ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ЭНЕРГОАУДИТА

ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ И НОМОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

1. Графоаналитический метод определения тепловых потерь.

Для расчета плотности теплового потока в зависимости от температу­ры наружной поверхности ограждающих конструкций теплотехнологиче - ских и тепловых установок, топок, зданий, сооружений, оконных блоков, строительных материалов и изделий были произведены теплотехнические расчеты в определенных интервалах температур. Расчеты проводились на основе закона теплопроводности Фурье, конвективного, лучистого и сум­марного теплообмена, исходя из стандартных решений [13]. Математиче­ская обработка коэффициентов теплоотдачи конвекцией и лучеиспускани­ем позволила получить расчетные зависимости суммарного коэффициента теплоотдачи и плотности теплового потока. Все расчетные формулы пред­ставлены в зависимости от температурного напора АТ и действительны только в определенном диапазоне температур, близких к реальным услови­ям.

Коэффициент теплоотдачи от нагретой поверхности материала ограж­дения к воздуху и окружающим предметам имеет следующую зависимость:

Аобщ = 4,6 + 0,035ДТ + 1,5ДТ0,333 , Вт1(м2 • К),

Где AT = Тпов - Твоз; Тпов - температура поверхности ограждения менялась от -10 до + 100 °С; Твоз - температура воздуха менялась от -10 до + 30 °С.

Удельный тепловой поток q, Втім2, от нагретой поверхности огражде­ния к воздуху может быть представлен трехчленом вида:

Q = 4,6 ДТ + 0,035 ДТ2 +1,5 ДТ1,333 , Втім2.

На рис. 5.2 представлен график для определения плотности теплового потока q, Втім2, от нагретых наружных поверхностей ограждения зданий и сооружений к воздуху в зависимости от температурного напора AT, °С. Все эти математические расчеты не представляют сложности и легко выполня­ются в программе Excel или других аналогичных программах ЭВМ. В таб­лицу программы Excel вводятся только значения температурного напора ДТ, °С, или непосредственно измеренных температур наружной поверхно­сти ограждения здания и сооружения, материала, образца, изделия, стекла окна, а также воздуха.

Результаты математических расчетов и графических построений плот­ности теплового потока q, Вт/м2, служат теоретической и прикладной осно­вой для разработки и конструирования переносных приборов с автоном­ным источником питания и без него для ускоренного определения удельно­го теплового потока и потерь теплоты через остекление, а также от наруж­ных ограждений зданий и сооружений.

2. Номографический метод определения тепловых потерь.

Для определения тепловых потерь в окружающую среду через двух­слойную футеровку нагревательной печи возможно использование законов теплопроводности. При этом учитывалось, что основное время нагрева­тельная печь работает в стационарном режиме. Разработанный алгоритм расчета тепловых потерь в окружающую среду позволил составить про­грамму для ЭВМ, которая охватила различные варианты по сочетаниям кладки (огнеупорного и теплоизоляционного слоев), их толщины, темпера­тур на внутренней поверхности нагревательной печи. Расчеты проводились для постоянных и изменяющихся теплофизических характеристик мате­риалов обмуровки. На рис. 5.3 и 5.4 приведены численные расчеты тепло­вых потерь в окружающую среду.

600 700 800 900 1000 1100 1200 1300

Второй слой: 1 - диатомовый кирпич 5 = 115 мм;

2 - диатомовый кирпич 5 = 230 мм; 3 - диатомовый кирпич 5 = 350 мм;

4 - минеральная вата 5 = 70 мм; 5 - минеральная вата 5 = 115 мм;

6 - минеральная вата 5 = 230 мм

Пример. Требуется определить потери теплоты через двухслойную футеровку: 1 слой - шамотный кирпич толщиной 5 = 130 мм, 2 слой - диа­томовый кирпич толщиной 5 = 230 мм, температура внутренней поверхно­сти печи Т =1100 °С. Для решения задачи воспользуемся графиком для оп­ределения потерь теплоты через двухслойную футеровку (рис. 5.3). Нахо­дим точку "а", соответствующую толщине шамотного кирпича 5 = 130 мм. Поднимаемся вверх до пересечения со слоем диатомового кирпича толщи­ной 5 = 230 мм (точка "б"). Затем смещаемся вправо до пересечения с тем­пературой внутренней поверхности футеровки Т = 1100 °С (точка ''в") и, спускаясь вниз на ось абсцисс, определяем потери теплоты через кладку с одного квадратного метра печи (точка "г"). В результате имеем Qкл = 550 Втім2.