Скільки теплоакумулює буферна ємність? Як провести розрахунок накопиченого тепла?

+++++
03 марта

Кількість тепла необхідного, для того що б нагрівся теплоакумулятор, залежить від виду теплоносія (вода, етилен, гліколь, пропілен гліколь і т. інше), на скільки градусів він нагріється, а також від об'єму буферної ємності.
Адже зрозуміло щоб нагріти чайник об'ємом 3 літри, чи теплоакумулятор 500 літрів — необхідно витратити суттєво різну кількість теплової енергії.

Q буфера = С х (tкінц tпоч) х m; [Дж], [Вт]

с — питома тепло ємність, показує скільки тепла необхідно для нагруву 1 кг теплоносія на 1ºс. Одиниці вимірювання [Дж/(кг°С)], [Вт/(кг°С)];

tпоч — початкова температура рідини в теплоакумуляторі, до початку нагрівання джерелом тепла (твердопаливний котел, електричний тен і т.інше). Одиниці вимірювання [°С]

tкінц — максимальна температура до якої нагріється буферна ємність. Одиниці вимірювання [°С];

m – маса (загальна вага), густина рідини системи опалення, помножено на об'єм. Одиниці вимірювання [кг].

Таблиця 1: Теплоємність та густина рідин.

речовина

теплоємність

густина

Дж/(кг·°С)

Вт/(кг·°С)

кг/м.куб

1

  вода

4187

.1,16314

1000

2

  спирт етиловий

2430

.0,6750

800

3

  гліцерин

2430

.0,6750

1260

4

  олива трансформаторна

2093

.0,5814

2093

5

  олива машинна

2100

.0,5834

890


Наприклад: буферна ємність об'ємом 2000 літрів знаходиться в приміщені 18 градусів, а максимальна температура подачі котла на дрова 85 градусів. Скільки нам необхідно витратити тепла якщо теплоносієм є вода?

2000 л = 2 м.куб приблизно рівне 2000 кг відповідно таблиці №1.

теплоємність води 4187 Дж/(кг·°С)=4,187 кДж/(кг·°С)

отже Qзапуску = 4,187 x (85°С-18°С) x 2000кг = 561058 кДж

561058 Дж х 0,2778 = 155861,9 Вт =1 55,8619 кВт приблизно 156 кВт,

якщо ж одразу перевести питому теплоємність речовини з Джоулів [Дж], які використовують майже у всіх фізичних таблицях у кіло Ватти [кВт], як це зробили ми в таблиці №1, то отримуємо більш спрощену формулу для води:

Qзапуску=1,1634х(85-18)x2000=155895,6 Вт=155,8956 кВт приблизно 156 кВт

Даний розрахунок буде справедливим лише у випадку першого запуску твердопаливного котла, коли рідина в системі опалення кімнатної температури, в подальшому при експлуатації теплоносій не буде охолоджуватись до таких температур, а лише до 45 — 50 °С, а отже різницю початкової та кінцевої температур, необхідно признати максимум 40°С, отже на прикладі теплоакумулятора 2000л:

Q40°С = 1,1634 х 40 °С х 2000л = 46,53 х 2000 л = 93060 Вт = 93 кВт

Якщо теплоносій у вищевказаній системі буде, охолоджуватись до 65°С , як правило це найнижча температура для коректної роботи приладів (радіатор, конвектор, рушникосушка, тепловентилятор) при (- 20°С) на вулиці , тоді - різниця температур зменшиться до 20°С, а отже:

Q 20°С = 1,1634 х 20 °С х 2000л = 23,27 х 2000 л = 46540 Вт = 47 кВт.

З даних розрахунків ми бачимо що:
Q67°С = 1,1634 х 67 °С х 1л = 77,95 х 1 л,
одже 1 л поглине 77,95 Вт = 0,07795 кВт,
а на 1кВт необхідно 1 / 0,0795 = 12,57 л

Q40°С = 1,1634 х 40 °С х 1л = 46,54 х 1 л,
одже 1 л поглине 46,54 Вт = 0,04654 кВт,
відповідно на 1кВт необхідно 1 / 0,04654 = 21,48 л

Q20°С = 1,1634 x 20 °С х 1л = 23,27 х 1 л,
одже 1 поглине 23,27Вт  = 0,02327 кВт
відповідно на 1кВт необхідно 1 / 0,02327 = 42,97 л

Увага потужність твердопаливного котла, електричного тену, теплового насосу, сонячних панелей і т.інше, вказана в кВт/годинах, а отже зверніть увагу на час роботи даних пристроїв!
Наприклад котел на дрова 10 кВт/год, час горіння 5 год — виділить тепло у 50 кВт.
Вище наведені формули, щодо теплоакумуляційної ємності використовуються лише на одному з етапів теплотехнічного розрахунку, так як у них до уваги не беруться теплові втрати споруди та теплові потужності джерел енергії.
Скільки теплоакумулює буферна ємність? Як провести розрахунок накопиченого тепла?
Залиште коментар
І'мя*:
Коментар:

Выберите правильный ответ
21+1


   * — Поля, обов'язкові для заповнення