легкий 0,1 — 0,3
Бетон, средний 0.4 — 0,7
Бетон, плотный 1,0 — 1,8
Бетон, камень 1,7
Константан 23,3
Медь
Кориан (керамический наполнитель) 1,06
Пробковая плита 0,043
Пробка, повторно гранулированная 0.044
Пробка 0,07
Хлопок 0,04
Вата 0,029
Углеродистая сталь
Утеплитель из шерсти 0,029
Купроникель 30% 30
Алмаз 1000
Диатомовая земля (Sil-o-cel) 0.06
Диатомит 0,12
Дуралий
Земля, сухая 1,5
Эбонит 0,17
11,6
Моторное масло 0,15
Этан (газ) 0.018
Эфир 0,14
Этилен (газ) 0,017
Эпоксидный 0,35
Этиленгликоль 0,25
Перья 0,034
Войлок 0,04
Стекловолокно 0.04
Волокнистая изоляционная плита 0,048
Древесноволокнистая плита 0,2
Огнеупорный кирпич 500 o C 1,4
Фтор (газ) 0,0254
Пеностекло 0,045
Дихлордифторметан R-12 (газ) 0.007
Дихлордифторметан R-12 (жидкость) 0,09
Бензин 0,15
Стекло 1,05
Стекло, Жемчуг, жемчуг 0,18
Стекло, жемчуг, насыщенное 0,76
Стекло, окно 0.96
Стекло-вата Изоляция 0,04
Глицерин 0,28
Золото
Гранит 1,7 — 4,0
Графит 168
Гравий 0,7
Земля или почва, очень влажная зона 1.4
Земля или почва, влажная зона 1,0
Земля или почва, сухая зона 0,5
Земля или почва, очень сухая зона 0,33
Гипсокартон 0,17
Волос 0,05
ДВП высокой плотности 0.15
Лиственных пород (дуб, клен ..) 0,16
Hastelloy C 12
Гелий (газ) 0,142
Мед ( 12,6% влажности) 0,5
Соляная кислота (газ) 0,013
Водород (газ) 0,168
Сероводород (газ) 0.013
Лед (0 o C, 32 o F) 2,18
Инконель 15
Чугун 47-58
Изоляционные материалы 0,035 — 0,16
Йод 0,44
Иридий 147
Железо
Оксид железа 0 .58
Капок изоляция 0,034
Керосин 0,15
Криптон (газ) 0,0088
Свинец
, сухой 0,14
Известняк 1,26 — 1,33
Литий
Магнезиальная изоляция (85%) 0.07
Магнезит 4,15
Магний
Магниевый сплав 70-145
Мрамор 2,08 — 2,94
Ртуть, жидкость
Метан (газ) 0,030
Метанол 0.21
Слюда 0,71
Молоко 0,53
Изоляционные материалы из минеральной ваты, шерстяные одеяла .. 0,04
Молибден
Монель
Неон (газ) 0,046
Неопрен 0.05
Никель
Оксид азота (газ) 0,0238
Азот (газ) 0,024
Закись азота (газ) 0,0151
Нейлон 6, Нейлон 6/6 0,25
Масло машинное смазочное SAE 50 0,15
Оливковое масло 0.17
Кислород (газ) 0,024
Палладий 70,9
Бумага 0,05
Парафиновый воск 0,25
Торф 0,08
Перлит, атмосферное давление 0,031
Перлит, вакуум 0.00137
Фенольные литые смолы 0,15
Формовочные смеси фенолформальдегид 0,13 — 0,25
Фосфорбронза 110 Pinchbe20 159
Пек 0,13
Карьерный уголь 0.24
Гипс светлый 0,2
Гипс, металлическая планка 0,47
Гипс песочный 0,71
Гипс, деревянная планка 0,28
Пластилин 0,65 — 0,8
Пластмассы вспененные (изоляционные материалы) 0.03
Платина
Плутоний
Фанера 0,13
Поликарбонат 0,19
Полиэстер
Полиэтилен низкой плотности, PEL 0,33
Полиэтилен высокой плотности, PEH 0.42 — 0,51
Полиизопреновый каучук 0,13
Полиизопреновый каучук 0,16
Полиметилметакрилат 0,17 — 0,25
Полипропилен
Полистирол, пенополистирол 0,03
Полистирол 0.043
Пенополиуретан 0,03
Фарфор 1,5
Калий 1
Картофель, сырое мясо 0,55
Пропан (газ) 0,015
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) 0,25
Поливинилхлорид, ПВХ 0.19
Стекло Pyrex 1.005
Кварц минеральный 3
Радон (газ) 0,0033
Красный металл
Рений
Родий
Порода, твердая 2-7
Порода, вулканическая порода (туф) 0.5 — 2,5
Изоляция из каменной ваты 0,045
Канифоль 0,32
Резина, ячеистая 0,045
Резина натуральная 0,13
Рубидий
Лосось (влажность 73%) 0,50
Песок сухой 0.15 — 0,25
Песок влажный 0,25 — 2
Песок насыщенный 2-4
Песчаник 1,7
Опилки 0,08
Селен
Овечья шерсть 0,039
Аэрогель кремнезема 0.02
Силиконовая литая смола 0,15 — 0,32
Карбид кремния 120
Кремниевое масло 0,1
Серебро
Шлаковата 0,042
Сланец 2,01
Снег (температура o C) 0.05 — 0,25
Натрий
Хвойные породы (пихта, сосна ..) 0,12
Почва, глина 1,1
Почва, с органическими материя 0,15 — 2
Грунт, насыщенный 0,6 — 4

Припой 50-50

50

Сажа

0.07

Насыщенный пар

0,0184
Пар низкого давления 0,0188
Стеатит 2
Сталь углеродистая
Сталь, нержавеющая сталь
Изоляция соломенной плиты, сжатая 0,09
Пенополистирол 0.033
Диоксид серы (газ) 0,0086
Сера кристаллическая 0,2
Сахар 0,087 — 0,22
Тантал
Смола 0,19
Теллур 4,9
Торий
Древесина, ольха 0.17
Лес, ясень 0,16
Лес, береза ​​ 0,14
Лес, лиственница 0,12
Лес, клен 0,16
Древесина, дуб 0,17
Древесина, осина 0,14
Древесина, ось 0.19
Древесина, бук красный 0,14
Древесина, сосна красная 0,15
Древесина, сосна белая 0,15
Древесина ореха 0,15
Олово
Титан
Вольфрам
Уран
Пенополиуретан 0.021
Вакуум 0
Гранулы вермикулита 0,065
Виниловый эфир 0,25 0,606

Вода, пар (пар) 0,0267 0,0359
Пшеничная мука 0.45
Белый металл 35-70
Древесина поперек волокон, белая сосна 0,12
Древесина поперек волокон, бальза 0,055
Древесина поперек волокон, сосна желтая, древесина 0,147
Дерево, дуб 0,17
Шерсть, войлок 0.07
Древесная вата, плита 0,1 — 0,15
Ксенон (газ) 0,0051
Цинк
Пример — Проводящая теплопередача через Алюминиевый горшок и горшок из нержавеющей стали

Кондуктивная теплопередача через стенку горшка может быть рассчитана как

q = (k / s) A dT (1)

или, альтернативно,

q / A = (к / с) dT

где

q = теплопередача (Вт, БТЕ / ч)

A = площадь поверхности (м 2 , фут 2 )

q / A = теплопередача на единицу площади (Вт / м 2 , Btu / (h ft 2 ))

k = среднеквадратичная проводимость (Вт / мК, БТЕ / (час фут · ° F) )

dT = t 1 — t 2 = разница температур ( o C, o F)

s = толщина стенки (м, фут)

Калькулятор теплопроводности

k = теплопроводность (Вт / мК, БТЕ / (час фут ° F) )

s = толщина стенки (м, фут)

A = площадь поверхности (м 2 , фут 2 )

dT = t 1 — t 2 = разница температур ( o C, или F)

Примечание! — общая теплопередача через поверхность определяется «общим коэффициентом теплопередачи », который в дополнение к кондуктивной теплопередаче зависит от

Кондуктивная теплопередача через алюминиевую стенку горшка толщиной 2 мм — разность температур 80

o C

Коэффициент теплопроводности для алюминия составляет 215 Вт / (м · К) (из таблицы выше).Кондуктивная теплопередача на единицу площади может быть рассчитана как

q / A = [(215 Вт / (м · K)) / (2 10 -3 м)] (80 o C)

= 8600000 (Вт / м 2 )

= 8600 (кВт / м 2 )

Кондуктивная теплопередача через стенку емкости из нержавеющей стали толщиной 2 мм — перепад температур 80

o C

Теплопроводность для нержавеющей стали 17 Вт / (м · К) (из таблицы выше).Кондуктивная теплопередача на единицу площади может быть рассчитана как

q / A = [(17 Вт / (м · K)) / (2 10 -3 м) ] (80 o C)

= 680000 (Вт / м 2 )

= 680 (кВт / м 2 )

.

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓

  • Образование
  • Исследовательская работа
  • Инновации
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT
  • Подробнее ↓
    • Прием + помощь
    • Студенческая жизнь
    • Новости
    • Выпускников
    • О MIT

Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

.

Теплопередача и энтропия | IntechOpen

1. Введение

Когда вы читаете стандартный учебник по термодинамике (например, [1-3]) в качестве одной из наиболее фундаментальных формул, вы обнаружите, что

указывает на то, что количество тепла (процесса) (δQ), очевидно, близко связаны с (государственной) количественной энтропией (dS), здесь обе записаны как бесконечно малые величины.

Если, однако, вы проделаете то же самое со стандартным учебником по теплопередаче (например, [4] с 1024 страницами или [5] с 1107 страницами), вы не найдете энтропию ни в указателе этих книг, ни в тексте. .

Для этого может быть две причины: либо энтропия оказалась несущественной для анализа теплопередачи, либо энтропия сознательно игнорируется сообществом теплопередачи, несмотря на ее актуальность. Что является правдой, это пока открытый вопрос, и на него можно ответить, только если принять во внимание термодинамические соображения.

В термодинамике значение энтропии по отношению к теплопередаче не вызывает никаких споров, в ее значимости следует убедить сообщество теплопередачи.Лучше всего это можно сделать, продемонстрировав преимущества включения энтропии в анализ теплопередачи, а также показывая недостатки, с которыми приходится сталкиваться, когда энтропия игнорируется.

2. Термодинамический взгляд на теплообмен

2.1. Общие соображения

Инженеры, использующие фразу «теплопередача», не будут обеспокоены представлением о том, что тепло перемещается через границу системы и затем накапливается в ней, увеличивая ее теплосодержание.

Однако такая аргументация нарушает по крайней мере два принципа термодинамики и упускает из виду важный момент.С точки зрения термодинамики тепло — это величина процесса, которая описывает определенный способ передачи энергии через границу системы. И, конечно, это количество не может быть сохранено, может храниться только энергия, перемещаемая им.

И решающий момент: передача энергии в виде тепла в систему коренным образом отличается от передачи энергии в процессе работы. Энергия, передаваемая в виде тепла и работы, хотя и может быть одинаковым, имеет совсем другое качество, если она является частью энергии системы.Чтобы выразить это в простой и пока еще не точной форме: не только количество энергии учитывается в процессах передачи энергии (например, передача тепла), но также качество энергии и изменение качества во время процесса передачи. . Если это так, то должна быть мера качества и его потенциального ухудшения в процессах передачи энергии. Здесь энтропия играет решающую роль — даже в рассмотрении теплопередачи.

Из очень четкого принципа сохранения энергии (термодинамически сформулированного как первый закон термодинамики) мы знаем, что энергия, заданная как первичная энергия, никогда не теряется при использовании в технических устройствах, а в конечном итоге оказывается частью внутренней энергии окружающей среды.Но тогда это уже бесполезно. Очевидно, что энергия обладает определенным потенциалом, который может потеряться на пути от первичной энергии к внутренней энергии окружающей среды.

В термодинамике есть полезное определение, с помощью которого можно охарактеризовать качество энергии, которое было впервые предложено в [6]. Это определение в первую очередь относится к энергии, которая подвергается процессам передачи работы или тепла. Согласно этому определению энергия состоит из двух частей: эксергии, и энергии, .В рамках этой концепции эксергия — драгоценная часть энергии. Это та часть, которую можно использовать в работе, пока она не станет частью внутренней энергии окружающей среды. Иногда эксергия также называется , доступная работа . Оставшаяся часть энергии называется анергией. Согласно второму закону термодинамики эксергия может потеряться (может быть преобразована в анергию) в необратимых процессах, но никогда не может возникнуть. Любая передача энергии работой или теплом, таким образом, может либо сохранить эксергетическую часть энергии в обратимом процессе, либо уменьшить ее в необратимом.

Что касается теплопередачи, важны два аспекта: первый — это количество энергии, передаваемой теплом, а второй — количество эксергии, потерянной в этом (теплопередающем) процессе. Игнорирование энтропии означает, что можно учесть только первый аспект. Для полной характеристики процесса теплопередачи должны быть учтены оба аспекта, то есть должны быть указаны две физические величины. Они могут быть

В процессе теплопередачи обе величины не зависят друг от друга, потому что определенное количество энергии (q˙) может передаваться с различным снижением качества, т.е.е. с разной степенью необратимости (ΔT). Здесь ΔT является косвенной мерой снижения качества энергии в процессе передачи, поскольку ΔT = 0 является обратимым пределом необратимого процесса с ΔT> 0. Когда требуются две независимые величины, то в контексте безразмерного описания процессов теплопередачи необходимы два безразмерных параметра. В разделе 3 будет обсуждаться, чего не хватает при использовании числа Нуссельта Nualone для характеристики процесса теплопередачи.

В термодинамике два аспекта передачи энергии и ее обесценивания необратимыми процессами количественно оцениваются путем введения энтропии и ее генерации в ходе необратимых процессов. В этом контексте энтропия является мерой структуры системы, хранящей рассматриваемую энергию, то есть энергия может храниться более или менее упорядоченным образом. Это снова может быть выражено в терминах эксергии по сравнению с анергией переданной и накопленной энергии.

2.2. Изменение энтропии в процессах передачи энергии

Для большинства соображений представляет интерес не абсолютное значение энтропии, а ее изменение во время определенного процесса, такого как процесс передачи тепла.Это изменение энтропии в процессе переноса обычно бывает двояким:

  1. Перенос — изменение энтропии в обратимом процессе,

  2. Генерация — изменение энтропии, когда процесс переноса необратим, т.е. необратим.

Таким образом, в реальном (необратимом) процессе изменение энтропии всегда является суммой обоих, то есть (i) + (ii).

Для процесса теплопередачи между двумя температурными уровнями Ta и Tb две части (i) и (ii) равны

dgS˙ = δQ˙ (1Ta − 1Tb) = δQ˙Ta− TbTaTb = δQ˙ΔTTaTbE3

Уравнение (2) соответствует к эк.(1) во введении, теперь в терминах скорости непрерывного процесса. Уравнение (3) утверждает, что генерация энтропии приводит к увеличению энтропии, когда энергия передается от одной системы (a) с высокой температурой (то есть с низкой энтропией) к другой системе (b) с низкой температурой (то есть с высокой энтропией). Таким образом, общее изменение энтропии в таком процессе составляет

. На рисунке 1 такой процесс проиллюстрирован для конвективной теплопередачи от потока в системе (a) с m˙ato потоком в системе (b) с m˙b.Стенка между обоими потоками — диабатическая, стенки в окружающую среду — адиабатические.

Изменение энтропии в ур. (3) строго говоря, это только приближение. Он основан на предположении, что в (a) и (b) реальные распределения температуры могут быть аппроксимированы их (постоянными) средними значениями и что падение температуры от (a) до (b) полностью происходит в стенке между ними. системы, см. рисунок 1 для иллюстрации этого приближения. В разделе 4 учитывается реальное распределение температуры, чтобы определить изменение энтропии при образовании без приближения.

Хотя это не тема данной главы, следует упомянуть, что (i) и (ii) являются для передачи энергии работой:

с δΦ δ как скорость диссипации механической энергии в поле потока, участвующего в передаче обработать. То, что всегда dtS˙ = 0 для рабочей передачи энергии, показывает фундаментальное различие двух способов передачи энергии, то есть посредством тепла или работы, ср. экв. (2) для передачи энергии теплом.

Рисунок 1.

Конвективная теплопередача от потока в (a) к потоку в (b) над элементом поверхности dA (1) Распределение реальной температуры (2) Модель средней температуры

2.3. Обесценивание энергии в процессе теплопередачи и концепция энтропийного потенциала

Когда в процессе передачи энергии теряется эксергия, «ценность» энергии уменьшается, поскольку эксергия как драгоценная часть энергии уменьшается. Это называется девальвацией энергии во время процесса передачи и непосредственно связано с генерацией-изменением энтропии, ср. экв. (3).

Потеря эксергии и генерируемая энтропия взаимосвязаны так называемой теоремой Гуи-Стодолы, см., Например, [7].Он читает

Здесь T∞ — температура окружающей среды, а E˙le — потеря мощности эксергии E˙e уровня энергии E energy после разделения E sub на эксергетическую и анергическую части, E˙e и E˙a, соответственно. .

Для одной операции передачи, обозначенной it, тогда существуют конечные потери эксергии

с S˙g, ias генерация энтропии в операции передачи i. Эту генерацию энтропии можно и нужно рассматривать в контексте тех девальваций скорости передачи энергии E˙, которые произошли до операции передачи i и будут происходить после нее.Эта идея принимает во внимание, что определенная энергия (скорость) всегда начинается как первичная энергия, являющаяся эксергией в целом, и, наконец, заканчивается как часть внутренней энергии окружающей среды, затем как анергия в целом. В [8] это было описано как «цепочка девальвации» по отношению к скорости передачи энергии E˙ с процессом, охватывающим одно звено этой цепи.

Для суммы всех однократных операций передачи, которые полностью обесценивают энергию со 100% эксергии до 100% анергии,

удерживается.Здесь S˙g — это общее образование (скорость) энтропии, то есть увеличение энтропии окружающей среды, когда E˙ становится частью его внутренней энергии.

В [8] эта величина называется энтропийным потенциалом :

энергии E˙, вовлеченной в процесс передачи энергии (здесь: тепла). Принимая это за эталонную величину, так называемое число девальвации энергии

Ni≡ S˙g, iS˙g = T∞S˙g, iE˙E11

указывает, какая часть энтропийного потенциала энергии используется в определенной передаче. процесс i с Ni = 0 для обратимого процесса.Примеры будут приведены позже.

3. Инженерный взгляд на теплопередачу

Как упоминалось ранее, инженеры, обученные решать проблемы теплопередачи с помощью таких книг, как [4], мало заботятся или совсем не заботятся об энтропии. Они характеризуют ситуации теплопередачи коэффициентом теплопередачи

или, более систематически, числом Нуссельта

В обоих случаях q˙w и ΔT объединяются в одной оценочной величине, так что два независимых аспекта теплопередачи

  • сумма, связанная с q˙wand

  • , изменение качества, связанная с ΔT

, отдельно не фиксируется.Вторая величина оценки требуется для исчерпывающей характеристики ситуации теплопередачи. Это может быть число девальвации энергии Nia согласно ур. (11).

Когда Nia учитывает качество теплопередачи, число Нуссельта охватывает количественный аспект в следующем смысле. Часто либо ΔTor q˙ware назначают в качестве теплового граничного условия. Затем число Нуссельта количественно определяет теплопередачу, предоставляя возникающий тепловой поток или требуемую разность температур, соответственно.Оба аспекта являются количественными, поэтому вопрос о качестве остается открытым. Тогда это решается числом обесценения энергии Ni.

Поскольку число Нуссельта хорошо известно в сообществе теплопередачи, а число обесценения энергии Ni — нет, Ni будет дополнительно объяснен в связи с его физическими предпосылками в следующем разделе.

4. Физика, лежащая в основе девальвации энергии число

Согласно закону теплопроводности Фурье, см., Например, [4] или [9],

δQ˙ → = −k (grad T) dAE14

i.е. тепловой поток возникает по (отрицательному) градиенту температуры. Передаваемая таким образом энергия уменьшает свою эксергетическую часть, поскольку эта эксергетическая часть равна

с коэффициентом Карно

Здесь снова T∞ — это температура окружающей среды, так что эксергетическая часть Q˙ после того, как ее уровень температуры Thas достигнет температуры окружающей среды, равно нулю.

Эти постоянные эксергетические потери, когда теплопередача происходит с gradT> 0 (необратимая теплопередача) в соответствии с теоремой Гуи-Стодола (7), сопровождаются генерацией энтропии, которую здесь можно записать как

или после интегрирования локальной скорости генерации энтропии S˙g » ‘как

, что в декартовых координатах читается как

dgS˙ = kT2 [(∂T∂x) 2+ (∂T∂y) 2+ (∂T∂z) 2] dVE19

Обратите внимание, что это уравнение .(19) сводится к ур. (3) когда существует линейное распределение температуры только в направлении x, так что ∂T / ∂x = ΔT / Δx, dV = dAΔx и ∂Q˙ = −k (ΔT / Δx) dA.

Сравнение ур. (3) и (19) показывает, что

в модели средней температуры в соответствии с ур. (3) и рисунок 1 (2) представляет собой интегрирование относительно δQ˙, в то время как с реальным распределением температуры в соответствии с ур. (19) и рис. 1 (1) это интегрирование по объему, учитывающее скорость генерации локальной энтропии.

В обоих случаях определяется S˙g, i, которое представляет собой общее генерирование энтропии за счет теплопроводности в процессе передачи i.Число девальвации энергии относится к энтропийному потенциалу Q˙, то есть к Q˙ / T∞, так что

Ni = k T∞Q˙∫V1T2 [(∂T∂x) 2+ (∂T∂y) 2 + (∂T∂z) 2] dVE21

— это процент использованного энтропийного потенциала энергии E˙, который в процессе i передается в виде тепла Q˙. Обратите внимание, что часть энтропийного потенциала уже использовалась на пути E˙старта в качестве первичной энергии в ситуации, когда она передается в виде тепла, а оставшаяся часть энтропийного потенциала после процесса теплопередачи может быть использована в последующем процессы передачи энергии.Это может проиллюстрировать, почему важно видеть определенный процесс передачи в контексте общей цепочки обесценивания энергии, начиная с первичной энергии и заканчивая частью внутренней энергии окружающей среды. Подробнее об этой концепции см. [8] .

5. Конвективная теплопередача

Часто конвективная теплопередача происходит в технических приложениях, таких как электростанции, системы отопления или охлаждения. Затем задействуется второй поток энергии, который представляет собой рабочую скорость потока, которая необходима для поддержания потока, в котором или из которого происходит передача тепла.Этот поток энергии, применяемый в качестве работы, представляет собой чистую эксергию, которая теряется в процессе рассеяния во время конвективной теплопередачи.

5.1. Потери из-за рассеяния механической энергии

В гидромеханике потери в поле течения обычно характеризуются коэффициентом сопротивления cD для внешних потоков и коэффициентом потери напора K для внутренних потоков, которые представляют собой безразмерную силу сопротивления FD и безразмерную потерю давления Δp соответственно . В таблице 1 оба определения показаны вместе с альтернативным подходом, основанным на скорости генерации энтропии S˙g, D из-за рассеяния механической энергии (индекс: D).Подробнее об этом альтернативном подходе см. [10]. Поскольку оба коэффициента, cD и K, учитывают скорость диссипации Φ˙ в поле потока и согласно уравнению. (6) δΦ˙ = TdgS˙ диссипация механической энергии соответствует потере эксергии только при T = T∞, ср. экв. (7). Когда поток возникает при температуре, отличной от температуры окружающей среды T∞, cD и K учитывают рассеивание, но не потерю эксергии в потоке.

Тогда необходим второй коэффициент, который лучше всего определяется как число разрушения эксергии NE, аналогичное числу девальвации энергии, ур.(11), т.е.

традиционный подход альтернативный подход
внешний поток cD = FDρ2u∞2A cD = Tρ2u∞165 внутренний , D расход K = Δpρ2um2 K = Tρ2um3AS˙g, D
Таблица 1.

Коэффициенты сопротивления и потери напора; общепринятые и альтернативные определения из [10]. u∞: скорость набегающего потока, um: средняя скорость в поперечном сечении

, которая для внешнего потока с E˙ = u∞22m˙ = ρ2u∞3Ais (c.f. таблица 1):

NE = T∞TcD (число разрушения эксергии) E23

и для внутреннего потока с E˙ = um22m˙ = ρ2um3Ais (см. таблицу 1):

NE = T∞TK (число разрушения эксергии) E24

Примечание что NE не является числом девальвации энергии в смысле его определения в ур. (11) поскольку эталонная величина E˙in eq. (22) не является скоростью передачи энергии (которая может быть обесценена в процессе передачи). Вместо этого в конвективном процессе участвует кинетическая энергия. Он служит эталонной величиной для работы потока, необходимой для поддержания потока.

Отличается от Ни в соответствии с ур. (11), для которого по определению всегда выполняется 0≤Ni≤1, NE не ограничивается этим диапазоном. Например, NE = 3 для внутреннего потока означает, что потери эксергии (разрушение эксергии) во время этого процесса в три раза выше, чем кинетическая энергия, участвующая в конвективном процессе. Обратите внимание, что обесценивается не кинетическая энергия, а энергия, которая входит в систему в виде работы потока, являясь чистой эксергией вначале и частично или полностью преобразованной в анергию в процессе диссипации.

5.2. Оценка конвективной теплопередачи

Поскольку обе энергии в процессе конвективной теплопередачи (необходимая работа потока и передаваемая тепловая энергия) подвергаются обесцениванию, они обе должны учитываться при оценке процесса конвективной теплопередачи, например, с целью его оценки. оптимизация.

Что касается потерь, то учитывается потерянная эксергия обеих энергий, участвующих в процессе конвективной теплопередачи. Эти эксергетические потери характеризуются соответствующими скоростями образования энтропии S˙g, iin eq.(11) и S˙g, Din eq. (22). Они могут быть добавлены для обеспечения общей скорости генерации энтропии в процессе конвективной теплопередачи и служат в качестве целевой величины в процедуре оптимизации. Это разумный критерий для всех тех случаев, когда эксергетическая часть процесса передачи энергии учитывается как цикл мощности. В таком процессе эксергия, теряемая перед турбиной, не может быть преобразована в механическую энергию в турбине, что снижает эффективность энергетического цикла.

Когда скорость генерации энтропии должна быть определена из подробных численных решений процесса конвективной теплопередачи, S˙g, если следует из ур.(19), (20) в то время как S˙g из-за диссипации определяется как

S˙g = ∫ dgS (число разрушения эксергии) ˙E25

с

dgS˙ = μT (2 [(∂u∂x) 2+ ( ∂u∂y) 2+ (∂u∂z) ​​2] + (∂u∂y + ∂v∂x) 2+ (∂u∂z + ∂w∂x) 2+ (∂v∂z + ∂w∂y) 2) dVE26

Когда поток турбулентный, dgS˙ согласно ур. (19) и (26) подходят только для подхода прямого численного моделирования (DNS) в отношении турбулентности, как в примере, показанном в [11]. Поскольку решения DNS с их необычайной вычислительной потребностью не могут использоваться для решения технических проблем, вместо них решаются усредненные по времени уравнения (усредненные по Рейнольдсу Navier-Stokes: RANS).Затем также необходимо усреднить dgS˙ по времени, что приведет к:

dgS˙C = dgS˙C¯ + dgS˙C’E27

и

dgS˙D = dgS˙D¯ + dgS˙D’E28

с dgS˙ C¯ и dgS˙D¯ для генерации энтропии в усредненном по времени поле температуры и скорости, а также dgSÀC’и dgSÀD’ для усредненных по времени вкладов соответствующих флуктуирующих частей.

Все четыре части равны

dgS˙C¯ = kT2 [(∂T¯∂x) 2+ (∂T¯∂y) 2+ (∂T¯∂z) 2] dVE29dgS˙C ‘= kT2 [(∂ T’∂x) 2¯ + (∂T’∂y) 2¯ + (∂T’∂z) 2¯] dVE30dgS˙D¯ = μT (2 [(∂u¯∂x) 2+ (∂u¯ ∂y) 2+ (∂u¯∂z) 2] + (∂u¯∂y + ∂v¯∂x) 2+ (∂u¯∂z + ∂w¯∂x) 2+ (∂v¯∂z + ∂ w¯∂y) 2) dVE31dgS˙D ‘= μT (2 [(∂u’∂x) 2¯ + (∂u’∂y) 2¯ + (∂u’∂z) 2¯] + (∂u ‘∂y + ∂v’∂x) 2¯ + (∂u’∂z + ∂w’∂x) 2¯ + (∂v’∂z + ∂w’∂y) 2¯) dVE32

с результатами для турбулентного поле потока из уравнений RANS, dgS˙C¯ и dgS˙D¯ может быть определено, но не dgS˙C ‘и dgS˙D’.Для этих условий необходимы модели турбулентности, как, например, в [12].

5.3. Безразмерные параметры

Когда необходимо оценить весь процесс конвективной теплопередачи (включая потери эксергии в температуре и в поле потока), это опять же следует делать с помощью безразмерных параметров. Введены безразмерные параметры:

  • Число Нуссельта Nu / экв. (13), что указывает на силу теплопередачи по сравнению с ее необратимостью;

  • Число девальвации энергии Ni / экв.(11), что указывает на потерю энтропийного потенциала переданной энергии;

  • Коэффициент потери напора K / таблица 1, указывающая скорость рассеяния в поле потока;

  • Число разрушения эксергии NE / экв. (24), что указывает на потерю эксергии в поле течения.

Если теперь представляют интерес общие потери эксергии для процесса конвективной теплопередачи, то это, в основном, сумма эффектов, охватываемых Ni и NE. Однако поскольку оба параметра не обезразмериваются одинаково, их нельзя просто добавить.E = 0 для процесса, в котором вся эксергия теряется из-за ее преобразования в анергию.

6. Примеры

Будут приведены два примера, в которых параметры, которые были введены выше, будут использоваться для характеристики ситуации теплопередачи. С помощью этих примеров должно стать очевидным, что энтропию и / или ее образование не следует игнорировать, когда процессы теплопередачи рассматриваются в практических промышленных приложениях.

6.1. Полностью разработанная труба потока с теплопередачей

Этот простой пример может продемонстрировать, насколько важно учитывать генерацию энтропии, которая является ключевым аспектом в девальвационном числе энергии Nia согласно его определению (11).

То, что обычно можно найти в качестве характеристики теплопередачи полностью развитого трубного потока, — это число Нуссельта Nu. Предположим, что Nu = 100, и это происходит на верхнем температурном уровне энергетического цикла, то есть перед турбиной этого устройства преобразования энергии. Предположим также, что эта ситуация теплопередачи с Nu = 100 и тепловым потоком q˙w = 103 Вт / м2 на длине L = 0,1 происходит в двух разных энергетических циклах:

  • Паросиловый цикл (SPC) с водой в качестве рабочее тело и верхний температурный уровень Tm, u = 900 К.

  • Органический цикл Ренкина (ORC) с аммиаком Nh5 в качестве рабочего тела и верхним температурным уровнем Tm, u = 400 К.

Когда в обоих циклах Nu, q˙wand Lare одинаковы, разница температур ΔTin Nuaccording к эк. (13) для аммиака в 2,6 раза больше, чем для воды. Это связано с разными значениями теплопроводности k воды (при Tm, u = 900 K и p = 250 бар) и аммиака (при Tm, u = 400 K и p = 25 бар), принимая типичные значения для температуры и давления уровни в обоих циклах.

Для дальнейшего сравнения обратите внимание, что число обесценения энергии согласно ур. (11) в этом случае с dgS˙ согласно ур. (3) и интегрировали для получения

S˙g, i = Q˙w, i (1Tw − 1Tm, u) ≈Q˙w, i ΔTTm, u2E35

с E4 = Q˙wis

В таблице 2 показаны значения число девальвации энергии Ни для обоих случаев в соответствии с этим приближением. Он показывает, что только 0,37% энтропийного потенциала используется для теплопередачи в случае SPC, но почти 5% в случае ORC, «хотя» обе ситуации теплопередачи имеют одинаковое число Нуссельта Nu = 100 и одинаковое количество энергия передается.Обратите внимание, что только та часть энтропийного потенциала, которая еще не используется, доступна для дальнейшего использования после рассматриваемого процесса.

Цикл / жидкость кВт / м · K T∞K Tm, uK ΔTK SPC
300 900 10 0,0037
ORC / аммиак 0.038 300 400 26 0,049
Таблица 2.

Теплопередача при Nu = 100, q˙w = 103 Втм2, L = 0,1 мин, два разных цикла мощности

6.2. Использование CFD для оценки теплообменника

В предыдущем примере были рассмотрены два аналогичных процесса при двух разных уровнях температуры. Такой поток в трубе с теплопередачей является частью ситуации теплопередачи, показанной на рисунке 1: холодная сторона (b) нагревается.

Во втором примере вычислительная гидродинамика (CFD) используется для оценки нагрева жидкости в канале внутри пластинчатого теплообменника, пытаясь найти лучшую точку работы для устройства.Сначала мы опишем устройство и его моделирование, а затем обсудим результаты и способы их использования. Более подробную информацию можно найти в [14].

6.2.1. Геометрия устройства

Пластинчатые теплообменники состоят из гофрированных пластин, которые расположены в стопке пластин, образующих каналы между пластинами. Пластины сконструированы таким образом, что две жидкости отделяются друг от друга по пути через соседние каналы.

В зависимости от гофры пластины каналы имеют постоянно меняющееся сечение, но имеет повторяющийся геометрический рисунок.и период Λ; c.f. [15]

6.2.2. Моделирование устройства

Первое упрощение, сделанное для облегчения моделирования, состоит в том, что пластина (и, следовательно, теплообменник) предполагается иметь бесконечную длину. Таким образом, можно пренебречь воздействием на поток, вызываемым областями входа или выхода: поток развивается гидравлически. Это имеет два последствия:

  • канал можно смоделировать как бесконечно повторяющуюся полосу конечной длины, см. Рисунок 3 (a),

  • , только половина канала должна быть смоделирована, см. Рисунок 3 (b).

Результирующая геометрия домена показана на рисунке 4.

Рисунок 3.

Упрощенная геометрия теплообменника: (а) симметричная полоса; (б) область решения из-за предположения симметрии.

Рис. 4.

— вид полосы смоделированного пластинчатого теплообменника.

Второе упрощение, сделанное здесь, заключается в том, что теплообменник работает со сбалансированным противотоком: производительность потока m˙cp одинакова на горячей и холодной стороне, так что разница температур между ними, а также flux q˙ware одинаков во всех точках между входом и выходом.

6.2.3. Граничные условия

На основе предположений, сделанных выше, периодические граничные условия могут применяться к полю потока в основном направлении потока x (см. Рисунок 3). Граничное условие, применяемое по отношению к полю давления, представляет собой так называемое граничное условие «вентилятора», которое устанавливает постоянный перепад давления между впускным и выпускным участками. В плоскости симметрии накладывается граничное условие симметрии, а граничные условия прилипания выполняются на всех стенках.

Рисунок 5.

Общая скорость генерации энтропии S˙g, скорость генерации энтропии из-за диссипации S˙g, D и скорость генерации энтропии из-за проводимости S˙g, C (нормализованная с минимальной скоростью генерации энтропии при Re≈2000) при различных числах Рейнольдса , для моделирования прохода теплообменника.

Температурное поле имеет граничное условие вентилятора с положительной разностью температур ΔTio между впускным и выпускным участками. Это приводит к нагреванию жидкости, когда она проходит через симулированный проход.Граничное условие, используемое для верхней и нижней стенок, — это линейно возрастающий температурный профиль в среднем направлении потока. Увеличение температуры ΔTω, io совпадает с ΔTio. Вместе эти два граничных условия моделируют уравновешенную противоточную конфигурацию теплообменника. Граничное условие нулевого градиента используется для прокладки, которая моделируется как адиабатическая стенка.

Изменение перепада давления приводит к разной средней скорости потока. Чтобы сохранить постоянный тепловой поток q˙w, необходимо было соответственно отрегулировать разницу температур между входом и выходом (ΔTw, io = ΔTio = q˙wA / m˙cp).

6.2.4. Результаты моделирования

Результаты, полученные в результате моделирования CFD, дают доступ к полям скорости, давления и температуры u, p и T. Их можно использовать для расчета коэффициента теплопередачи и коэффициента потери напора для рассматриваемой конвективной теплопередачи.

Расчет полей давления и скорости — дорогостоящая часть моделирования. Когда предполагается, что все свойства жидкости постоянны, т.е. не зависят от давления и температуры, температурное поле можно даже смоделировать как пассивный скаляр, что требует очень небольших вычислительных затрат.Четыре части генерации энтропии (S˙g, C¯, S˙g, C ‘, S˙g, D¯, S˙g, D’, см. Уравнения (29) — (32) в разделе 5.2. ) являются величинами постобработки: их можно получить из u-, p- и T-полей без решения дополнительных дифференциальных уравнений. Это полезно для оценки определенного процесса, работающего на разных уровнях температуры.

Скорость образования энтропии из-за рассеяния, проводимости и их сумма показаны на рисунке 5 для различных чисел Рейнольдса. Для увеличения числа Рейнольдса S˙g, Din уменьшается, а S˙g, C уменьшается.Оптимальная точка работы может быть определена примерно при Re = 2000. Такой же оптимум можно определить на рисунке 6 для числа девальвации энергии теплообменника Nhe, поскольку в уравнении. (11) тепловой поток, площадь стенки и температура окружающей среды одинаковы для всех расчетов.

Рис. 6.

Число девальвации энергии Nhe для смоделированного прохода пластинчатого теплообменника.

Обратите внимание, что кривые для S˙g, Cand S˙g, Din на рис. 5 являются почти прямыми линиями, особенно для более высоких чисел Рейнольдса.Следовательно, необходимы только два моделирования, чтобы приблизительно оценить оптимальную точку работы. Из двух прямых линий для S˙g, Cand S˙g, D сумма обоих результатов в виде кривой с минимумом при оптимальном числе Рейнольдса.

Как упоминалось ранее, генерация энтропии — это величина постобработки. Это может быть использовано для оценки смоделированной ситуации теплопередачи при различных уровнях температуры. Если общее изменение температуры между входом и выходом не слишком велико, можно сделать приближение, просто соответствующим образом масштабируя результаты.Генерация энтропии из-за диссипации S˙g, D, new на уровне температуры Tnewis (по сравнению с генерацией энтропии в существующем результате моделирования) S˙g, D, new / S˙g, D, sim = Tsim / Tnew. Если новый уровень температуры выше, S˙g, D, new будет меньше, чем S˙g, D, sim. Точно так же для генерации энтропии за счет проводимости соотношение S˙g, C, new / S˙g, C, sim = (Tsim / Tnew) 2. Опять же, если новый уровень температуры выше, S˙g, C, new будет меньше, чем S˙g, C, sim. Оптимальная точка работы смещается к более низкому числу Рейнольдса (см. Рисунок 7), потому что влияние изменения уровня температуры на S˙g, C больше, чем влияние на S˙g, D.

Рис. 7.

Скорость генерации энтропии для теплопередачи при различных уровнях температуры. При более высоких температурах оптимальная рабочая точка смещается в сторону более низких чисел Рейнольдса.

7. Выводы

Несмотря на очевидную низкую популярность, генерация энтропии является важным аспектом любого процесса теплопередачи. Каждый реальный технический процесс включает в себя генерацию энтропии, которую в какой-то момент нужно выпустить в окружающую среду. Было показано, что каждый поток энергии имеет энтропийный потенциал, который представляет собой количество энтропии, которая может быть выброшена в окружающую среду вместе с потоком энергии.Поэтому он устанавливает предел для всех необходимых процессов, связанных с этим потоком энергии. На основании этого был введен показатель девальвации энергии , который количественно определяет часть энтропийного потенциала, которая теряется в процессе передачи. Число девальвации энергии применимо ко всем процессам, в которых передается энергия, и рекомендуется для их оценки, особенно в отношении устойчивости.

На примерах также было показано, как различные ситуации теплопередачи можно сравнивать друг с другом.Такие сравнения могут проводиться на самых разных уровнях, начиная от оценки системы (т.е. для сравнения различных систем) и заканчивая более подробными исследованиями, касающимися оптимизации подсистем, которые являются частью общей системы теплопередачи. Также было показано, как существующие результаты моделирования могут быть повторно использованы при различных уровнях температуры, эффективно снижая стоимость моделирования CFD.

.

Полипропиленовые мешки — что можно и чего нельзя делать при теплопередаче

0

Полипропиленовые мешки изготовлены из синтетического пластикового полимерного полипропилена, используемого в мешках, поскольку он прочный, гибкий и многоразовый. Они подходят для самых разных целей как для потребителей, так и для предприятий. Чаще всего они используются в качестве альтернативы одноразовым пакетам для покупок, переезда и хранения. Кроме того, эти сумки широко используются в качестве рекламных продуктов для раздач на мероприятиях или в качестве благодарности вашим постоянным клиентам.

У нас есть несколько советов и рекомендаций по печати на этих пакетах, которые естественно чувствительны к нагреванию из-за их ткани на пластиковой основе.

Что можно и чего нельзя делать при декорировании полипропиленовой ткани:

Сделать декорировать полипропиленовые сумки

Полипропиленовые пакеты — недорогой рекламный товар, который можно украсить традиционными методами печати, такими как трафаретная печать. Их также можно напечатать на термопрессе.

Не наносите термопечать Полипропилен при высоких температурах

Полипропиленовые сумки следует прессовать при низкой температуре.Выберите тип теплопередачи, для которого требуется низкая температура нагрева. Эти пакеты нельзя прессовать при температуре выше 275 градусов, чтобы ткань не плавилась. Можно использовать некоторые трансферы, которые нагревают до 300 градусов, однако некоторые пакеты могут немного плавиться при этой температуре.

Этот полипропиленовый пакет «тюльпан» больше не узнаваем при нагреве при температуре 365 градусов. Слишком высокая температура!

Не используйте ли трансферы для трафаретной печати Elasti Prints® или Stretch Litho ™.

Рекомендуемый тип переноса для этих пакетов — Elasti Print® для дизайнов плашечных цветов и Stretch Litho ™ для полноцветной графики.

Трафаретная печать Elasti Prints® украшает полипропиленовые сумки от Transfer Express Apparel

Полноцветная / трафаретная печать Stretch Litho нанесена на полипропиленовые сумки

Сделать Поднять область печати

Как и в случае с любой другой большой сумкой или мешком с резинкой, убедитесь, что вы создали плоскую и ровную поверхность для тепловой печати вашего дизайна.Толстые швы, молнии, пуговицы, завязки и лямки необходимо убрать из зоны печати. При необходимости используйте сменный валик для термопресса или приподнимите область печати с помощью коврика для мыши или Print Perfect Pad, чтобы получить плоскую, ровную и твердую поверхность.

Подушечка для печати Perfect Pad помещается внутрь полипропиленовой сумки, чтобы приподнять область печати над препятствиями.

Не бойтесь украшать Сумки из полипропилена

Полипропиленовые пакеты могут быть устрашающими, и их страшно украсить в первый раз на тепловом прессе.Просто не забывайте поддерживать низкую температуру, и вы не получите грязный расплавленный пакет.

Закажите полипропиленовые мешки и переводы за один раз

Transfer Express — это универсальный магазин для теплопередачи и чистой одежды от Transfer Express Apparel. Ваши сумки из полипропилена и трансферы Elasti Prints® или Stretch Litho ™ можно заказать одновременно, что избавит вас от лишних хлопот в поисках других поставщиков для подходящего типа трансферов для этих сумок.Есть много разных стилей и размеров полипропилена, от обычных больших сумок до мешков с подпругами.

Ознакомьтесь с полным ассортиментом полипропиленовых пакетов в Transfer Express Apparel!

.

Полипропилен или металлопластик для отопления – какие трубы лучше

На различных строительных форумах не прекращаются споры на тему, что лучше использовать для систем отопления — полипропилен или металлопластик. Ситуация на руку мастерам-сантехникам, получающим значительную скидку при покупке материалов у поставщиков. Нужно лишь уговорить застройщика купить «правильные» трубы. Предлагаем объективно разобраться, какие трубы стоит применять для монтажа отопительных сетей частного дома – металлопластиковые или полипропиленовые.

Чем хорош полипропилен

На различных интернет-ресурсах опубликовано множество материалов, восхваляющих полипропилен (PP-R) и приписывающих ему мифические свойства. Чтобы разобраться, какие трубы лучше применять для монтажа отопления (в том числе – своими руками), надо выявить реальные плюсы и минусы ППР. Если изучить советы экспертов и отзывы домовладельцев на форумах, то вырисовывается слежующая картина:

  1. Цена полипропиленовых труб и фитингов – самая низкая среди прочих пластиковых трубопроводов, применяющихся для отопления.
  2. ППР тверже и прочнее любого полимера, из каких сейчас монтируют отопительные системы частных домов.
  3. Качественно смонтированное отопление из полипропилена смотрится не хуже, а то и лучше стальных либо металлопластиковых трубопроводов.

Примечание. Мы не учитываем достоинства, присущие всем пластиковым трубам. Например, отсутствие шероховатостей на внутренней поверхности, малое гидравлическое сопротивление, не подверженность коррозии.

Низкая цена полипропиленовых деталей по сравнению с металлопластом – самый привлекательный фактор. Секрет дешевизны кроется в конструкции фитингов, которые представляют собой обычное литье из пластика, не имеющее армирующего слоя. Да и стоимость ППР–труб с армирующей алюминиевой вставкой, применяющихся для отопления, не заставит вас упасть в обморок.

В качестве армирующего слоя ППР-труб может выступать перфорированная алюминиевая фольга, базальтовое и стекловолокно

Большую роль играет и прочность пропилена, сломать его довольно сложно. Это благоприятствует прокладке магистралей открытым способом в любых местах. Эстетичность красиво собранной системы из полипропилена – тоже не последний фактор, хотя добиться этого непросто, о чем будет сказано далее. На этом позитивные стороны материала заканчиваются. Но чтобы понять, что лучше — металлопластик или полипропилен, надо рассмотреть и негативные.

Недостатки труб из ППР

К сожалению, минусов у полипропилена больше, нежели плюсов. Практический опыт экспертов и отзывы о материале говорят следующее:

  • делать сварку и монтаж пропилена сложно, от исполнителя требуется строгое соблюдение технологии;
  • трубопроводы, даже армированные алюминием, обладают свойством значительно удлиняться при нагреве;
  • проконтролировать качество выполнения стыков невозможно;
  • из-за того, что трубы не гнутся и поставляются отрезками длиной 4 м, стыки на магистралях могут возникнуть в самых неожиданных и неудобных местах;
  • не рекомендуется производить сборку системы при низких температурах, а при морозе – запрещается;
  • большая толщина стенки делает полипропиленовую трубу больше, чем металлопластиковая того же диаметра;
  • утолщенные тройники, колена и другие фитинги занимают много места.

Существенное отличие полипропилена от других полимерных труб – большая толщина стенок

Примечание. Специально не упомянут такой недостаток, как горючесть пропилена, поскольку он присущ и металлопласту. Неразъемные соединения тоже не относятся к минусам PP-R, ведь металлопластиковые трубы лучше стыковать путем прессового обжима. Эти стыки нельзя разобрать впоследствии.

Наиболее спорное утверждение, вызывающее массу недовольства у приверженцев пропилена, – сложность монтажа. На всех интернет–площадках они пытаются доказать, что научиться паять полипропиленовые детали очень легко, для освоения технологии новичку хватит 15-минутной тренировки.

Это демонстрируется на видео, где работник лихо стыкует ППР фитинги с трубами, установив паяльник на столе. В реальной жизни все гораздо сложнее, соединения придется паять на весу, в труднодоступных местах, одновременно удерживая руками сварочный аппарат и участок трубы.

Как возникают дефекты при сварке полипропилена

По технологии полипропиленовую трубу нужно отрезать, отметить карандашом глубину погружения в фитинг, обезжирить и спаять, нагревая оба элемента в течении определенного времени. Длительность нагрева зависит от диаметра трубопровода. Стоит замешкаться на пару секунд либо проигнорировать обезжиривание – и соединение выйдет ненадежным. Визуально это не определяется, стык пройдет гидравлические испытания, а протечка появится через 2 недели или спустя год.

Пример правильной пайки – пластик не растекся и не перекрыл сечение трубопровода

Перегрев полипропилена выявить проще, чем недогрев. Снаружи около тройника или муфты образуется бортик расплавленного пластика. Такой же дефект появится внутри стыка, он частично или целиком перекроет проход теплоносителю.

Но увидеть эту неприятность можно на отрезанной трубе, то есть, случаи недогрева и перегрева нельзя четко проконтролировать после окончания монтажных работ. А возникают эти дефекты вследствие неудобных условий пайки и неумения «мастеров» качественно состыковать полипропилен в любом труднодоступном месте.

«Заваренный» стык – сечение наполовину перекрыто вследствие перегрева

При работе на сильном холоде или морозе вероятность недогрева соединяемых деталей очень высока, поэтому монтаж ППР всегда лучше проводить при температуре не ниже +10 °С.

Из-за невозможности контроля соединений специалисты не рекомендуют делать отопление из полипропилена скрытым, муровать его в стены или закладывать под цементную стяжку для устройства теплых полов. Если уж возникла необходимость проложить магистраль из ППР в стене, то это нужно делать с применением теплоизоляции.

Причина – тепловое удлинение материала, влияющее на способ монтажа трубопровода. Он должен скользить внутри креплений, причем концами не упираться в стены. Самые лучшие полипропиленовые трубы для отопления гарантированно изогнутся, если им некуда расширяться во время прогрева.

Плюсы и минусы металлопластика

Оговоримся, что металлопластиковые трубы для отопления стоит сравнивать с полипропиленовыми в равных условиях. Поэтому разъемные стыки на разборных фитингах не рассматриваются – это дорого и ненадежно, хотя и удобно для мастеров без опыта. Хорошую герметичность обеспечит только стык с прессовым фитингом.

Условие касается и способа усиления трубы, для сравнения возьмем металлопластик и ППР, армированные алюминием. Теперь о преимуществах металлопласта:

  1. Имея специальные клещи, произвести монтаж отопления из металлопластиковых деталей достаточно просто.
  2. Труба гнется и поставляется в бухтах, а потому режется на участки необходимой длины, никаких лишних стыков.
  3. Тепловое удлинение материала незначительно и не требует скрупулезного подхода при закреплении длинных участков.
  4. Возможен монтаж в любую погоду.
  5. Допускается укладка любым скрытым способом, в том числе под стяжку вместе со стыками.

Армирующим слоем металлопластикового трубопровода выступает только алюминий

Что лучше в системах из металлопластика, так это технология соединения элементов. Торец отрезанного участка калибруется, натягивается на фитинг и обжимается клещами, на этом все. Места нужно минимум, поскольку нет нужды просовывать между соединяемыми деталями здоровый паяльник, клещи накладываются уже после стыковки. С помощью пружины металлопластик хорошо гнется под безопасным радиусом, что значительно упрощает прокладку.

Отдельно стоит сказать про теплый пол, куда принято закладывать металлопластик или сшитый полиэтилен, но никак не ППР. Эти материалы не нуждаются в компенсации и хорошо себя чувствуют внутри монолита, обеспечивая эффективный нагрев всей поверхности. Стоит представить на их месте полипропилен с его толстыми стенками, удлинением и стыками под 90°, и сразу становится понятно, какие трубы лучше использовать в теплых полах.

Клещи для прессового соединения – инструмент недешевый, на 1–2 монтажа их лучше взять напрокат

Справка. В продаже нередко встречается дешевый металлопластик низкого качества, на практике он часто расслаивается на изгибах. Устранить течь под стяжкой нелегко, без вскрытия не обойтись. Тем, кто любит экономить на материалах, стоит задуматься о применении дешевых металлопластиковых труб для теплого пола.

Теперь о недостатках металлопластика, коих реально два:

  • высокая стоимость всех элементов;
  • сортамент труб ограничивается максимальным диаметром 63 мм (DN50).

Сторонники отопления из полипропилена постоянно обращают внимание на еще один минус металлопластика – уменьшение проходного сечения на соединениях, где стоят латунные фитинги. Мол, это приводит к увеличению гидравлического сопротивления сети и быстрому «зарастанию» проходов при работе в системе центрального отопления, где теплоноситель бывает грязным. Утверждение верно касательно разборных фитингов, в них действительно наблюдается сужение диаметра относительно прохода в металлопластике.

Высококачественные фитинги для прессовой стыковки металлопластиковых труб тоже имеют сужение, но оно не настолько велико, чтобы существенно влиять на гидравлику системы. Именно их лучше ставить на отопление, особенно при скрытой прокладке магистралей. Такого же мнения придерживается наш эксперт Владимир Сухоруков, чье видео мы рекомендуем посмотреть:

Полипропилен или металлопластик – тонкости выбора

Домовладельцы, занимающиеся устройством отопления, при выборе ориентируются на цену материалов и стоимость монтажных работ, что в сумме дает величину общих затрат. Данный фактор играет важную роль, что при нынешних доходах граждан вполне закономерно. В этом отношении ППР лучше металлопластика, поскольку обойдется как минимум вдвое дешевле. Если же брать высококачественные материалы производства известных брендов, то металлопластик выйдет дороже втрое.

Совет. Если у вас довольно ограниченный бюджет, то выбор один – использовать на отопление трубопроводы и фитинги из PP-R. Но помните, что сварку надо выполнять очень скрупулезно и качественно. Исправления и переделки приведут к удорожанию либо отнимут много времени, если вы паяете ППР-трубы своими руками.

Нельзя не затронуть технические характеристики металлопластика и полипропилена. Наиболее важные – рабочее максимально допустимое давление и температура воды в трубопроводе. Эти параметры взаимосвязаны, например, труба PP-R выдержит давление 10 Бар при температуре теплоносителя 60 °С, а при 95 °С показатель давления снижается до 5.6 Бар. Чем выше эксплуатационная температура, тем меньше срок службы полипропилена, что и показано в таблице:

Примечание. Технические данные взяты на сайте известного чешского производителя изделий из PP-R, продающихся под брендом WAVIN Ekoplastik.

Для сравнения возьмем не менее именитый бельгийский бренд Henco, предлагающий трубопроводный металлопластик высшего качества, армированный цельным слоем алюминия. Его рабочие характеристики следующие: при температуре 95 °С максимальное рабочее давление составляет 10 Бар, а у некоторых модификаций труб – 16 Бар. Приведенные показатели технических характеристик следует учитывать при выборе материала. Также важно понимать, где будет происходить его эксплуатация:

  • отопление частного дома;
  • система централизованного теплоснабжения квартиры;
  • котельная;
  • теплые полы.

Для водяных теплых полов полипропилен не применяется, только металлопластик либо сшитый полиэтилен

Хотя некоторые производители (Valtec, Ekoplastik) начали выпускать полипропиленовые трубы для теплых полов, лидером в этой сфере остается металлопластик. Он лучше по всем показателям, включая теплоотдачу. Греющие контуры из ППР хуже передают тепло «благодаря» большой толщине стенок трубопроводов.

Что лучше для частного дома

Для радиаторного отопления небольших загородных домов подойдет тот и другой пластик, хотя по цене предпочтительнее полипропилен. В небольшом здании система несложная, число стыков небольшое. Если планируется открытая прокладка магистралей, ППР будет хорошим решением. Но повторим предостережение: нужен качественный монтаж.

Совет. Если вы решили нанять бригаду исполнителей, последуйте совету эксперта и расспросите бригадира, как они станут паять соединения в труднодоступных местах и выдерживать время нагрева, сверяясь с таблицей:

Владельцам коттеджей в несколько этажей рекомендуется обратить свой взор на металлопластик. Как правило, такие дома возводятся застройщиками с высокими требованиями к интерьеру и надежности всех инженерных систем. Полипропиленовые коллекторы и разводка точно не смогут удовлетворить эти требования из-за сложностей со скрытой прокладкой. Металлопластик можно спокойно провести под полом и в других проблемных местах.

Полимеры и центральное отопление

Особенность централизованного теплоснабжения заключается в том, что параметры теплоносителя неизвестны и зачастую могут достигать максимальных значений. Несмотря на это, многие сантехники предлагают хозяевам квартир ставить полипропилен на центральное отопление, прокладывают его в бороздах стен. Подобные решения – рискованные, материал может не выдержать перепада давления или скачка температуры и потечь на стыке.

 Оптимальным решением для квартиры является металлопластик с прессовыми соединениями, PP-R лучше ставить на водопровод. Судите сами: квартирную разводку нельзя назвать сложной или слишком протяженной, так что большую разницу в цене вы не почувствуете. Зато металлопластик даст вам надежность и долговечность, плюс его можно упрятать в стену или пол, сделав интерьер комнат привлекательнее.

Разводка по котельной

Обвязку котлов и прочего теплосилового оборудования можно делать как полипропиленом, так и металлопластиком. Но здесь есть своя особенность – наличие большого количества поворотов и соединений. Выполнить разводку своими руками затруднительно из любых полимерных труб, разве что в котельной расположен 1 настенный теплогенератор, работающий только на отопление. Но и тут надо сделать все красиво, чтобы трубы не проходили вкривь и вкось.

Пример красивой разводки из PP-R, коллектор тоже сварен из полипропиленовых тройников

Если для обогрева частного дома задействован твердотопливный котел, то использовать полимеры для его обвязки можно, но осторожно. Это значит, что некоторые участки придется сделать из металла, например:

  • кусок трубы от теплогенератора до группы безопасности, когда она установлена отдельно;
  • участок, где к обратке крепится накладной датчик температуры, работающий с трехходовым клапаном.

Есть мнение, что полипропиленом можно обвязывать лишь пеллетные котлы, а дровяные — только металлом.  Это неверно, в случае аварийного перегрева кипяток все равно успеет попасть в систему отопления и расплавить пластиковые трубы. Несколько метров стальных трубопроводов, проложенных в котельной, от этого не спасут.

Заключительные выводы

Не существует однозначного ответа на вопрос, что лучше ставить на отопление – полипропилен или металлопластик. Многое зависит от обстоятельств и возможностей домовладельца. Выводы напрашиваются следующие:

  1. Выбрав пропилен, вы значительно экономите средства, но обязаны всеми способами добиться качественного монтажа. При большом количестве соединений незримые дефекты все равно могут иметь место.
  2. За металлопластик придется выложить приличные деньги – это главный минус. Если он преодолим, то в остальном проблем у вас не предвидится.

Напоследок важное замечание: помните, что «криворукие» мастера в состоянии испортить любой материал, даже самый дорогой и качественный. Уделяйте особое внимание исполнителям, которых выбираете для устройства отопления в вашем доме. Иначе впоследствии получите протечки, описанные на видео:

Расчёт тепловыделений от открыто проложенных труб

Для каких систем нужен расчёт?

Коэффициент теплоотдачи считается для тёплого пола. Всё реже эта система делается из стальных труб, но если в качестве теплоносителей выбраны изделия из этого материала, то произвести расчёт необходимо. Змеевик – ещё одна система, при монтаже которой необходимо учесть коэффициент отдачи тепла.

Радиатор из стальных труб

Регистры – представлены в виде толстых труб, соединённых перемычками. Теплоотдача 1 метра такой конструкции в среднем – 550 Вт. Диаметр же колеблется в пределах от 32 до 219 мм. Сваривается конструкция так, чтобы не было взаимного подогрева элементов. Тогда теплоотдача увеличивается. Если грамотно собрать регистры, то можно получить хороший прибор обогрева помещения – надёжный и долговечный.

Что такое теплопроводность

Данный термин означает способность различных материалов к обмену энергией, которая в этом случае представлена теплом. При этом передача энергии проходит от более нагретой части к холодной и происходит за счет:

  1. Молекул.
  2. Атомов.
  3. Электронов и других частиц структуры металла.

Теплопроводность нержавеющей стали будет существенно отличаться от аналогичного показателя другого металла — например, коэффициент теплопроводности меди будет иным, нежели у стали.

Для обозначения этого показателя используется специальная величина, именуемая коэффициентом теплопроводности. Она характеризуется количеством теплоты, которое может пройти через материал за определенную единицу времени.

Показатели для стали

Теплопроводность может существенно отличаться в зависимости от химического состава металла. Коэффициент данной величины у стали и меди будет разным. Кроме этого, при повышении или уменьшении концентрации углерода изменяется и рассматриваемый показатель.

Существуют и другие особенности теплопроводности:

  1. Для стали, которая не имеет примесей, значение составляет 70 Вт/(м* К).
  2. У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
  3. Само термическое воздействие также может оказывать воздействие на структуру металла. Как правило, после нагрева структура меняет значение проводимости, что связано с изменением кристаллической решетки.

Как оптимизировать теплоотдачу стальной трубы?

В процессе проектирования перед специалистами встаёт вопрос, как уменьшить или увеличить теплоотдачу 1 м. стальной трубы. Для увеличения требуется изменить инфракрасное излучение в большую сторону. Делается это посредством краски. Красный цвет повышает теплоотдачу. Лучше, если краска матовая.

Расчет

Другой подход – установить оребрение. Оно монтируется снаружи. Это позволит увеличить площадь теплоотдачи.

В каких же случаях требуется параметр уменьшить? Необходимость возникает при оптимизации участка трубопровода, расположенного вне жилой зоны. Тогда специалисты рекомендуют утеплить участок – изолировать его от внешней среды. Делается это посредством пенопласта, специальных оболочек, которые производятся из особого вспененного полиэтилена. Нередко используется и минеральная вата.

Способы увеличения теплоотдачи

С точки зрения отдачи в пространство максимального количества тепла менее эффективен, чем труба, разве что шар. У него еще худшее соотношение поверхности к объему.

Что же делали предки, чтобы эти чудовищные отопительные приборы грели?

Как увеличить теплоотдачу трубы?

  • Увеличивали инфракрасное излучение отопительного прибора. Простая окраска регистра черной матовой краской давала ощутимое потепление в помещении. Кстати, нынешнее хромирование современных змеевиков для ванной выглядит эффектно, но с точки зрения теплоотдачи прибора — идиотизм чистейшей воды.

Производим расчёт

Формула, по которой считается теплоотдача следующая:

Q = K*F*dT, где

  • К – коэффициент теплопроводности стали;
  • Q – коэффициент теплоотдачи, Вт;
  • F – площадь участка трубы, для которого производится расчёт, м2 dT – величина напора температуры (сумма первичной и конечной температур с учётом комнатной температуры), ° C.

Коэффициент теплопроводности K выбирается с учётом площади изделия. Зависит его величина и от количества ниток, проложенных в помещениях. В среднем величина коэффициента лежит в пределах 8-12,5.

dT называется также температурным напором. Чтобы параметр высчитать, нужно сложить температуру, которая была на выходе из котла, с температурой, которая зафиксирована на входе в котёл. Полученное значение умножается на 0,5 (или делится на 2). Из этого значения вычитается комнатная температура.

dT = (0,5*(T1 + T2)) — Tк

Если стальная труба изолирована, то полученное значение умножается на КПД теплоизоляционного материала. Он отражает процент тепла, который был отдан при прохождении теплоносителя.

Расчет теплоотдачи регистра отопления

Регистр отопления из четырех гладких труб и схема движения теплоносителя показаны на рисунке.

На схеме четко показано каким образом перемещается теплоноситель внутри отопительного регистра. В целях поддержания в помещениях определенных температурных условий и соблюдения СнИПов требуется производить расчет теплоотдачи регистра отопления. Для осуществления расчетов теплоотдачи Вам потребуется на компьютер.

Более подробно рассмотрим как воспользоваться указанным файлом для получения результатов о теплоотдачи отопительных регистров.

Исходные данные, которые могу потребоваться для расчета:

Исходных данных не много, они понятны и просты.

  1. Диаметр труб Dв мм заносим

в ячейку D3: 108,0

  1. Длину регистра (одной трубы) Lв м записываем

в ячейку D4: 1,250

  1. Количество труб в регистре Nв штуках пишем

в ячейку D5: 4

  1. Температуру воды на «подаче» tпв °C заносим

в ячейку D6: 85

  1. Температуру воды на «обратке» в °C пишем

в ячейку D7: 60

  1. Температуру воздуха в помещении в °C вводим

в ячейку D8: 18

  1. Вид наружной поверхности труб выбираем из выпадающего списка

в объединенных ячейках C9D9E9: «При теоретическом расчете»

  1. Постоянную Стефана-Больцмана C0 в Вт/(м2*К4) заносим

в ячейку D10: 0,00000005669

  1. Значение ускорения свободного падения g в м/с2 вписываем

в ячейку D11: 9,80665

Меняя исходные данные можно смоделировать любую «температурную ситуацию» для любого типоразмера регистра отопления!

Теплоотдача просто одиночной горизонтальной трубы также может легко быть посчитанной по этой программе! Для этого достаточно указать количество труб в регистре отопления равное единице (N=1).

Результаты полученные при расчете теплоотдачи и их интерпретация

  1. Степень черноты излучающих поверхностей труб εавтоматически определяется по выбранному виду наружной поверхности

в ячейке D13: =ИНДЕКС(H5:h41;G2) =0,810

В базе данных, расположенной на одном листе с программой расчета, для выбора представлены 27 видов наружных поверхностей труб и их степени черноты. (Смотри в файле для скачивания в конце статьи.)

  1. Среднюю температуру стенок труб tст в °C вычисляем

в ячейке D14: =(D6+D7)/2 =72,5

tст=(tп+tо)/2

  1. Температурный напор dt в °C рассчитываем

в ячейке D15: =D14-D8 =54,5

dt=tст— tв

  1. Коэффициент объемного расширения воздуха β в 1/K определяем

в ячейке D16: =1/(D8+273) =0,003436

β=1/(tв+273)

  1. Кинематическую вязкость воздуха ν в м2/с вычисляем

в ячейке D17: =0,0000000001192*D8^2+0,000000086895*D8+0,000013306 =0,00001491

ν=0,0000000001192*tв2+0,000000086895*tв+0,000013306

  1. Критерий Прандтля Pr определяем

в ячейке D18: =0,00000073*D8^2-0,00028085*D8+0,70934 =0,7045

Pr=0,00000073*tв2-0,00028085*tв +0,70934

  1. 16.(D5-1) =5,0

    αк=Nu*λ/(D/1000)*0,93(N-1)

    1. Полную мощность теплового потока регистра отопления Q в Вт и Ккал/час считаем соответственно

    в ячейке D27: =(D21+D25)/1000 =0,906

    Q=(Qи+Qк)/1000

    и в ячейке D28: =D27*0,85985 =0,779

    Q’=Q*0,85985

    1. Коэффициент теплоотдачи от поверхностей регистра отопления воздуху α в Вт/(м2*К) и Ккал/(час*м2*К) находим соответственно

    в ячейке D29: =D22+D26 =9,8

    α=αи+αк

    и в ячейке D30: =D29*0,85985 =8,4

    α’=α*0,85985

    На этом расчет в Excel завершен. Теплоотдача регистра отопления из труб найдена!

    Расчеты многократно подтверждены практикой!

    Теплотехническим расчетам на этом сайте посвящены также статьи: «О тепловой энергии простым языком!», «Расчет водяного отопления за 5 минут!». В них просто и понятно на примерах рассказывается об основных понятиях теплотехники.

    Расчет тепловой мощности системы отопления

    Тепловая мощность системы отопления — это количество теплоты, которое необходимо выработать в доме для комфортной жизнедеятельности в холодное время года.

    Теплотехнический расчет дома

    Существует зависимость между общей площадью обогрева и мощностью котла. При этом, мощность котла должна быть больше или равняться мощности всех отопительных приборов (радиаторов). Стандартный теплотехнический расчет для жилых помещений следующий: 100 Вт мощности на 1 м² отапливаемой площади плюс 15 — 20 % запаса.

    Рассмотрим в качестве примера дом площадью 120 м². В данном случае мощность котла должна составлять: 100 Вт × 120 + 15 % = 13800 Вт = 13,8 кВт. Если котел (двухконтурный) будет использоваться и для горячего водоснабжения, то его требуемая мощность должно быть увеличена соразмерно предполагаемому расходу подогретой воды.

    Расчет количества и мощности приборов отопления (радиаторов) необходимо проводить индивидуально для каждого помещения. Каждый радиатор имеет определенную тепловую мощность. В секционных радиаторах общая мощность складывается из мощности всех используемых секций.

    В несложных отопительных системах приведенных способов расчета мощности бывает достаточно. Исключение — здания с нестандартной архитектурой, имеющие большие площади остекления, высокие потолки и другие источники дополнительных теплопотерь. В этом случае потребуется более детальный анализ и расчет с использованием повышающих коэффициентов.

    Теплотехнический расчет с учетом тепловых потерь дома

    Расчет тепловых потерь дома необходимо выполнять для каждого помещения в отдельности, с учетом окон, дверей и внешних стен.

    Более детально для данных теплопотерь используют следующие данные:

    • Толщину и материал стен, покрытий.
    • Конструкцию и материал кровельного покрытия.
    • Тип и материал фундамента.
    • Тип остекления.
    • Тип стяжек пола.

    Важно учитывать наличие в ограждающих конструкциях теплоизолирующего слоя, его состав и толщину.

    Для определения минимально необходимой мощности отопительной системы с учетом тепловых потерь можно воспользоваться следующей формулой:

    Qт(кВт×ч) = V × ΔT × K ⁄ 860, где:

    — тепловая нагрузка на помещение.

    V — объем обогреваемого помещения (ширина × длина × высота), м³.

    ΔT — разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения, °C.

    K — коэффициент тепловых потерь строения.

    860 — перевод коэффициента в кВт×ч.

    Коэффициент тепловых потерь строения K зависит от типа конструкции и изоляции помещения:

    K Тип конструкции
    3 — 4 Дом без теплоизоляции — упрощенная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа.
    2 — 2,9 Дом с низкой теплоизоляцией — упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши.
    1 — 1,9 Средняя теплоизоляция — стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей.
    0,6 — 0,9 Высокая теплоизоляция — улучшенная конструкция, кирпичные стены с теплоизоляцией, небольшое число окон, утепленный пол, кровельный пирог с высококачественной теплоизоляцией.

    Разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения ΔT определяется исходя из конкретных погодных условий и требуемого уровня комфорта в доме. Например, если температура снаружи -20 °C, а внутри планируется +20 °C, то ΔT = 40 °C.

    Металл или полипропилен? / Статьи / Newslab.Ru

    Newslab.ru продолжает проводить опросы среди своих читателей на тему квартирных ремонтов. На этот раз мы решили выяснить у красноярцев, какие трубы они предпочитают для монтажа водопроводных и канализационных систем — традиционные металлические или современные полипропиленовые.

    Итак, на вопрос, какие трубы вы выберете для своего дома, абсолютное большинство респондентов — почти 70% — ответили, что предпочтут полипропиленовые. Сторонников металлических труб оказалось всего лишь 10%. Чуть больше 20% опрошенных признались, что «не в теме», и будут советоваться с профессионалами.

    Эксперт, к которому мы обратились за комментариями — ведущий специалист компании «Водолей» Вадим Шуряков — заявил, что полностью разделяет мнение большинства участников опроса. Полипропиленовые трубы действительно по многим параметрам превосходят традиционные стальные или медные. — Я бы еще отметил, что красноярцы в этом вопросе «продвинутее» своих соседей из других сибирских регионов. Например, в том же Кемерово металлические трубы по-прежнему предпочитает большинство потребителей, несмотря на то, что полипропилен уже доказал свои отличные эксплуатационные свойства, превосходящие свойства металлических труб, — добавил Шуряков.

    До 100 лет без ремонта и замены

    Чем же так хороши полипропиленовые трубы, и почему предпочтительнее металлических? Начнем с того, что они отличаются от своих металлических аналогов повышенной надежностью и долговечностью. Благодаря особым свойствам полимеров, используемых в производстве, срок службы таких труб достигает 70-100 лет без замены. Кроме того, материал, из которого они сделаны, устойчив к резким температурным перепадам (трубы могут эксплуатироваться от −10°С до +90°С) и имеет низкую теплопроводность. Так, по сравнению с металлическими трубами, экономия тепла при транспортировке в полипропиленовых трубах горячей воды составляет от 10 до 20%.— Мало того, что снижаются потери тепла, так еще отпадает необходимость в изоляции труб, поскольку конденсат на их стенках не скапливается, — комментирует эксперт.

    Полипропиленовые трубы подходят как для внутренних, так и для внешних водопроводов (например, на садовом участке). Более того, благодаря эластичности полипропилена, вода в таких трубах может замерзать, не разрушая их. Проще говоря, если металлическая труба может перемерзнуть и лопнуть, то полипропиленовой ничего не будет.

    Также полипропилен устойчив к воздействию химических веществ.— Это означает, что вашей водопроводной системе будут не страшны ржавчина, коррозия, гниение, скопление грязи, бактерий и известковых отложений. Кроме того, вы сможете использовать трубы меньшего диаметра, не боясь, что со временем они забьются, поясняет Вадим Шуряков.

    Ко всему прочему, полипропиленовые трубы не требуют покраски, поскольку изначально имеют эстетический вид. И что немаловажно, материал экологически безвреден — не выделяет никаких веществ, и не влияет на качество воды. При обработке полипропиленовых труб также не образуется экологически вредных веществ.

    Легко нести и устанавливать

    Наконец, пожалуй, самые главные преимущества полипропиленовых труб для потребителя — это их малый вес (в 7-9 раз легче металлических), легкость в монтаже и относительная дешевизна. — Эти трубы в несколько раз дешевле металлических, особенно, медных. Их монтаж также обходится гораздо дешевле. Причем он не занимает много времени и, в принципе, не требует специфических профессиональных навыков. Трубы легко режутся и соединяются при помощи специального сварочного аппарата, который тоже относительно доступен по цене. Поэтому многие потребители монтируют полипропиленовые трубы самостоятельно, не тратясь на услуги специалистов, — говорит эксперт.

    Если же приобретать полипропиленовые трубы в сети магазинов «Водолей», то можно еще и дополнительно сэкономить. Трубы здесь продаются по цене производителя — «Красноярского завода деталей трубопроводов». Кроме того, весь июль на внутреннюю канализацию и фитинги из полипропилена, а также на армированные стекловолокном полипропиленовые трубы для горячего водоснабжения, в «Водолее» действует 15-процентная скидка.

    Алексей Хитров, интернет-газета Newslab.ru

    Полипропиленовые трубы — то, что подходит везде.

         Полипропиленовые трубы — то, что подходит везде.

    Чтобы создать надежные и долговременные системы вентиляции, канализации, водопровода и отопления в открытой, закрытой прокладке и монтаже по стене часто используют трубы из полипропилена (ПП). При этом, изделия различаются диаметром. Для подачи холодной/горячей воды выбирают самые узкие трубы диаметром от 16 мм до 110 мм, а их стандартная длина составляет 5 м.

         Основные характеристики:

    • Устойчивость к коррозии, воздействию агрессивных сред.

    • Срок службы при грамотной установке достигает 50 лет.

    • Быстрый и прочный монтаж с помощью раструбной или стыковой сварки.

    • Экологичность. Трубы не выделяют вредных соединений, поэтому качество воды не ухудшается.

    • Звуконепроницаемость. Жидкость проходит намного тише, чем по металлическим аналогам.

         Среди недостатков следует отметить легкую воспламеняемость материала и низкую теплоотдачу.

         Основные виды изделий

    1. С алюминиевой фольгой. Она может быть использована в качестве внешней оболочки или находиться между слоями полипропилена. Подобные изделия не бояться механических повреждений. Ярким пример может послужить продукция чешского бренда FV-plast.

    2. Со стекловолокном. Конструкция изделия имеет четко выраженные слои, но они скрепляются между собой в процессе производства трубы, без вспомогательных клеящих веществ. Характеризуются повышенной жесткостью.

    3. Полностью из полипропилена. Чаще всего такие изделия выбирают для установки системы питьевого водоснабжения (холодного или горячего) и напольного отопления. 

    Кроме того, изделия можно классифицировать по цвету. Черный указывает на высокую защиту трубы от уф-лучей. Свойства других полипропиленовых изделий белого, серого и зеленого оттенков не отличаются друг от друга, если имеют одинаковую маркировку.

         О чем говорит маркировка на полипропиленовой трубе

         Грамотный выбор изделия для отопления и водоснабжения позволит наслаждаться всеми преимуществами материала и

     свети к минимуму его недостатки. Номинальное давление, которое допустимо для конкретной трубы обозначается буквенной аббревиатурой PN и числовым показателем – 10, 16, 20, 25 бар (кг/см² при t = 20°С).

         При этом, некоторые производители добавляют продольную полосу синего цвета для маркировки труб под холодную воду и красного – под горячую. Для отопления стоит выбирать изделия PN20 или PN25, чтобы трубы прослужили положенный срок и не нуждались в замене.

         Доступным вариантом для теплоснабжения и подачи воды выступает продукция турецкого бренда Pilsa, если температура в системе не превышает 95°С. Производитель не рекомендует замуровывать данные трубы в стену – они рассчитаны на открытую прокладку.

         Маркировка PPB свидетельствует о том, что данная труба обладает повышенной ударной прочностью, поэтому идеально подходит для монтажа напольного отопления. Обозначение PPH используется для термостойких изделий, рассчитанных на применение в вентиляционных системах. Если вам нужны универсальные трубы, которые не боятся высокой или низкой температуры, то выбирайте изделие с буквами PPR.

         Какой должна быть труба для частного дома и квартиры

         Чтобы не углубляться в сложные расчеты, выбор внутреннего сечения трубы для квартиры должен быть не меньше, чем внутреннее сечение стояка. При этом, для так называемых «сталинок» специалисты рекомендуют изделия с внешним диаметром 32 мм. В домах, построенных позже, можно использовать трубы в 26 мм.

         В частных домах с центральным типом отопления оптимальными считаются трубы с диаметром 25 мм, для горячего водоснабжения – 20 мм, а для стояков – 25 мм. В сооружении системы теплого пола стоит учитывать, что диаметр изделия не должен превышать 16 мм.

         Особенности монтажа

         Прежде, чем приступить непосредственно к прокладке труб, следует убедиться, что температура в помещении не ниже 5°С, а на изделиях из полипропилена нет повреждений.

         Чтобы собрать систему водопровода или теплоснабжения из ПП труб, необходимо учитывать наличие армированной вставки. Изделия с алюминием нуждаются в зачистке. Поэтому, после нарезки трубы согласно размеру и снятия фаски, ее обезжиривают с помощью спирта или мыльной воды, высушивают и помещают в простую муфту с ножами. Сделав 1-2 оборота, вы избавитесь от верхнего слоя полипропилена и алюминиевой фольги.

         Чтобы соединить трубы диаметром до 50 мм и фитинг, можно использовать раструбную сварку. Если необходимо соединить изделия диаметром 50 мм и более, лучше выбрать стыковой вид сварочных работ. При этом, температура нагрева не должна превышать 260°С.

         В зависимости от диаметра трубы, на идеальный нагрев вам нужно будет потратить от 6 (20 мм) до 40 секунд (90 мм). Если время нагрева будет меньше положенного – соединение получится ненадежным и вскоре произойдет утечка жидкости из системы в данном месте. Перегрев чреват потерей трубы своей формы, поэтому ее не удастся ввести в фитинг. 

         Нагретые элементы нужно надежно зафиксировать и дать им остыть. В зависимости от диаметра изделия, на охлаждение потребуется от 2 до 8 минут. Соблюдая данные нормы работы, вы сможете добиться идеального соединения труб и прочности всей конструкции.

    Теплоотдача алюминиевых радиаторов: подробный расчет

    Правильно рассчитав теплоотдачу с учетом всех факторов, оказывающих на нее влияние, можно обеспечить нужную температуру помещения и правильную циркуляцию воздуха, которая положительно отразится на настроении и здоровье, находящихся в ней людей.

    От чего зависит теплоотдача алюминиевого радиатора

    Виды алюминиевых радиаторов:

    • Стальные – у них низкие технические характеристики, почти уже не представлены на современном рынке и не пользуются спросом. 
    • Чугунные по-прежнему высоко оценивают по критериям надежности. Долговечны, многие новые модели эстетично представлены с элементами художественного литья. Такие батареи впишутся в любой дизайн, нет необходимости скрывать их неэстетический вид за экранами.
    • Алюминиевые – на данный момент самый востребованный вид по техническим характеристикам и ценовой доступности. Отличаются высокой эффективностью и имеют ряд преимуществ.
    • Биметаллические – новое поколение, появились совсем недавно, но уже активно пользуются потребительским спросом. Благодаря качеству и составу из двух металлов являются самыми мощными по эффективности.

    Не стоит выбирать батарею только по параметрам тепловой мощности. В различных теплосетях показатели рабочего давления будут отличаться, в частных домах давление хладагента около — 2-3 Бар, в квартирах при централизованной системе составляет 5-15 Бар и разнится от этажности. 

    Скачки давления системы отопления могут повредить неправильно выбранный радиатор, поэтому сравнение стоит провести с учетом прочности отопительного устройства. 

    Важные характеристики, учитываемые при подборе:

    • Мощность при выработке тепла;
    • Допустимые параметры давления;
    • Внутренний объем емкости радиатора;
    • Масса батареи.

    Вес радиатора и объем емкости должны учитываться при установке в частных домах. Зная количество воды, проходящее через систему отопления, легко произвести расчет расхода тепловой энергии во время нагревания. 

    Масса прибора повлияет на выбор крепежа и способа его крепления к стене. В зависимости от материала, из которого она сделана. Например, если стена выполнена из шлакоблоков или бетона, а масса батареи из-за количества секций большая, то и крюк должен быть в состоянии удержать ее вес. 

    Достоинства алюминиевых радиаторов:

    • большая площадь изделия, обеспечивающая лучший теплообмен;
    • небольшая масса и легкий вес;
    • высокая теплоотдача;
    • соперничают по прочности со стальными и чугунными батареями;
    • не нуждаются в покраске и соответствуют современному дизайну интерьеров;
    • быстро нагреваются, чем существенно экономят топливо.

    Производят батареи из алюминия с помощью литья каждой секции и, как заявляет производитель, выдерживают давление в 15-20 атмосфер. Радиаторы со склеенными в процессе производства секциями — экструдированные — выдерживают нагрузку до 40 атмосфер, но не отличаются прочностью, особенно в местах присоединения.

    Секций можно добавить любое количество, они легко присоединяются, но при центральной системе отопления не стоит формировать слишком сложные конструкции. 

    Теплоотдача одной секции способна отапливать 1,2 куб. м пространства –  примерно 120 Вт при температуре 45-50 °C. Сэкономить на электроэнергии позволяет наличие регулятора теплопотока, который изначально предусмотрен в комплектации производителя.

    При монтаже не допускается использование медных или стальных комплектующих и труб, это может спровоцировать коррозию. 

    Увеличить КПД уже смонтированы батарей можно с простых методов — прочистки или перекраски батарей в темные цвета. До 25 процентов увеличит теплоотдачу установка экрана позади радиатора, можно приобрести готовый вариант экрана или же воспользоваться фольгой.

    Еще один эффективный вариант — изготовление металлического кожуха, который будет отдавать тепло, полученное при нагреве, даже с уже выключенным отоплением. Мощность батарей можно увеличить, добавив количество секций, результат – повышение теплоотдачи минимум на 10 процентов.

    При всех этих положительных параметрах и высоком качестве у алюминиевых батарей низкая цена, что обуславливает положительные отзывы и спрос среди потребителей.

    Расчет теплоотдачи радиатора из алюминия

    Для расчета теплоотдачи нужно узнать необходимую мощность для обогрева помещения. Затраченное тепло определяют: размер тепла на обогрев 1 м3 помещения составляет 35-40 Вт/м3 это значение умножается на охват помещения.

    Внимание! Расчеты приблизительные и служат для примерного ориентирования при выборе радиатора из алюминия.

    При расчете используются, указанные в техпаспорте радиатора из алюминия, параметры для расчета теплоотдачи для 1 секции: если фактическая мощность секции при DT = 70, то при температуре помещения 19-20ºС вырабатывается тепло при внутренней температуре батареи 110 ºС, а в обратке 70 ºС. 

    Ориентируясь на эти данные, видно, что теплоотдача одной секции алюминиевого радиатора с межосевым размером 500 мм и прежней температуре – 200 Вт. Температуры такого уровня обычно не используются, из-за этого мощность отдачи будет меньше.

    Аналогичен расчет теплоотдачи алюминиевых радиаторов с межосевым размером 350 мм на квадратный метр помещения.

    Узнать приближенное к реальному значение теплового поток можно, посчитав DT:

    DT = ((Тº поступающей воды + Тº в обратке) / 2) – Тº комнаты

    Число, полученное в результате формулы расчета показателей теплоотдачи алюминиевых радиаторов отопления, умножается на коэффициент, приведенный в таблице ниже.

    Следуя формуле, где температура помещения 18 ºС, добавив данные теплоносителя, решение будет ((70 + 60) / 2) – 18 = 49,5. Где результат умножается на поправочный коэффициент 0,65, умножаемый на тепловой поток 204 х 0.65 = 132.6 Вт. По данному результату собирается необходимое количество секций. 

    Недостатки алюминиевых радиаторов

    Ограничения к материалу, с которым могут соединяться алюминиевые радиаторы, требовательность к компонентам теплоносителя и однотипность в размерах — их главные недостатки. Проблемы, связанные с возникновением коррозии, можно предотвратить применением оксидной пленки и обработке противокоррозиными агентами во время установки.

    Этот вид батарей плохо переносит гидроудары центральной отопительной системы, поэтому рекомендуется к установке в частных домах, а не квартирах.

    Чтобы не ошибиться с выбором отопительной системы, стоит воспользоваться консультацией специалиста или нашими примерами расчетов и таблицей. 

    У алюминиевых батарей много положительных качеств, а также ряд недостатков. Спрос к ним не угасает, благодаря цене и высокому уровню теплоотдачи. При покупке стоит отдать предпочтении отечественным производителям, они учитывают при производстве качество воды, которая повлияет на срок эксплуатации.  

    На нашем сайте представлен большой выбор качественных алюминиевых радиаторов, посмотрите!

    Радиаторы PRIMO и ORANA: маленькая высота, большая теплоотдача

    03.04.2015

    Компания «Эго Инжиниринг» представляет удобное и комфортное решение для зданий с фронтальным остеклением и для больших окон с низкими подоконниками. Секционные отопительные приборы: биметаллические радиаторы PRIMO с межосевыми расстояниями 200 и 350 мм и алюминиевые радиаторы ORANA с межосевым расстоянием 300 мм отлично впишутся в такой интерьер и создадут комфортную атмосферу в помещении.

    Здания современных жилых и офисных строений зачастую имеют большие окна, стеклянные балконы большой протяженности и громадные остекленные веранды. У такого застекления  есть множество преимуществ, одно из которых прекрасная возможность панорамных видов. Но, как правило, в таких помещениях довольно сложно сохранить комфортную атмосферу, поскольку, чем больше окон в доме, тем меньше тепла сохраняется в здании.

    Компания «Эго Инжиниринг» предлагает решить вопрос отопления подобных помещений с помощью секционных радиаторов маленькой высотности. В нашем ассортименте присутствуют качественные отопительные  приборы с межосевыми расстояниями 200, 300 и 350 мм. 

    В соответствии с требованиями СНиП отопительные приборы должны перекрывать холодный поток воздуха, идущий из оконного проема, не менее чем на 50%. Секционные радиаторы маленькой высотности, состоящие из нескольких секций, формируют равномерный тепловой барьер, который надежно блокирует холодный воздух, создавая  в помещении комфортную температуру. 

    Алюминиевые радиаторы ORANA с межосевым расстоянием 300 мм уникальный отопительный прибор, конструкция которого разработана российскими инженерами с учетом многолетней практики применения радиаторов в отечественных системах отопления. Прибор отопления имеет высокую теплоотдачу за счет дополнительного оребрения в нижней части радиатора. В ORANA есть дополнительная защита от коррозии, прибор обладает стойкостью к перепадам давления, благодаря скругленной форме вертикального коллектора. Отопительные приборы имеют четную секционность от 6 до 14 секций, длина радиатора при максимальном количестве секций составит 1120 мм. 

    Биметаллические радиаторы PRIMO с межосевыми расстояниями 200 и 350 мм — современные отопительные приборы, которые эффективно сочетают в себе высокую теплопроводность  алюминия и прочность стали. Внутренняя часть радиатора имеет стальной сердечник, который помогает прибору успешно работать при перепадах давления, а также противостоять периодическим гидроударам. Кроме того, сердечник исключает контакт теплоносителя с алюминиевым корпусом, что значительно продлевает время эксплуатации прибора. Отопительные приборы имеют четную секционность от 6 до 14 секций, как и у радиаторов ORANA, при максимальном наборе секций длина радиатора составит 1120 мм. 

    Качественные и эффективные отопительные приборы PRIMO и ORANA имеют пятилетнюю гарантию от производителя. Обе модели радиатора застрахованы компанией «Ингосстрах».  

    Назад к списку новостей

    Изоляция • Инженеры • Пестан Северная Америка

    Теплоизоляция

    Естественное сопротивление теплопередаче делает PP-R и PP-RCT более разумным выбором, чем традиционные металлы. Тепловые потери или приток тепла могут быть уменьшены на 50%, если металлическая труба без покрытия заменена на трубу PESTAN . Если есть необходимость в утеплении, можно сэкономить как пространство, так и материал. Меньшая изоляция делает нашу систему трубопроводов работоспособной на таком же или более эффективном уровне, чем другие металлические системы под тем же кодом.Значение термического сопротивления обеспечивает уровень естественной изоляции трубы. Теплопроводность материалов PP-R и PP-RCT составляет 1,66 BTU * дюйм / (час * фут² * ° F).

    Кроме того, количество изоляции, необходимой для предотвращения ожогов, может быть уменьшено благодаря естественной теплоизоляции трубопроводных систем PESTAN . Естественная изоляция способствует исключению риска травм, если трубы остаются открытыми. Фитинги имеют большую толщину стен, что снижает потребность в теплоизоляции в большинстве систем горячего водоснабжения.В следующей таблице указана минимальная толщина изоляции, регулируемая коэффициентом теплопередачи, и она относится к трубопроводам для транспортировки горячей воды. Требуемая толщина изоляции для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха указана в энергетических кодах IECC и ASHRAE следующим образом:

    При использовании трубы PESTAN уровень влажности на трубах для охлажденной воды и бытового холодного водоснабжения будет значительно снижен. Заместительная изоляция и пароизоляция могут потребоваться в случае экстремальных температур или влажности.Чтобы узнать о требованиях к изоляции пленумов, щелкните здесь.

    Звукоизоляция

    Полипропилен обладает звукопоглощающими свойствами, которые ослабляют шум напорных волн и потока воды. В отличие от металлических труб, издающих звуки, материал поглощает шум благодаря встроенной естественной звукоизоляции. Эффект молота отменен, улучшая качество жизни обитателей.

    18 мая 2013 г. Автор: Марко

    Общий коэффициент теплопередачи

    Теплопередача через поверхность, например стену, может быть рассчитана как

    q = UA dT (1)

    где

    q = теплопередача (Вт (Дж / с), БТЕ / ч)

    U = общий коэффициент теплопередачи (Вт / (м 2 K), БТЕ / (фут 2 ч o F) )

    A = площадь стены (м 2 , фут 2 )

    dT = (t 1 — t 2 )

    = разница температур по стене ( o C, o F)

    Общий коэффициент теплопередачи для многослойной стены, трубы или теплообменника — с потоком жидкости на каждой стороне стены — можно рассчитать как

    1 / UA = 1 / час ci A i + Σ (s n / k n A n ) + 1 / h co A o (2)

    где

    U = общий коэффициент теплопередачи (Вт / (м 2 K), Btu / (фут 2 h o F) )

    k n = теплопроводность материала в слое n (Вт / (м · К), БТЕ / (час фут · ° F) )

    час ci, o = внутри или снаружи стенка отдельная жидкость конвекция коэффициент теплопередачи (Вт / (м 2 K), БТЕ / (фут 2 ч o F) )

    с n = толщина слоя er n (м, футы)

    Плоская стена с равной площадью во всех слоях — может быть упрощена до

    1 / U = 1 / h ci + Σ (s n / k n ) + 1 / ч co (3)

    Теплопроводность — k — для некоторых типичных материалов (проводимость не зависит от температуры)

    • Полипропилен PP: 0 .1 — 0,22 Вт / (м · К)
    • Нержавеющая сталь: 16 — 24 Вт / (м · К)
    • Алюминий: 205 — 250 Вт / (м · К)
    Преобразовать между Метрические и британские единицы

    • 1 Вт / (м · К) = 0,5779 БТЕ / (фут · ч o F)
    • 1 Вт / (м 2 K) = 0,85984 ккал / (hm 2 o C) = 0,1761 Btu / (ft 2 h o F)

    Коэффициент конвективной теплопередачи — h — зависит от

    • тип жидкости — газ или жидкость
    • свойства потока, такие как скорость
    • другие свойства, зависящие от потока и температуры

    Коэффициент конвективной теплопередачи для некоторых распространенных жидкостей:

    • Воздух — от 10 до 100 Вт / м 2 K
    • Вода — 500 до 10 000 Вт / м 2 K

    Многослойные стены — Калькулятор теплопередачи

    Этот калькулятор можно использовать для расчета общего коэффициента теплопередачи и теплопередачи через многослойную стену.Калькулятор является универсальным и может использоваться для метрических или британских единиц при условии, что единицы используются последовательно.

    A — площадь (м 2 , фут 2 )

    t 1 — температура 1 ( o C, o F)

    t 2 — температура 2 ( o C, o F)

    h ci — коэффициент конвективной теплоотдачи внутри стены (Вт / (м 2 K), Btu / ( ft 2 h o F) )

    s 1 — толщина 1 (м, фут) k 1 — теплопроводность 1 (Вт / (м K) , БТЕ / (час фут ° F) )

    с 2 — толщина 2 (м, фут) k 2 — теплопроводность 2 (Вт / (м · К), БТЕ / (час фут ° F) )

    с 3 — толщина 3 (м, фут) k 3 — теплопроводность 3 (Вт / (м · К), БТЕ / (ч · фут · ° F) )

    ч co — коэффициент конвективной теплопередачи снаружи стены ( Вт / (м 2 K), Btu / (фут 2 h o F) )

    Теплопередача Тепловое сопротивление

    Теплопередача сопротивление может быть выражено как

    R = 1 / U (4)

    где

    R = сопротивление теплопередаче (м 2 K / W, ft 2 h ° F / BTU)

    Стена разделена на секции термического сопротивления, где

    • теплопередача между жидкостью и стеной — это одно сопротивление
    • сама стена является одним сопротивлением
    • передача между стеной и t Вторая жидкость — это термическое сопротивление.

    Поверхностные покрытия или слои «обожженного» продукта добавляют дополнительное тепловое сопротивление стенкам, снижая общий коэффициент теплопередачи.

    Некоторые типичные сопротивления теплопередаче
    • статический слой воздуха, 40 мм (1,57 дюйма) : R = 0,18 м 2 K / W
    • внутреннее сопротивление теплопередаче, горизонтальный ток: R = 0,13 м 2 K / Вт
    • внешнее сопротивление теплопередаче, горизонтальный ток: R = 0,04 м 2 K / W
    • внутреннее сопротивление теплопередаче, тепловой ток снизу вверх: R = 0,10 м 2 K / W
    • внешнее сопротивление теплопередаче, тепловой ток сверху вниз: R = 0.17 м 2 K / W

    Пример — теплообмен в теплообменнике воздух-воздух

    Пластинчатый теплообменник воздух-воздух площадью 2 м 2 и толщиной стенки 0,1 мм может быть изготовлен в полипропилен PP, алюминий или нержавеющая сталь.

    Коэффициент конвекции теплопередачи для воздуха составляет 50 Вт / м 2 K . Внутренняя температура теплообменника составляет 100 o C , а наружная температура составляет 20 o C .

    Общий коэффициент теплопередачи U на единицу площади можно рассчитать, изменив (3) на

    U = 1 / (1 / h ci + s / k + 1 / h co ) (3b)

    Общий коэффициент теплопередачи для теплообменника из полипропилена

    • с теплопроводностью 0,1 Вт / мК составляет

    U PP = 1 / (1 / () 50 Вт / м 2 K ) + ( 0.1 мм ) (10 -3 м / мм) / ( 0,1 Вт / мK ) + 1/ ( 50 Вт / м 2 K ) )

    = 24,4 Вт / м 2 K

    Теплопередача

    q = ( 24,4 Вт / м 2 K ) ( 2 м 2 ) (( 100 o C ) — (2 0 o C ))

    = 3904 Вт

    = 3.9 кВт

    • нержавеющая сталь с теплопроводностью 16 Вт / м · К :

    U SS = 1 / (1 / ( 50 Вт / м 2 K ) + ( 0,1 мм ) (10 -3 м / мм) / ( 16 Вт / мK ) + 1/ ( 50 Вт / м 2 K ) )

    = 25 Вт / м 2 K

    Теплопередача

    q = ( 25 Вт / м 2 K ) ( 2 м 2 ) (( 100 o C ) — (2 0 o C ))

    = 4000 Вт

    = 4 кВт

    • алюминий с теплопроводностью 205 Вт / мK :

    U Al = 1 / (1 / ( 50 Вт / м 2 K 90 114) + ( 0.1 мм ) (10 -3 м / мм) / ( 205 Вт / мK ) + 1/ ( 50 Вт / м 2 K ) )

    = 25 Вт / м 2 K

    Теплопередача

    q = ( 25 Вт / м 2 K ) ( 2 м 2 ) (( 100 o C ) — (2 0 o C ))

    = 4000 Вт

    = 4 кВт

    • 1 Вт / (м 2 К) = 0.85984 ккал / (hm 2 o C) = 0,1761 Btu / (ft 2 h o F)

    Типичный общий коэффициент теплопередачи

    • Свободный конвекционный газ — Свободный конвекционный газ: U = 1-2 Вт / м 2 K (стандартное окно, воздух из помещения через стекло)
    • Газ с свободной конвекцией — принудительная жидкая (проточная) вода: U = 5-15 Вт / м 2 K (типовые радиаторы центрального отопления)
    • Свободная конвекция газа — конденсирующийся пар Вода: U = 5-20 Вт / м 2 K (типичные паровые радиаторы)
    • Принудительная конвекция (проточная) Газ — Свободная конвекция Газ: U = 3-10 Вт / м 2 K (пароперегреватели)
    • Принудительная конвекция (проточный) Газ — Принудительная конвекция Газ: U = 10-30 Вт / м 2 K (газы теплообменника)
    • Принудительная конвекция (проточный) Газ — Принудительная жидкость (проточная) вода: U = 10-50 Вт / м 2 9 0059 K (охладители газа)
    • Принудительная конвекция (проточный) Газ — конденсирующийся пар Вода: U = 10-50 Вт / м 2 K (воздухонагреватели)
    • Безжидкостная конвекция — принудительная конвекция Газ: U = 10-50 Вт / м 2 K (газовый котел)
    • Свободная конвекция жидкости — Свободная конвекция Жидкость: U = 25-500 Вт / м 2 K (масляная баня для отопления)
    • Без жидкости Конвекция — принудительный ток жидкости (вода): U = 50 — 100 Вт / м 2 K (нагревательный змеевик в воде в резервуаре, вода без рулевого управления), 500-2000 Вт / м 2 K (нагревательный змеевик в воде в резервуаре) , вода с рулевым управлением)
    • Конвекция без жидкости — конденсирующийся пар воды: U = 300 — 1000 Вт / м 2 K (паровые рубашки вокруг сосудов с мешалками, вода), 150 — 500 Вт / м 2 K (другие жидкости)
    • Принудительная жидкость (текущая) вода — газ свободной конвекции: U = 10-40 Вт / м 2 K (горючий ст. камера + излучение)
    • Принудительная жидкость (текущая) вода — Свободная конвекционная жидкость: U = 500-1500 Вт / м 2 K (охлаждающий змеевик — перемешиваемый)
    • Принудительная жидкость (текущая) вода — Принудительная жидкость (проточная вода): U = 900 — 2500 Вт / м 2 K (теплообменник вода / вода)
    • Принудительная жидкая (проточная) вода — Конденсирующий пар водяной: U = 1000 — 4000 Вт / м 2 K (конденсаторы водяного пара)
    • Кипящая жидкая вода — свободная конвекция, газ: U = 10-40 Вт / м 2 K (паровой котел + излучение)
    • Кипящая жидкая вода — принудительное течение жидкости (вода) : U = 300 — 1000 Вт / м 2 K (испарение холодильников или охладителей рассола)
    • Кипящая жидкая вода — Конденсируемый пар воды: U = 1500 — 6000 Вт / м 2 K (испарители паровые / вода)

    Пластмассы, проводящие тепло | Технология пластмасс

    Теплопроводящие ЖК-панели Cool Polymers помогают охлаждать ноутбуки с помощью этого теплораспределителя (слева) и отформованных тепловых трубок (справа).

    Точечные источники тепла были приложены к центру плоских панелей — одна вверху из стандартного полипропилена, а вторая — из теплопроводящего полипропилена CoolPoly. В то время как панель CoolPoly распределяет тепло, создавая более изотермический профиль, стандартная панель из полипропилена имеет горячую точку в центре. Максимальная разница температур на панели CoolPoly составляет всего 4 ° C по сравнению с 24 ° C на стандартной панели PP.

    Новое поколение шпиндельных двигателей для дисководов инкапсулировано LNP Konduit PPS / керамическим компаундом.Эта структура заменила сборку гибких цепей, припоя, изоляторов проводов и статора, снизив затраты на 30%.

    Потенциальные области применения теплопроводящего материала Fortron PPS включают боковые компоненты теплообменника HVAC (вверху) и высокоскоростные дифференциальные соединители (внизу), которые должны выдерживать высокие температуры во время пайки и работы электронного оборудования. (Фото: Ticona)

    Предыдущий

    Следующий

    Радиаторы и другие теплоотводы относятся к последним областям, в которых термопласты — теплоизоляторы, присущие только им, — еще не заменили металлы.То есть до недавнего времени. Модификация пластмасс для улучшения их теплопроводности — растущая область возможностей для горстки компаундеров. Они взяли на себя задачу использования пластмасс для решения проблем, связанных с накоплением тепла в электронике, бытовой технике, освещении, автомобилях и промышленных товарах.

    Среди пионеров, чьи теплопроводящие составы стали коммерческими только за последние пару лет, можно назвать PolyOne Corp., Cool Polymers, LNP Engineering Plastics, RTP Co., и Ticona Corp. GE Plastics, DuPont и A. Schulman осуществляют программы развития. А в прошлом месяце PolyOne заключила соглашение о совместной разработке с Cool Polymers, чтобы использовать возможности последней в разработке инструментов, тестировании терморегулирования и литье под давлением прототипов.

    Теплопроводящие соединения обычно не считаются заменой металлов. Вместо этого они открывают широкий спектр новых возможностей для приложений «терморегулирования».Детали, отформованные из материалов нового поколения, в одних областях могут заменить металлы и керамику, а в других — непроводящие пластмассы. Используется в изготовленных по индивидуальному заказу радиаторах на печатных платах, а также в трубках для теплообменников в бытовой технике, освещении, телекоммуникационных устройствах, бизнес-машинах и промышленном оборудовании, используемом в агрессивных средах. Радиаторы часто включают пластик, отформованный на металлической тепловой трубке. Освещение также включает в себя отражатели, изоляцию лазерных диодов и люминесцентные балласты.Отражатели автомобильных фар находятся в стадии разработки.

    В датчиках температуры, таких как термисторы, изоляция из теплопроводящего пластика может помочь улучшить реакцию самого датчика температуры. Теплопроводящие компаунды также используются для герметизации небольших двигателей и моторных бобин. В дизельном топливном насосе используется теплопроводящий пластик, который помогает топливу течь при минусовых температурах.

    Более экзотические области применения могут включать системы обогрева полов, в которых теплопроводящая пленка, помещенная между змеевиками, может позволить воде течь при более низких температурах.Другой вариант — это отливка полностью пластиковых автомобильных радиаторов по контуру бампера вместо традиционной квадратной коробки.

    Классные новые материалы

    Требования к теплопередаче все более компактной и энергоемкой электроники открыли двери для этого нового поколения охлаждающих материалов. В то время как термопласты без наполнителя имеют теплопроводность около 0,2 Вт / мК (Ватт / метр- ° Кельвина), большинство теплопроводных пластиковых компаундов обычно имеют в 10-50 раз более высокую проводимость (1-10 Вт / мК).Одна фирма, Cool Polymers, предлагает продукты с проводимостью в 100-500 раз больше, чем у основного полимера (10-100 Вт / мК).

    Традиционно алюминий был основным материалом для управления более высокими тепловыми потоками в электронике. Теплопроводность алюминиевых сплавов для экструзии составляет около 150 Вт / мК. Некоторые литые под давлением металлические сплавы (магний или алюминий) имеют диапазон 50-100 Вт / мК.

    Однако можно утверждать, что высокая теплопроводность металлов не может быть эффективно использована, если они проводят тепло к поверхности продукта быстрее, чем конвекция воздушного потока может отводить тепло от поверхности.По словам Джима Миллера, менеджера по продукции Cool Polymers, «теплопередача во многих приложениях ограничена конвекцией (то есть зависит от конструкции), а не теплопроводностью (зависит от материала)».

    Его компания продемонстрировала концепцию в определенных приложениях, где теплопроводящие пластмассы обеспечивают теплопередачу, эквивалентную алюминиевым и медным конструкциям.

    добавляет Марк Каптур, менеджер по маркетингу продукции LNP: «Там, где проводимость является ограничивающим фактором, предпочтительным материалом является металл.Но есть много применений, где конвекция является ограничивающим фактором, и тогда лучше подходят теплопроводящие пластмассы ».

    Кроме того, теплопроводящие пластмассы обычно имеют более низкий коэффициент теплового расширения (КТР), чем алюминий, и тем самым могут снизить напряжения из-за дифференциального расширения, поскольку пластмассы более точно соответствуют КТР кремния или керамики, с которыми они контактируют. Проводящие пластмассы также весят на 40% меньше алюминия; они предлагают свободу дизайна для встроенной функциональности и объединения деталей; и они могут исключить дорогостоящие операции после обработки.

    По словам Миллера из Cool Polymers, многие технологические достижения с использованием микроэлектроники были бы невозможны без теплопроводящих пластиков. «Эта способность контролировать накопление тепла, а также обеспечивать легкость, гибкость и дешевизну приложений, сделает эти пластмассы одним из самых важных технологических достижений на десятилетия вперед».

    Инфракрасная фотография от Cool Polymers демонстрирует, почему многие компоненты из пластика перегреваются и выходят из строя.Точечные источники тепла были приложены к центру плоских формованных панелей: одна из них изготовлена ​​из стандартного полипропилена, а другая — из теплопроводящего полипропиленового компаунда CoolPoly. Последний отводит тепло от центральной горячей точки, создавая более изотермический профиль, который варьируется не более чем на 4 ° C по всей панели. Но стандартная панель из полипропилена показывает разницу температур 24 ° C между самой горячей и самой холодной точками.

    Высокая начальная стоимость в настоящее время является самым большим препятствием для более широкого распространения теплопроводных соединений.Ключевым фактором являются дорогостоящие наполнители, используемые для достижения хорошей теплопроводности, в результате чего эти составы стоят как минимум в два с половиной раза дороже, чем металлические или керамические материалы, которые они могут заменить. Многие теплопроводящие соединения продаются в диапазоне от 25 до 45 долларов за фунт, хотя некоторые с более низкой проводимостью стоят всего от 4 до 6 долларов за фунт.

    Поставщики говорят, что эта технология в настоящее время лучше всего подходит для крупносерийного производства (например, 10 000 деталей в месяц), чтобы реализовать конструктивные и производственные преимущества литья под давлением.Миллер из Cool Polymers говорит, что при замене металлической конструкции удалось сэкономить до 30%. Однако он отмечает, что размер детали может иметь решающее значение. «Для небольшой детали большая часть затрат приходится на процесс литья под давлением, в то время как для более крупных деталей важным фактором является материал. Из-за более высоких начальных затрат теплопроводящие пластмассы имеют преимущество для небольших блоков — до 1 фунта ».

    Активные ингредиенты

    Среди наиболее часто используемых теплопроводных добавок — графитовые углеродные волокна и керамика, такие как нитрид алюминия и нитрид бора.Графитовые волокна проводят как электричество, так и тепло, что позволяет использовать их в приложениях, где требуется экранирование радиопомех, например в портативных устройствах связи. Напротив, керамические добавки являются электроизоляционными. Они подходят для приложений, которые соприкасаются с электрическими проводами. Практически все поставщики теплопроводящих компаундов предлагают как электропроводящие, так и изолирующие типы. В состав теплопроводных соединений обычно входят кристаллические технические смолы из-за их высокой термостойкости и более низкой вязкости расплава, но также можно использовать аморфные смолы.Компания Cool Polymers, например, разработала теплопроводный полисульфоновый состав. В общем, проводящие соединения имеют более высокую жесткость и прочность, но более низкие ударные свойства, чем ненаполненные или армированные стекловолокном смолы. Например, нейлон 66, армированный стекловолокном, имеет ударную нагрузку по Изоду с надрезом около 1,7-1,8 фут-фунт / дюйм, в то время как теплопроводный, электрически изолирующий нейлон 66 имеет надрез по Изоду 1,0 фут-фунт / дюйм.

    Самыми теплопроводными добавками являются специальные графитовые волокна из нефтяного пека.У них значения проводимости 500-1000 Вт / мК. Для сравнения, конструкционные углеродные волокна на основе полиакрилонитрила (ПАН) имеют удельную проводимость менее 10 Вт / мК. Теплопроводность электроизоляционных керамических наполнителей составляет 60-80 Вт / мК для нитрида бора и 300 Вт / мК для порошков нитрида алюминия. По словам Сэма Джонсона, отраслевого менеджера компании BP по промышленным композитам из углеродного волокна, для большинства коммерческих применений волокон из пекового графита требуется проводимость в диапазоне 500 Вт / мК. Обычно для этого требуются высокие нагрузки волокна (до 70%).Джонсон говорит, что даже при таких высоких нагрузках возможны довольно длинные пути потока для кристаллических пластиков, таких как LCP и PPS, благодаря их превосходной межфазной совместимости с графитовыми волокнами. Джонсон добавляет: «Вам не нужно охлаждать форму, потому что эти волокна очень теплопроводны. В результате составы быстро меняются ».

    BP в настоящее время является единственным в Северной Америке производителем графитовых волокон на основе пека. Conoco стремится стать вторым поставщиком, когда она запускает производство специальных волокон из пека на новом заводе в Понка-Сити, штат Окла., в начале следующего года. Хотя волокна BP ThermalGraph на основе пека продаются по цене около 25 долларов за фунт, BP разработала недорогой процесс, который снизит цены как минимум на 25%, говорит Джонсон. BP рассчитывает начать использовать новый процесс в начале следующего года.

    Также дороги керамические наполнители. Нитрид алюминия продается по цене около 20 долларов за фунт, а нитрид бора в среднем составляет около 50 долларов за фунт. Джуён Ким, менеджер по техническому развитию Advanced Refractory Technologies, говорит, что соединения с нитридом алюминия текут намного лучше, чем соединения, содержащие нитрид бора, из-за более округлой формы частиц первого наполнителя по сравнению с формой пластинок последнего.«В результате вы можете легко получить до 60% по объему нитрида алюминия по сравнению с 20% по объему для нитрида бора», — утверждает Ким. Его фирма — единственный поставщик нитрида алюминия в США. По словам Ким, новая разрабатываемая версия под названием Maxtherm будет обеспечивать более высокие нагрузки и большую теплопроводность. Он будет готов к продаже в конце этого года.

    «

    Advanced Ceramics Corp.» работает над новой обработкой поверхности, которая позволяет загружать нитрид бора (BN) на достаточно высоких уровнях и поддерживать хорошую формуемость, говорит директор по маркетингу Дон Лелонис.Также предпринимаются попытки изменить форму и размер частиц BN для оптимизации теплопроводности. (Единственным поставщиком нитрида бора в США является компания Saint-Gobain Advanced Ceramics, ранее называвшаяся Carborundum Corp.)

    Графитовые волокна и керамические наполнители могут быть абразивными для технологического оборудования. Формовщики могут компенсировать это, используя винты с низкой степенью сжатия и избегая небольших затворов и стопорных колец. В общем, минимизируйте сдвиг, советует Джонсон.

    добавляет Каптур из LNP: «Самая большая разница в обработке этих компаундов заключается в том, что они очень быстро охлаждаются в пресс-форме для литья под давлением, потому что они очень быстро передают тепло.Итак, как только они перестанут течь, они больше не начнут течь. Это необходимо учитывать при проектировании пресс-форм, например, при установке вентиляционных отверстий и ворот ».

    Расширение ассортимента полимеров

    Первоначальные работы по теплопроводным термопластам были сосредоточены на высокотермостойких смолах, таких как LCP, PPS, PEEK и полисульфон. PolyOne также тестирует новые составы на основе полиэфиримида (Ultem от GE). В настоящее время поставщики расширяют свой ассортимент, включив в него среднетемпературные смолы, такие как ABS, PBT, поликарбонат и нейлон, а также низкотемпературные товарные пластмассы, такие как PP и PS.Даже эластомеры TP подвергаются теплопроводной обработке.

    говорит Миллер из Cool Polymers: «В группе среднетемпературных инженерных смол мы нацелены на применение теплоотводов в небольших шаговых двигателях для широкого спектра промышленного оборудования. В области товарных смол мы видим потенциал для компаундов на основе полипропилена и, возможно, полистирола в неэлектронных приложениях, таких как продукты для обогрева и охлаждения пищевых продуктов ».

    Линия CoolPoly компании

    Cool Polymers сегодня включает соединения LCP, нейлона 66, PC / ABS и PPS.Они обеспечивают теплопроводность до 60 Вт / мК, в зависимости от типа смолы. Эластомерные соединения ТПО находятся в стадии разработки. Компания предлагает индивидуальные рецептуры теплопроводных марок любых технических или товарных термопластов.

    Линия Konduit

    LNP включает PPS, PP, а также нейлон 6 и 66 марок. Эти смолы смешиваются с углеродными, керамическими или металлическими наполнителями и, при необходимости, небольшими количествами армирующего стекла. В группе недорогих продуктов используются керамические или металлические добавки, обеспечивающие теплопроводность до 2 Вт / мК.Группа высокоэффективных продуктов использует специальное углеродное волокно для достижения мощности 10 Вт / мК. LNP может предложить индивидуальные продукты Konduit из любого кристаллического термопласта.

    Линия Therma-Tech компании

    PolyOne включает в себя соединения LCP, PPS и PPA (BP’s Amodel) с теплопроводностью до 10-12 Вт / мК. Новые добавки включают TPV (гибкий сшитый TPO).

    Линия

    RTP Thermoplastic Conductive Compound (TCC) может быть изготовлена ​​по индивидуальному заказу из PPS, LCP, PPA, PC, нейлона 66, PP, PE и TPE (олефиновых или стирольных).Диапазон проводимости до 18 Вт / мК. В отличие от большинства поставщиков, RTP предлагает токопроводящие компаунды как для литья под давлением, так и для экструзии. Примером последнего является полипропиленовый компаунд, используемый для изготовления трубок для транспортировки красок и клеев, которые должны храниться при постоянной температуре.

    Ticona предлагает четыре марки Fortron PPS с теплопроводностью до 3,0 Вт / мК в электрически изолирующем или проводящем исполнении.

    Размещение более мощной микроэлектроники во все меньших пространствах было бы невозможно без теплоотводов и теплораспределителей, отлитых из новых теплопроводных термопластичных компаундов.

    Экспериментальное исследование тепловых характеристик небольшой петлевой тепловой трубы с полипропиленовым фитилем

  2. Баззо, Э., Ногосеке, М. и Хайнен, Л., 2002, «Температурное поведение капиллярных насосных систем, применяемых в солнечных коллекторах. Материалы 12-й Международной конференции по тепловым трубам, , Москва, Россия, стр. 514–518.

  3. Бинерт, В. Б., Кротюк, В. Дж. И Никиткин, М. Н., 1999. «Терморегулирование с помощью маломощных миниатюрных петлевых тепловых трубок», транзакции SAE — Раздел 1, Аэрокосмический журнал , SAE No.1999-01-2008, стр. 520–524.

  4. Бу, Дж. Х., Юн, К. и Петерсон, Г.П., 1995, «Экспериментальное исследование тепловых характеристик контура с капиллярной накачкой, имеющего плоский испаритель», Национальная конференция по теплообмену ASME / AIAA , Портленд, Орегон, США, Публикация AIAA № 95–3514.

  5. Бу, Дж. Х., 2000, «Влияние размера ячеек в плоском испарителе и охлаждающей способности конденсатора на тепловые характеристики контура с капиллярной накачкой», KSME International Journal , Vol.14, № 1. С. 121–129.

    Google ученый

  6. Делиль А.А., Батуркин В., Фридрихсон Ю., Хмелев Ю. и Жук, С., 2002, «Экспериментальные результаты явлений теплопередачи в миниатюрной петлевой тепловой трубе с плоским испарителем», Труды 12-й Международной конференции по тепловым трубам, , Москва, Россия, стр. 126–133.

  7. Герасимов Ю. Ф. Майданик, Ю. Ф., Долгирев Ю. Ф., Кисеев В.М., 1984, «Антигравитационные тепловые трубы — разработка, экспериментальные и аналитические исследования», Труды 5-й Международной конференции по тепловым трубам, , Цукуба, Япония, стр. 82–88.

  8. Гончаров К.А., Никиткин М.Н. Головин О.А., Ферштатер Ю. Г., Майданик Ю. Ф. и Пиуков С.А., 1995, «Петлевые тепловые трубы в системах терморегулирования для космических аппаратов« ОБЗОР »», 25-я Международная конференция по экологическим системам , Калифорния, США, SAE No.951555.

  9. Хоанг, Т.Т. и Ку, Дж., 2002, «Усовершенствованные петлевые тепловые трубки для управления тепловым режимом космических аппаратов», Труды 8-й совместной конференции по теплофизике и теплопередаче AIAA / ASME , Миссури, США, AIAA 2002 -3094.

  10. Исикава, Х., Яо, А., Огуши, Т., Хага, С., Миясака, А. и Нода, Х., 2001, «Разработка развертываемого радиатора с контурной тепловой трубкой для использования на инженерно-испытательном спутнике. VIII (ETS-VIII) », Сделки SAE — Раздел 1, Аэрокосмический журнал , SAE No.2001–01–2341, с. 115–121.

  11. Кисеев В.М., Майданик Ю.Ф. и Герасимов Ю. F., 1984, «Теплопередающее устройство», Патент США , № 4467861.

  12. Кобаяши, Т., Огуши, Т., Хага, С., Одзаки, Э. и Фуджи, М., 2003, «Характеристики теплопередачи гибкой петлевой тепловой трубы с использованием R134a в качестве рабочей жидкости: предложение для метод прогнозирования максимальной скорости теплопередачи FLHP », Heat Transfer — Asian Research , Vol. 32, вып.4. С. 306–318.

    Артикул

    Google ученый

  13. Козьмин Д., Гончаров К., Никиткин М., Майданик Ю. П., Ферштатер Ю. Дж. И Фиодор С., 1996, «Петлевые тепловые трубки для космической миссии Марс 96», 26-я Международная конференция по экологическим системам, , Калифорния, США, SAE No. 961602.

  14. Lee, WH, Lee, К.В., Парк, К.Х., Ли, К.Дж. и Но, С.Ю., 2004, «Исследование эксплуатационных характеристик петлевой тепловой трубы с использованием латунного металлического фитиля для воды», Труды весеннего ежегодного собрания KSME 2004 в Корее, , стр. .1528–1533.

  15. Майданик, Ю. Ф., Вершинин С.В., Холодов В.Ф., Долгирев Ю. E., 1985, «Устройство для теплопередачи», Патент США , № 4,515,209.

  16. Майданик, Ю. Ф., Ферштатер Ю. Г. и Солодовник Н. Н., 1994, «Петлевые тепловые трубы: проектирование, исследование, перспективы использования в аэрокосмической технике», SAE Aerospace Atlantic Conference , Огайо, США, статья № 941185.

  17. Майданик Ю. F., 1999, «Современные технологии CPL и LHP», Труды 11-й Международной конференции по тепловым трубам , Токио, Япония, K-II, стр.19–30.

  18. Пастухов В.Г., Майданик Ю. Ф. и Чернышова М.А., 1999, «Разработка и исследование миниатюрных петлевых тепловых труб», SAE Transactions — Раздел 1, Аэрокосмический журнал , SAE № 1999–01–1983, стр. 483–487.

  19. Пастухов В.Г., Майданик Ю. Ф., Вершинин, С. В., Коруков, М. А., 2003, «Миниатюрные контурные тепловые трубки для охлаждения электроники», Прикладная теплотехника , том 23, выпуск 9, стр. 1125–1135.

    Артикул

    Google ученый

  20. Шлитт Р., Dubois, M., Ounougha, L. и Supper, W., 2000, «COM2PLEX — объединенный европейский эксперимент LHP на SPACEHAB / QUEST», 30-я Международная конференция по экологическим системам , Тулуза, Франция, SAE No. 2000 -01-2457.

  21. Свансон Т. Д. и Бирур Г. К., 2003, «Технологии управления температурой НАСА для космических аппаратов-роботов», Прикладная теплотехника , Vol. 23. Вып. 9. С. 1055–1065.

    Артикул

    Google ученый

  22. Уотерман, Н.А. и Эшби М.Ф., 1997, The Materials Selector , Vol. 3, 2-е изд., Chapman & Hall, London, стр. 42–109.

    Google ученый

  23. Что делать с тепловым расширением и сжатием трубы

    Что такое тепловое расширение трубы?

    Для материалов естественно расширяться от жары и сжиматься на холоде, и трубы не защищены от законов природы. Тепловое расширение и сжатие трубопроводов — одна из самых больших динамических сил, действующих на трубопроводные системы.

    Поскольку трубопроводные системы часто переносят горячие жидкости, необходимо тщательно учитывать тепловое расширение и связанные с ним напряжения, чтобы избежать проблем. Силы, создаваемые тепловым расширением, могут быть достаточно большими, чтобы вызвать изгиб и коробление трубы, повреждение насосов, клапанов, трубных хомутов и креплений и даже разрушение трубы или повреждение стальной или бетонной конструкции здания.

    В этом блоге мы рассмотрим некоторые факторы, которые необходимо учитывать при работе с тепловым расширением трубы, а также рассмотрим основы расчета скорости теплового расширения в трубных системах, что имеет решающее значение для разработки какие продукты необходимы для решения проблемы.

    Но сначала вот видео, которое показывает, насколько значительным может быть тепловое расширение, а также некоторые способы борьбы с ним.

    Что вызывает тепловое расширение?

    Изменения температуры вызывают изменение формы, площади или объема объекта или вещества. Трубы обычно расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Это вызвано расширением молекулярной структуры из-за увеличения кинетической энергии при более высокой температуре, что приводит к большему перемещению молекул.

    Скорость теплового расширения обычно зависит от трех ключевых факторов:

    1. Материал трубы — разные материалы расширяются с разной скоростью. Таким образом, разные типы пластиковых труб (например, ПП, ПВХ, ПЭ и т. Д.) И разные типы металлических труб (например, стальные, медные, железные) будут иметь разные коэффициенты расширения. Поэтому важно рассчитать скорость расширения для каждого отдельного типа устанавливаемой трубы.
    2. Длина трубы — чем длиннее участок трубы, тем больше она будет расширяться и сжиматься.
    3. Минимальная и максимальная температура — диапазон температур, которому будет подвергаться труба, или, другими словами, разница между самой холодной и самой высокой температурой, которой будет подвергаться труба.

    В таблице ниже приведен пример степени расширения для 50-метровых труб с перепадом температур + 50 °. Как видите, пластиковые трубы обычно расширяются значительно больше, чем металлические. Например, полиэтиленовая труба длиной 50 м с перепадом температур + 50 ° расширится на 500 мм.

    Проектирование трубопроводных систем с учетом теплового расширения

    Крайне важно, чтобы вопросы расширения и сжатия трубопроводов учитывались на стадии проектирования проекта, чтобы избежать возникновения серьезных проблем.

    Такие проблемы, как искривление труб или напряжение на стыках труб, в конечном итоге могут привести к утечкам или разрыву труб и всем связанным с этим повреждениям, которые может вызвать отказ.

    Итак, каковы решения проблемы теплового расширения трубы?

    Расширение и сжатие трубы обычно можно компенсировать двумя способами:

    • Естественным способом, используя существующие отводы или петли расширения
    • Разработанным способом, например, с использованием компенсаторов

    Использование отводов и расширительных петель

    Часто предпочтительнее компенсировать расширение естественным путем, используя расширительные петли, поскольку компенсаторы добавляют значительные силы в систему труб.Расширительные контуры компенсируют тепловые перемещения за счет установки участков трубопровода, проходящих перпендикулярно системе трубопроводов. Хотя эти петли полужесткие, они допускают некоторое движение, тем самым снижая нагрузку на точки крепления в системе трубопроводов. Точка крепления используется для обеспечения того, чтобы расширение было направлено в петлю расширения, где сила и движение контролируются.

    Крепления для труб или «направляющие» между точкой крепления и расширительной петлей только направляют трубу в правильном направлении.При использовании расширительной петли важно расстояние между первым направляющим зажимом и петлей. Чем меньше расстояние, тем больше будет сила для изгиба трубы. Эта сила передается на точку крепления.

    Петли расширения могут занимать много места при компоновке системы трубопроводов, поэтому чаще всего используются в наружных системах. В более ограниченном пространстве могут быть изготовлены гибкие петли, в которых используются гофрированные металлические шланги в сборе для каждой ветви петли. Эти гибкие петли более компактны, чем трубные петли, но для предотвращения провисания требуются конструктивные опоры.Эти типы петель обычно используются там, где требуется сейсмическая защита.

    Использование компенсаторов для компенсации теплового движения

    Если нет места для расширительной петли, следует использовать компенсатор с осевым перемещением. Примером такого продукта могут быть компенсирующие сильфоны.

    При использовании компенсатора необходимо учитывать давление в трубе. Например, стандартная труба 200NB с осевым сильфоном создает более 2 мм.5 тонн силы. Труба удерживается выровненной, но огромные силы передаются в других областях.

    В результате создаваемых огромных сил для эффективной работы сильфонной системы необходима хорошая точка крепления. При неправильной опоре и установке вдоль всей системы трубопроводов сильфонная система все равно может выйти из строя.

    Можно соблюдать простые правила, чтобы обеспечить эффективную установку сильфонной системы с использованием основных направляющих и анкеров.

    Точки привязки:

    Иногда дизайн может быть переоценен и все равно терпит неудачу, если не применяются фундаментальные принципы.Дизайн должен быть простым и соответствовать основным правилам дизайна, упомянутым выше. Представленный ниже дизайн представляет собой простое и эффективное решение.

    Как Walraven может помочь в тепловом расширении трубопроводных систем?

    Во-первых, и это наиболее важно, вы должны уметь рассчитать коэффициент теплового расширения для вашей системы трубопроводов, чтобы иметь возможность определить лучшее решение для ваших нужд. Мы создали загрузку, чтобы вы могли рассчитать скорость расширения вашей трубы.Он включает метод расчета и несколько примеров.

    Скачать информацию о расчете теплового расширения

    Наша группа технической поддержки может помочь вам с расчетами, если это необходимо, и спроектировать для вас подходящую систему поддержки.

    У нас есть продукты, которые помогут вам установить расширительные петли и сильфоны, в том числе:

    • Анкерные точки
    • Узлы крепления
    • Консоли Fixpoint
    • Направляющая опора для направления бокового движения
    • Пружинные подвески для любого вертикального перемещения
    • Шарнирные шарнирные подвески
    • Хомуты скользящие
    • Роликовые кронштейны

    Вы можете связаться с нашей технической командой для получения совета по электронной почте: [адрес электронной почты защищен] или по телефону 01295 753400.

    Чтобы увидеть только один пример того, как наша техническая группа спроектировала установку, в которой тепловое расширение труб было ключевым фактором, прочитайте наше тематическое исследование об установке мостового трубопровода.

    Сколько изоляции требуется для систем отопления, вентиляции и кондиционирования из полипропилена?

    Согласно действующим нормам и стандартам энергопотребления в зданиях требуется изоляция трубопроводов горячего водоснабжения и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Несмотря на то, что требования различаются, ни один из кодов моделей не различает требования к изоляции труб в зависимости от материала труб.Естественно, количество необходимой изоляции зависит от проектных задач системы и свойств конкретного материала трубы. По этой причине в POLOPLAST America часто поступают запросы о количестве изоляции, необходимой для наших трубопроводных систем из полипропилена.

    По сравнению с металлическими системами трубопроводов, наши пластиковые трубопроводы обладают значительно более низкой теплопроводностью, что означает меньшую теплопередачу между жидкостью и окружающим воздухом. Для многих неизолированных трубопроводных систем это может быть большим преимуществом.Однако в тех случаях, когда согласно энергетическим нормам требуется изоляция, влияние материала стенки трубы на общую теплопередачу, как правило, невелико. По этой причине в энергетических нормах и правилах не различаются требования к изоляции в зависимости от материала стенок трубы.
    Для неизолированных или неизолированных труб более высокое тепловое сопротивление стенок пластиковых труб может значительно снизить тепловые потоки по сравнению с медными трубами. По мере увеличения уровня изоляции влияние сопротивления стенок трубы значительно уменьшается. При уровнях изоляции, требуемых действующими энергетическими нормами и стандартами, потери тепла материалом стенки трубы при ударе невелики.

    Пятислойные трубы PP-R

    POLOPLAST обеспечивают естественную изоляцию, уникальную для свойств материала трубы. Для большинства применений, как внутри, так и снаружи, наши трубопроводные системы из PP-R не требуют внешней изоляции для нормальной работы, что позволяет подрядчикам экономить время и труд. Однако энергетические нормы не различают требования к изоляции в зависимости от материала стенок трубы. Требования всегда должны быть четкими и легко проверяемыми. Если у вас есть какие-либо вопросы о том, насколько продукция POLOPLAST соответствует энергетическим нормам вашего региона, свяжитесь с нами сегодня для получения подробной информации.

    Ожидаемый срок полезного использования зданий может составлять 50 лет и более. Намного проще и экономичнее спланировать и установить надлежащие системы механической изоляции во время строительства, чем модернизировать или модернизировать системы изоляции позже. Аналогичным образом, когда объекты ремонтируются или ремонтируются, не следует упускать из виду возможность модернизации систем механической изоляции. POLOPLAST America может помочь в планировании новых систем трубопроводов и модернизации. Прежде чем принять решение об изоляции трубопровода для вашей системы, поговорите со специалистами POLOPLAST America.

    НАЗАД К ОБЗОРУ НОВОСТЕЙ

    Влияние ориентации, теплоносителя и геометрии контура — Брайтонский университет

    TY — JOUR

    T1 — Определение характеристик пульсирующих тепловых полос из полипропилена

    T2 — Влияние ориентации, теплоносителя и геометрии контура

    AU — Der, Oguzhan

    AU — Alqahtani, Ali Ahmed

    AU — Marengo, Marco

    AU — Bertola, Volfango

    PY — 2020/11/21

    Y1 — 2020/11/21

    N2 — Параметрический представлен анализ тепловых характеристик плоских полипропиленовых пульсирующих тепловых труб (ПНТ).В частности, тепловые характеристики были охарактеризованы для пульсирующих тепловых труб с разным числом витков змеевидного канала, разной ориентацией по отношению к силе тяжести и содержащими разные теплоносители. Зависимость производительности полимерных PHP от конструктивных параметров на сегодняшний день изучена недостаточно. Разработка полимерных PHP, характеризующихся высокой механической гибкостью, окажет значительное влияние на терморегулирование смартфонов, портативной электроники и развертываемых систем, таких как кубические спутники.Было изготовлено несколько прототипов PHP с различным числом витков змеевидного канала, скрепив вместе три полипропиленовых листа с помощью лазерной сварки с селективным пропусканием света после вырезания змеевидного канала в центральном листе. Тепловые характеристики устройств были охарактеризованы путем подачи на испаритель ступенчатого подъема / спуска тепловой мощности и измерения соответствующего эквивалентного теплового сопротивления между испарителем и конденсатором.

    AB — Представлен параметрический анализ тепловых характеристик плоских полипропиленовых пульсирующих тепловых трубок (PHP).В частности, тепловые характеристики были охарактеризованы для пульсирующих тепловых труб с разным числом витков змеевидного канала, разной ориентацией по отношению к силе тяжести и содержащими разные теплоносители. Зависимость производительности полимерных PHP от конструктивных параметров на сегодняшний день изучена недостаточно. Разработка полимерных PHP, характеризующихся высокой механической гибкостью, окажет значительное влияние на терморегулирование смартфонов, портативной электроники и развертываемых систем, таких как кубические спутники.Было изготовлено несколько прототипов PHP с различным числом витков змеевидного канала, скрепив вместе три полипропиленовых листа с помощью лазерной сварки с селективным пропусканием света после вырезания змеевидного канала в центральном листе. Тепловые характеристики устройств были охарактеризованы путем подачи на испаритель ступенчатого подъема / спуска тепловой мощности и измерения соответствующего эквивалентного теплового сопротивления между испарителем и конденсатором.