A atmosfera recebe mais calor do ambiente subjacente superfície da Terra do que diretamente do sol. O calor é transferido para a atmosfera através condutividade térmica molecular,convecção, a liberação de calor específico de vaporização em condensação vapor de água na atmosfera. Portanto, a temperatura na troposfera geralmente diminui com a altura. Mas se a superfície der mais calor ao ar do que recebe ao mesmo tempo, ela esfria, e o ar acima dela também esfria. Neste caso, a temperatura do ar aumenta com a altitude. Tal posição é chamada inversão de temperatura . Pode ser observado no verão à noite, no inverno - acima da superfície nevada. inversão de temperatura comum em regiões polares. O motivo da inversão, além do resfriamento da superfície, pode ser o deslocamento do ar quente pelo ar frio que flui sob ela ou o fluxo de ar frio para o fundo das bacias intermontanhosas.
Em uma troposfera calma, a temperatura diminui com a altura em média 0,6 ° a cada 100 m. Quando o ar seco sobe, esse indicador aumenta e pode chegar a 1 ° por 100 m, e quando o ar úmido sobe, diminui. Isso se deve ao fato de que o ar ascendente se expande e energia (calor) é gasta com isso, e quando ele sobe ar úmido ocorre a condensação do vapor de água, acompanhada pela liberação de calor.
Baixando a temperatura do ar ascendente - a principal razão para a formação de nuvens . O ar descendente, caindo sob grande pressão, é comprimido e sua temperatura aumenta.
Temperatura ar muda periodicamente durante o dia e ao longo do ano.
NO seu curso diário há um máximo (à tarde) e um mínimo (antes do nascer do sol). Do equador aos pólos, as amplitudes diárias das flutuações de temperatura diminuem. Mas, ao mesmo tempo, são sempre maiores sobre a terra do que sobre o oceano.
NO curso anual temperatura ar no equador - dois máximos (após os equinócios) e dois mínimos (após os solstícios). Nas latitudes tropicais, temperadas e polares - um máximo e um mínimo. As amplitudes das flutuações anuais na temperatura do ar aumentam com o aumento da latitude. No equador, eles são menores do que diariamente: 1-2°C sobre o oceano e até 5°C - sobre a terra. Nas latitudes tropicais - sobre o oceano - 5 ° C, sobre a terra - até 15 ° C. Em latitudes temperadas de 10-15°C sobre o oceano a 60°C ou mais sobre a terra. Nas latitudes polares, a temperatura negativa prevalece, suas flutuações anuais chegam a 30-40°C.
corrigir diariamente e curso anual a temperatura do ar, devido a mudanças na altura do Sol acima do horizonte e na duração do dia, é complicada por mudanças não periódicas causadas pelo movimento de massas de ar com temperaturas diferentes. Padrão geral de distribuição de temperatura na camada inferior da troposfera-sua diminuição na direção do equador para os pólos.
Se temperatura média anual do ar dependesse apenas da latitude, sua distribuição nos hemisférios norte e sul seria a mesma. Na realidade, entretanto, sua distribuição é significativamente afetada por diferenças na natureza da superfície subjacente e pela transferência de calor de baixas latitudes para altas latitudes.
Como resultado da transferência de calor, a temperatura do ar no equador é menor e nos pólos é maior do que seria sem esse processo. O hemisfério sul é mais frio que o hemisfério norte principalmente devido à terra coberta de gelo e neve perto pólo Sul. A temperatura média do ar na camada inferior de dois metros para toda a Terra é de +14°C, o que corresponde à temperatura média anual do ar a 40°N.
DEPENDÊNCIA DA TEMPERATURA DO AR DA LATITUDE GEOGRÁFICA
A distribuição da temperatura do ar perto da superfície da Terra é mostrada por meio de isotermas - linhas conectando lugares com a mesma temperatura. Isotermas não coincidem com paralelos. Eles se dobram, movendo-se do continente para o oceano e vice-versa.
pressão atmosférica
O ar tem massa e peso e, portanto, exerce pressão sobre a superfície em contato com ele. A pressão exercida pelo ar na superfície da Terra e todos os objetos nela é chamada pressão atmosférica . É igual ao peso da coluna de ar sobrejacente e depende da temperatura do ar: quanto maior a temperatura, menor a pressão.
A pressão da atmosfera na superfície subjacente é em média 1,033 g por 1 cm 2 (mais de 10 toneladas por m 2 ). A pressão é medida em milímetros coluna de mercúrio, milibares (1 mb = 0,75 mmHg) e hectopascais (1 hPa = 1 mb). Com a altitude, a pressão diminui: Na camada inferior da troposfera, até uma altura de 1 km, diminui 1 mm Hg. Arte. para cada 10 m. Quanto mais alto, mais lentamente a pressão diminui. pressão normal ao nível do oceano - 760 mm. Rt. Arte.
A distribuição geral de pressão na superfície da Terra tem um caráter zonal:
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Estação |
Sobre o continente |
sobre o oceano |
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Em latitudes equatoriais |
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Em latitudes tropicais |
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Baixo |
Alto |
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Em latitudes moderadas |
Alto |
Baixo |
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Baixo |
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Em latitudes polares |
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Assim, tanto no inverno como no verão, e sobre os continentes e sobre o oceano, zonas de altitude e pressão baixa. A distribuição de pressão é claramente visível nos mapas isóbaros de janeiro e julho. isóbaros - linhas conectando lugares de igual pressão. Quanto mais próximos estiverem um do outro, mais rapidamente a pressão varia com a distância. A quantidade de mudança na pressão por unidade de distância (100 km) é chamada Gradiente de pressão .
A mudança na pressão é explicada pelo movimento do ar. Ele sobe onde há mais ar e diminui onde o ar sai. razão principal movimento do ar - seu aquecimento e resfriamento da superfície subjacente. À medida que o ar se aquece da superfície, ele se expande e sobe. Tendo atingido uma altura em que sua densidade é maior que a densidade do ar circundante, ela se espalha para os lados. Portanto, a pressão na superfície quente diminui (latitudes equatoriais, latitudes tropicais continentais no verão). Mas, ao mesmo tempo, aumenta nas áreas vizinhas, embora a temperatura ali não tenha mudado (latitudes tropicais no inverno).
Acima da superfície fria, o ar esfria e condensa, agarrando-se à superfície (latitudes polares, a parte continental das latitudes temperadas no inverno). No topo, sua densidade diminui e o ar vem aqui do lado. Sua quantidade acima da superfície fria aumenta, a pressão sobre ela aumenta. Ao mesmo tempo, onde o ar saiu, a pressão diminui sem alterar a temperatura. O aquecimento e o resfriamento do ar da superfície são acompanhados por sua redistribuição e mudança de pressão.
Em latitudes equatoriais a pressão é sempre reduzido. Isso se deve ao fato de que o ar aquecido da superfície sobe e sai em direção às latitudes tropicais, criando aí um aumento da pressão.
Acima da superfície fria no Ártico e na Antártica pressão elevado. É criado pelo ar vindo de latitudes temperadas para o local de ar frio condensado. A saída de ar para as latitudes polares é a razão da diminuição da pressão nas latitudes temperadas.
Como resultado, cinturões de baixa (equatorial e temperado) e pressão alta(tropicais e polares). Dependendo da estação, eles mudam um pouco para o hemisfério de verão (“seguindo o Sol”).
Regiões polares alta pressão eles se expandem no inverno, encolhem no verão, mas existem o ano todo. cintos pressão reduzida durante todo o ano em torno do equador e nas latitudes temperadas do Hemisfério Sul.
No inverno, nas latitudes temperadas do Hemisfério Norte, a pressão sobre os continentes aumenta fortemente e o cinturão de baixa pressão “rompe”. Áreas fechadas de baixa pressão persistem apenas sobre os oceanos - islandês e baixas Aleutas. Nos continentes, ao contrário, o inverno altos :asiático (siberiano) e norte-americano. No verão, nas latitudes temperadas do Hemisfério Norte, o cinturão de baixa pressão é restaurado.
Uma enorme área de baixa pressão com um centro em latitudes tropicais se forma sobre a Ásia no verão - Baixa Asiática. Nas latitudes tropicais, os continentes são sempre mais quentes que os oceanos e a pressão sobre eles é menor. Portanto, sobre os oceanos existem altas subtropicais :Atlântico Norte (Açores), Pacífico Norte, Atlântico Sul, Pacífico Sul e Sul da Índia.
Assim, devido ao diferente aquecimento e resfriamento das superfícies continental e da água (a superfície continental esquenta mais rápido e esfria mais rápido), a presença de correntes quentes e frias e outras razões na Terra, exceto cinturões pressão atmosféricaáreas fechadas de baixa e alta pressão podem ocorrer.
Eles passam pela atmosfera transparente sem aquecê-la, atingem a superfície da Terra, aquecem-na e, posteriormente, o ar se aquece a partir dela.
O grau de aquecimento da superfície e, portanto, do ar, depende principalmente da latitude da área.
Mas em cada ponto específico, ele (t o) também será determinado por uma série de fatores, entre os quais os principais são:
A: altura acima do nível do mar;
B: superfície subjacente;
B: distância das costas dos oceanos e mares.
R - Como o ar é aquecido a partir da superfície terrestre, quanto mais baixas as alturas absolutas da área, maior a temperatura do ar (na mesma latitude). Em condições de ar não saturado de vapor d'água, observa-se um padrão: a cada 100 metros de altitude, a temperatura (t o) diminui 0,6 o C.
B - Características qualitativas da superfície.
B 1 - superfícies de cores e estruturas diferentes absorvem e refletem os raios solares de maneiras diferentes. A refletividade máxima é típica para neve e gelo, o mínimo para solos e rochas de cor escura.
Iluminação da Terra pelos raios solares nos dias dos solstícios e equinócios.
B 2 - diferentes superfícies têm diferentes capacidades de calor e transferência de calor. Assim, a massa de água do Oceano Mundial, que ocupa 2/3 da superfície da Terra, devido à alta capacidade calorífica, aquece muito lentamente e esfria muito lentamente. A terra aquece rapidamente e esfria rapidamente, ou seja, para aquecer ao mesmo t cerca de 1 m 2 de terra e 1 m 2 de superfície de água, é necessário gastar quantidade diferente energia.
B - das costas para o interior dos continentes, a quantidade de vapor d'água no ar diminui. Quanto mais transparente a atmosfera, menos espalhada nela. raios solares, e todos os raios do sol atingem a superfície da Terra. Na presença de um grande número vapor de água no ar, as gotas de água refletem, espalham, absorvem os raios do sol e nem todas atingem a superfície do planeta, enquanto o aquecimento diminui.
A maioria temperaturas altas ar registrado em áreas desertos tropicais. NO regiões centrais Saara por quase 4 meses, t sobre o ar na sombra é superior a 40 o C. Ao mesmo tempo, no equador, onde o ângulo de incidência dos raios solares é o maior, a temperatura não ultrapassa +26 o C .
Por outro lado, a Terra, como um corpo aquecido, irradia energia para o espaço principalmente no espectro infravermelho de ondas longas. Se a superfície da Terra está envolta em um "cobertor" de nuvens, então nem todos raios infravermelhos deixam o planeta, pois as nuvens os atrasam, refletindo de volta na superfície da Terra.
Com o céu claro, quando há pouco vapor d'água na atmosfera, os raios infravermelhos emitidos pelo planeta vão livremente para o espaço, enquanto a superfície da Terra esfria, que esfria e reduz a temperatura do ar.
Literatura
Ao projetar um sistema de aquecimento de ar, são usados aquecedores de ar prontos.
Para a seleção correta equipamento necessário basta saber: a potência necessária do aquecedor de ar, que posteriormente será montado no sistema de aquecimento da ventilação de suprimento, a temperatura do ar na saída da instalação do aquecedor de ar e a vazão do refrigerante.
Para simplificar os cálculos feitos, é apresentada a sua atenção uma calculadora online para calcular os dados básicos para a seleção correta de um aquecedor.
Cálculo da potência do aquecedor
A humanidade conhece poucos tipos de energia - energia mecânica (cinética e potencial), energia interna (térmica), energia de campo (gravitacional, eletromagnética e nuclear), química. À parte, vale destacar a energia da explosão, ...
Energia de vácuo e ainda existente apenas em teoria - energia escura. Neste artigo, o primeiro da seção "Engenharia de Calor", tentarei em uma linguagem simples e acessível, utilizando exemplo prático, falar sobre a forma de energia mais importante na vida das pessoas - sobre energia térmica e sobre dar à luz a tempo Poder Térmico.
Algumas palavras para entender o lugar da engenharia térmica como um ramo da ciência de obtenção, transferência e uso de energia térmica. A engenharia térmica moderna emergiu da termodinâmica geral, que por sua vez é um dos ramos da física. Termodinâmica é literalmente “quente” mais “potência”. Assim, a termodinâmica é a ciência da "mudança de temperatura" de um sistema.
O impacto no sistema de fora, no qual sua energia interna muda, pode ser o resultado da transferência de calor. Energia térmica, que é ganho ou perdido pelo sistema como resultado dessa interação com o ambiente, é chamado quantidade de calor e é medido no sistema SI em Joules.
Se você não é um engenheiro de calor e não lida com problemas de engenharia de calor diariamente, quando os encontra, às vezes sem experiência, pode ser muito difícil resolvê-los rapidamente. É difícil imaginar até mesmo as dimensões dos valores desejados da quantidade de calor e potência térmica sem experiência. Quantos Joules de energia são necessários para aquecer 1000 metros cúbicos de ar de -37˚С a +18˚С? Qual é a potência da fonte de calor necessária para fazer isso em 1 hora? » Nem todos os engenheiros. Às vezes, os especialistas até lembram as fórmulas, mas poucos conseguem colocá-las em prática!
Depois de ler este artigo até o fim, você poderá resolver facilmente tarefas industriais e domésticas reais relacionadas ao aquecimento e resfriamento. vários materiais. Compreender a essência física dos processos de transferência de calor e o conhecimento de fórmulas básicas simples são os principais blocos na base do conhecimento em engenharia térmica!
As substâncias mais conhecidas podem temperaturas diferentes e pressão para estar nos estados sólido, líquido, gasoso ou plasma. Transição de um estado agregado para outro ocorre a temperatura constante(desde que a pressão e outros parâmetros não mudem meio Ambiente) e é acompanhada pela absorção ou liberação de energia térmica. Apesar de 99% da matéria do Universo estar no estado de plasma, não vamos considerar esse estado de agregação neste artigo.
Considere o gráfico mostrado na figura. Mostra a dependência da temperatura de uma substância T na quantidade de calor Q, resumindo alguns Sistema fechado contendo uma certa massa de uma determinada substância.
1. Um sólido que tem uma temperatura T1, aquecido a uma temperatura Tm, gastando neste processo uma quantidade de calor igual a Q1 .
2. Em seguida, começa o processo de fusão, que ocorre a uma temperatura constante tpl(ponto de fusão). Para fundir toda a massa de um sólido, é necessário gastar energia térmica na quantidade Q2 - Q1 .
3. Em seguida, o líquido resultante da fusão de um sólido é aquecido até o ponto de ebulição (formação de gás) tkp, gastando nessa quantidade de calor igual a Q3-Q2 .
4. Agora em um ponto de ebulição constante tkp o líquido ferve e evapora, transformando-se em gás. Para a transição de toda a massa de líquido para gás, é necessário gastar energia térmica na quantidade Q4-Q3.
5. No último estágio, o gás é aquecido a partir da temperatura tkp até alguma temperatura T2. Neste caso, o custo da quantidade de calor será Q5-Q4. (Se aquecermos o gás até a temperatura de ionização, o gás se transformará em plasma.)
Assim, aquecendo o original sólido temperatura T1 até a temperatura T2 gastamos energia térmica na quantidade Q5, traduzindo a substância através de três estados de agregação.
Movendo-se direção oposta, removeremos a mesma quantidade de calor da substância Q5, passando pelas etapas de condensação, cristalização e resfriamento a partir da temperatura T2 até a temperatura T1. Claro, estamos considerando um sistema fechado sem perdas de energia para o ambiente externo.
Note que é possível mover de Estado sólido para o estado gasoso sem passar pela fase líquida. Esse processo é chamado de sublimação, e o processo inverso é chamado de dessublimação.
Assim, entendemos que os processos de transição entre os estados agregados de uma substância são caracterizados pelo consumo de energia a uma temperatura constante. Quando uma substância é aquecida, que está em uma constante estado de agregação, a temperatura aumenta e a energia térmica também é consumida.
As fórmulas são muito simples.
Quantidade de calor Q em J é calculado pelas fórmulas:
1. Do lado do consumo de calor, ou seja, do lado da carga:
1.1. Ao aquecer (resfriar):
Q = m * c *(T2 -T1)
m – massa da substância em kg
Com - calor específico de uma substância em J / (kg * K)
1.2. Ao derreter (congelar):
Q = m * λ
λ – calor específico de fusão e cristalização de uma substância em J/kg
1.3. Durante a ebulição, evaporação (condensação):
Q = m * r
r – calor específico de formação de gás e condensação de matéria em J/kg
2. Do lado da produção de calor, ou seja, do lado da fonte:
2.1. Ao queimar combustível:
Q = m * q
q – calor específico de combustão do combustível em J/kg
2.2. Ao converter eletricidade em energia térmica (lei de Joule-Lenz):
Q =t *I *U =t *R *I ^2=(t /r)*U^2
t – tempo em s
EU – valor atual em A
você – tensão r.m.s. em V
R – resistência de carga em ohms
Concluímos que a quantidade de calor é diretamente proporcional à massa da substância durante todas as transformações de fase e, quando aquecida, é adicionalmente diretamente proporcional à diferença de temperatura. Coeficientes de proporcionalidade ( c , λ , r , q ) pois cada substância tem seus próprios valores e são determinados empiricamente (retirados de livros de referência).
Poder Térmico N em W é a quantidade de calor transferida para o sistema em um determinado tempo:
N=Q/t
Quanto mais rápido queremos aquecer o corpo a uma determinada temperatura, maior deve ser a potência da fonte de energia térmica - tudo é lógico.
Na vida, muitas vezes é necessário fazer um cálculo estimado rápido para entender se faz sentido continuar estudando um tópico, fazendo um projeto e cálculos detalhados e precisos de trabalho intensivo. Tendo feito um cálculo em poucos minutos, mesmo com uma precisão de ± 30%, você pode fazer uma importante decisão gerencial, que será 100 vezes mais barato e 1000 vezes mais eficiente e, como resultado, 100.000 vezes mais eficiente do que fazer um cálculo preciso por uma semana, ou mesmo um mês, por um grupo de especialistas caros ...
Nas instalações da oficina de preparação de laminados com dimensões de 24m x 15m x 7m, importamos laminados de um armazém de rua no valor de 3 toneladas. O metal laminado tem gelo com uma massa total de 20 kg. Exterior -37˚С. Que quantidade de calor é necessária para aquecer o metal a + 18˚С; aqueça o gelo, derreta-o e aqueça a água até +18˚С; aquecer todo o volume de ar da sala, supondo que o aquecimento tenha sido totalmente desligado antes disso? Qual deve ser a potência do sistema de aquecimento se todos os itens acima devem ser concluídos em 1 hora? (Condições muito duras e quase irrealistas - especialmente em relação ao ar!)
Faremos o cálculo no programaExcel ou no programaOo Calc.
Para formatação de cores de células e fontes, consulte a página "".
1. Escrevemos os nomes das substâncias:
para a célula D3: Aço
para a célula E3: Gelo
para a célula F3: água gelada
para a célula G3: Água
para a célula G3: Ar
2. Entramos com os nomes dos processos:
nas células D4, E4, G4, G4: aquecer
para a célula F4: Derretendo
3. Capacidade de calor específico de substâncias c em J / (kg * K) escrevemos para aço, gelo, água e ar, respectivamente
para a célula D5: 460
para a célula E5: 2110
para a célula G5: 4190
para a célula H5: 1005
4. Calor específico de fusão do gelo λ em J/kg entrar
para a célula F6: 330000
5. Massa de substâncias m em kg entramos, respectivamente, para aço e gelo
para a célula D7: 3000
para a célula E7: 20
Como a massa não muda quando o gelo se transforma em água,
nas células F7 e G7: =E7 =20
A massa de ar é encontrada multiplicando o volume da sala pela gravidade específica
na célula H7: =24*15*7*1,23 =3100
6. Tempo de processamento t em minutos escrevemos apenas uma vez para o aço
para a célula D8: 60
Os valores de tempo para aquecimento do gelo, seu derretimento e aquecimento da água resultante são calculados a partir da condição de que todos esses três processos sejam somados ao mesmo tempo que o tempo alocado para o aquecimento do metal. Nós lemos de acordo
na célula E8: =E12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,7
na célula F8: =F12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =41,0
na célula G8: =G12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,4
O ar também deve aquecer no mesmo tempo previsto, lemos
na célula H8: =D8 =60,0
7. A temperatura inicial de todas as substâncias T1 em ˚C entramos
para a célula D9: -37
para a célula E9: -37
para a célula F9: 0
para a célula G9: 0
para a célula H9: -37
8. Temperatura final de todas as substâncias T2 em ˚C entramos
para a célula D10: 18
para a célula E10: 0
para a célula F10: 0
para a célula G10: 18
para a célula H10: 18
Acho que não deveria haver perguntas nos itens 7 e 8.
9. Quantidade de calor Q em KJ necessário para cada um dos processos que calculamos
para aquecimento de aço na célula D12: =D7*D5*(D10-D9)/1000 =75900
para aquecimento de gelo na célula E12: =E7*E5*(E10-E9)/1000 = 1561
para derreter gelo na célula F12: =F7*F6/1000 = 6600
para aquecimento de água na célula G12: =G7*G5*(G10-G9)/1000 = 1508
para aquecimento de ar na célula H12: =H7*H5*(H10-H9)/1000 = 171330
A quantidade total de energia térmica necessária para todos os processos é lida
na célula mesclada D13E13F13G13H13: =SUM(D12:H12) = 256900
Nas células D14, E14, F14, G14, H14 e na célula combinada D15E15F15G15H15, a quantidade de calor é dada em uma unidade de medida de arco - em Gcal (em gigacalorias).
10. Poder Térmico N em kW, necessário para cada um dos processos é calculado
para aquecimento de aço na célula D16: =D12/(D8*60) =21,083
para aquecimento de gelo na célula E16: =E12/(E8*60) = 2,686
para derreter gelo na célula F16: =F12/(F8*60) = 2,686
para aquecimento de água na célula G16: =G12/(G8*60) = 2,686
para aquecimento de ar na célula H16: =H12/(H8*60) = 47,592
A potência térmica total necessária para executar todos os processos em um tempo t calculado
na célula mesclada D17E17F17G17H17: =D13/(D8*60) = 71,361
Nas células D18, E18, F18, G18, H18 e na célula combinada D19E19F19G19H19, a potência térmica é fornecida em uma unidade de medida de arco - em Gcal / h.
Isso conclui o cálculo no Excel.
Observe que é necessário mais que o dobro de energia para aquecer o ar do que para aquecer a mesma massa de aço.
Ao aquecer água, os custos de energia são duas vezes maiores do que ao aquecer gelo. O processo de fusão consome muitas vezes mais energia do que o processo de aquecimento (com uma pequena diferença de temperatura).
O aquecimento da água consome dez vezes mais energia térmica do que o aquecimento do aço e quatro vezes mais do que o aquecimento do ar.
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Relembramos os conceitos de “quantidade de calor” e “potência térmica”, consideramos as fórmulas fundamentais para a transferência de calor e analisamos um exemplo prático. Espero que minha linguagem tenha sido simples, compreensível e interessante.
Aguardo perguntas e comentários sobre o artigo!
Eu imploro RESPEITANDO arquivo de download da obra do autor APÓS A ASSINATURA para anúncios de artigos.
- dispositivos utilizados para aquecer o ar em sistemas de ventilação de abastecimento, sistemas de ar condicionado, aquecimento de ar, bem como em instalações de secagem.
De acordo com o tipo de refrigerante, os aquecedores podem ser de fogo, água, vapor e elétricos. .
Os mais difundidos atualmente são os aquecedores de água e vapor, que se dividem em tubos lisos e nervurados; os últimos, por sua vez, são divididos em lamelares e espiralados.
Distinguir entre aquecedores de passagem única e de passagem múltipla. No single-pass, o refrigerante se move através dos tubos em uma direção, e no multi-passe muda a direção do movimento várias vezes devido à presença de divisórias nas tampas do coletor (Fig. XII.1).
Os aquecedores executam dois modelos: médio (C) e grande (B).
O consumo de calor para aquecer o ar é determinado pelas fórmulas:
 |
Onde Q"— consumo de calor para aquecimento do ar, kJ/h (kcal/h); Q- o mesmo, W; 0,278 é o fator de conversão de kJ/h para W; G- quantidade de massa de ar aquecido, kg / h, igual a Lp [aqui eu- quantidade volumétrica de ar aquecido, m 3 / h; p é a densidade do ar (a uma temperatura tK), kg/m3]; Com- calor específico do ar, igual a 1 kJ/(kg-K); t k - temperatura do ar após o aquecedor, ° С; t n— temperatura do ar antes do aquecedor de ar, °C.
Para aquecedores do primeiro estágio de aquecimento, a temperatura tn é igual à temperatura do ar externo.
A temperatura do ar externo é considerada igual à temperatura de ventilação calculada (parâmetros climáticos da categoria A) ao projetar ventilação geral projetada para combater o excesso de umidade, calor e gases, cujo MPC é superior a 100 mg / m3. Ao projetar ventilação geral projetada para combater gases cujo MPC seja inferior a 100 mg / m3, bem como ao projetar ventilação de suprimento para compensar o ar removido por exaustores locais, capelas de processo ou sistemas de transporte pneumático, a temperatura do ar externo é considerada igual à temperatura externa tn calculada para o projeto de aquecimento (parâmetros climáticos categoria B).
Numa divisão sem excessos de calor, deve ser fornecido ar de alimentação com uma temperatura igual à temperatura do ar interior t2 para esta divisão. Na presença de excesso de calor, o ar de alimentação é fornecido a uma temperatura reduzida (em 5-8 ° C). Não é recomendado fornecer ar de alimentação com temperatura inferior a 10°C para a sala, mesmo na presença de emissões de calor significativas devido à possibilidade de resfriados. A exceção é o uso de anemóstatos especiais.
A área de superfície necessária para aquecedores de aquecimento Fк m2 é determinada pela fórmula:
Onde Q— consumo de calor para aquecimento do ar, W (kcal/h); Para- coeficiente de transferência de calor do aquecedor, W / (m 2 -K) [kcal / (h-m 2 - ° C)]; t cf.T. — temperatura média refrigerante, 0 С; t r.v. é a temperatura média do ar aquecido que passa pelo aquecedor, °C, igual a (t n + t c)/2.
Se o refrigerante for vapor, então a temperatura média do refrigerante tav.T. é igual à temperatura de saturação na pressão de vapor correspondente.
Para temperatura da água tav.T. é definida como a média aritmética das temperaturas quente e água de retorno:
O fator de segurança 1,1-1,2 leva em consideração a perda de calor para resfriamento do ar nos dutos de ar.
O coeficiente de transferência de calor dos aquecedores K depende do tipo de refrigerante, da velocidade da massa do ar vp através do aquecedor, das dimensões geométricas e características de design aquecedores, a velocidade do movimento da água através dos tubos do aquecedor.
A velocidade de massa é entendida como a massa de ar, kg, passando por 1 m2 da seção viva do aquecedor de ar em 1 s. A velocidade da massa vp, kg/(cm2), é determinada pela fórmula
De acordo com a área da seção aberta fЖ e a superfície de aquecimento FK, o modelo, marca e número de aquecedores são selecionados. Após a escolha dos aquecedores, a velocidade da massa do ar é especificada de acordo com a área real da seção aberta do aquecedor fD deste modelo:
onde A, A 1 , n, n 1 e t- coeficientes e expoentes, dependendo do design do aquecedor
A velocidade do movimento da água nos tubos do aquecedor ω, m/s, é determinada pela fórmula:
onde Q "é o consumo de calor para aquecimento do ar, kJ / h (kcal / h); rp é a densidade da água, igual a 1000 kg / m3, sv é o calor específico da água, igual a 4,19 kJ / (kg- K); fTP - área aberta para passagem de refrigerante, m2, tg - temperatura água quente na linha de alimentação, ° С; t 0 - temperatura da água de retorno, 0С.
A transferência de calor dos aquecedores é afetada pelo esquema de amarrá-los com tubulações. Com um esquema paralelo para conectar tubulações, apenas parte do refrigerante passa por um aquecedor separado e com circuito sequencial através de cada aquecedor passa todo o fluxo do refrigerante.
A resistência dos aquecedores à passagem do ar p, Pa, é expressa pela seguinte fórmula:
onde B e z são o coeficiente e o expoente, que dependem do projeto do aquecedor.
A resistência dos aquecedores localizados em série é igual a:
onde m é o número de aquecedores localizados sucessivamente. O cálculo termina com uma verificação da saída de calor (transferência de calor) dos aquecedores de acordo com a fórmula
onde QK - transferência de calor de aquecedores, W (kcal / h); QK - o mesmo, kJ/h, 3,6 - fator de conversão W para kJ/h FK - área da superfície de aquecimento dos aquecedores, m2, obtida como resultado do cálculo de aquecedores desse tipo; K - coeficiente de transferência de calor dos aquecedores, W/(m2-K) [kcal/(h-m2-°C)]; tav.v - a temperatura média do ar aquecido que passa pelo aquecedor, °C; tab. T é a temperatura média do refrigerante, °C.
Ao selecionar os aquecedores, a margem para a área estimada da superfície de aquecimento é de 15 a 20%, para a resistência à passagem do ar - 10% e para a resistência ao movimento da água - 20%.
