Онлайн-калькулятор расчета калорифера: мощность и расход теплоносителя

Автор Евгений Апрелев На чтение 5 мин. Просмотров 53.8k.

При конструировании системы воздушного отопления используются уже готовые калориферные установки.

Для правильного подбора необходимого оборудования достаточно знать: необходимую мощность калорифера, который впоследствии будет монтироваться в системе отопления приточной вентиляции, температуру воздуха на его выходе из калориферной установки и расход теплоносителя.

[contents]

Для упрощения производимых расчетов вашему вниманию представлен онлайн-калькулятор расчета основных данных для правильного подбора калорифера.

С помощью него вы сможете рассчитать:

1. Тепловую мощность калорифера кВт. В поля калькулятора следует ввести исходные данные об объеме проходящего через калорифер воздуха, данные о температуре поступаемого на вход воздуха, необходимую температуру воздушного потока на выходе из калорифера.
2. Температуру воздуха на выходе. В соответствующие поля следует ввести исходные данные об объеме нагреваемого воздуха, температуре воздушного потока на входе в установку и полученную при первом расчете тепловую мощность калорифера.
3. Расход теплоносителя. Для этого в поля онлайн-калькулятора следует ввести исходные данные: о тепловой мощности установки, полученные при первом подсчете, о температуре теплоносителя подаваемого на вход в калорифер, и значение температуры на выходе из устройства.

Расчет мощности калорифера

Расчет расхода теплоносителя

Расчета калориферов, в качестве теплоносителя которых используется вода или пар, происходит по определенной методике. Здесь важной составляющей являются не только точные расчеты, но и определенная последовательность действий.

Добавление по теме

Обратите внимание!

Если вы не найдете ответ на свой вопрос в этой статье, то посмотрите вопросы наших читателей. Может быть кто-то уже задавал вопрос, похожий на ваш:

Расчет производительности для нагрева воздуха определенного объема

Определяем массовый расход нагреваемого воздуха

G (кг/ч) = L х р

где:

L — объемное количество нагреваемого воздуха, м.куб/час

p — плотность воздуха при средней температуре (сумму температуры воздуха на входе и выходе из калорифера разделить на два) — таблица показателей плотности представлена выше, кг/м.куб

Определяем расход теплоты для нагревания воздуха

Q (Вт) = G х c х (t кон — t нач)

где:

G — массовый расход воздуха, кг/час с — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг•K), (показатель берется по температуре входящего воздуха из таблицы)
t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С
t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

Вычисление фронтального сечения устройства, требующегося для прохода воздушного потока

Определившись с необходимой тепловой мощностью для обогрева требуемого объема, находим фронтальное сечение для прохода воздуха.

Фронтальное сечение — рабочее внутреннее сечение с теплоотдающими трубками, через которое непосредственно проходят потоки нагнетаемого холодного воздуха.

f (м.кв) = G / v

где:

G — массовый расход воздуха, кг/час
v — массовая скорость воздуха — для оребренных калориферов принимается в диапазоне 3 — 5 (кг/м.кв•с). Допустимые значения — до 7 — 8 кг/м.кв•с

Вычисление значений массовой скорости

Находим действительную массовую скорость для калориферной установки

  V(кг/м.кв•с) = G / f

где:

G — массовый расход воздуха, кг/час
f — площадь действительного фронтального сечения, берущегося в расчет, м.кв

Нормативы на подогрев горячей воды.

Нормативы на подогрев горячей воды, наличие прибора..
К.э.н. В.Г. Семенов, президент НП «Российское теплоснабжение», г. Москва
В процессе разработки «Методических рекомендаций по достижению эталонного состояния систем централизованного теплоснабжения», в НП «Российское теплоснабжение» выполняется анализ возможности учёта в коммерческих расчётах фактического удельного теплосодержания горячей воды.

При подаче горячей воды потребителям по отдельным трубопроводам (непосредственно от теплоисточника или ЦТП, а также в открытых системах теплоснабжения в летний период), наличие прибора учёта на вводе здания сегодня не является гарантией полноты оплаты. В соответствии с решением Верховного суда РФ от 10.08.2017 г. по делу № 305-ЭС17-8232, при применении двухкомпонентных тарифов на горячую воду, компонент на тепловую энергию должен определяться не по показаниям прибора учёта, а по нормативу: «в силу Правила № 354 количество тепловой энергии, использованной на подогрев воды, определяется по установленным в предусмотренном законодательством порядке нормативам расхода тепловой энергии на подогрев воды для целей горячего водоснабжения, независимо от наличия коллективного (общедомового) прибора учёта, которым фиксируется объем тепловой энергии, поступающей в систему горячего водоснабжения МКД».

В отличие от норматива по отоплению, норматив на подогрев горячей воды повсеместно занижен и составляет по разным городам величину от 0,051 до 0,067 Гкал/м³. Фактическое корректное удельное теплопотребление на ГВС, при поддержании циркуляции и температуры горячей воды 60 °С, составляет в среднем от 0,07 до 0,09 Гкал/м³, при ещё больших величинах в малозаселённых домах и домах, в которых жители многих квартир перешли на самостоятельный газовый или электрический нагрев воды.
Текущие значения удельного теплопотребления различаются ещё больше.
В период максимального водоразбора оно приближается к теплосодержанию горячей воды, выливающейся из крана, а ночью, при прекращении водоразбора, стремится к бесконечности.

Прав ли Верховный суд РФ?
Верховный суд, конечно, прав, он опирается на имеющуюся законодательную базу. Отнеся циркуляционные потери по ГВС не к количеству квартир, ванных комнат, полотенцесушителей, м² или м³, а к потреблению горячей воды, авторы действующей законодательной конструкции заставили энергетиков объяснять в судах труднообъяснимое – почему м³ горячей воды должен стоить каждый месяц по-разному.

Тариф на холодную воду стабилен, на тепло – тоже, температура горячей воды не меняется, а стоимость горячей воды летом возрастает до полутора раз из-за снижения объёмов потребления, хотя «по физике» должна снижаться из-за повышения температуры холодной воды.
К этому надо добавить разницу в стоимости горячей воды между МКД. До абсурда эта ситуация дошла в Сочи, где до перехода на одноставочный тариф, стоимость м³ в соседних домах различалась до 10 раз, и зависела от количества отключившихся от централизованного ГВС, количества «резиновых» квартир, не оборудованных водосчётчиками, сходимости балансов по дому, воровства и т.д.

Вот Верховный суд и разъяснил, что коммунальная услуга по ГВС предоставляется непосредственно в водоразборном кране, теплосодержание воды, вытекающей из которого весьма стабильно и составляет при температуре холодной воды 10 °С и горячей 60°С величину близкую к 0,05 Гкал/м³. А затраты тепловой энергии на циркуляцию в действующей редакции Правил № 306 ограничены в нормативе на подогрев при применении расчётного метода максимальным коэффициентом 1,3 от теплосодержания потребляемой воды.
При периодических спонтанных изменениях законодательства проблема небаланса ГВС при приборном учёте, по кругу переводилась на жителей, управляющие компании, теплоснабжающие организации, что приводило к обострённой реакции оказавшихся крайними в текущий момент. Сегодня максимальные проблемы имеют ТСО, закупающие тепловую энергию у сторонних теплоисточников. Рассчитываясь по приборам учёта, от потребителей они имеют только частичную встречную оплату. Другие имеют проблемы по компенсации затрат на топливо. Количество убыточных ТСО по стране исчисляется тысячами.

Рассмотрим варианты решения или ослабления этой проблемы:
Отнесение сверхнормативного расхода тепла на подогрев горячей воды к услуге по отоплению

Гражданский кодекс РФ даёт размытую формулировку об условиях оплаты за энергоресурсы. Статья 544: «Оплата энергии производится за фактически принятое абонентом количество энергии в соответствии с данными учёта энергии, если иное не предусмотрено законом, иными правовыми актами или соглашением сторон».
Верховный суд РФ ограничил платежи за коммунальную услугу по ГВС, основываясь на жилищном законодательстве, рассматривающем в качестве прибора учёта потребления горячей воды квартирный водосчётчик, а в качестве потребителя в МКД – гражданина.
В соответствии с законодательством о теплоснабжении, поставщик тепловой энергии (товара) имеет право на полную её оплату в соответствии с поставленным количеством. Вопрос в том, на какую коммунальную услугу отнести небаланс между объёмом поставленного товара и потреблением его на услугу по ГВС?
Определение коммунальной услуги по горячему водоснабжению в законодательстве отсутствует, но, по здравому смыслу, полотенцесушитель в процессе горячего водоснабжения не участвует. Логично считать его отопительным прибором. В соответствии с ГОСТ Р 51617-2000 (нормативы температуры в помещениях), в ванной комнате должна поддерживаться температура 25 °С, и кроме полотенцесушителя её обеспечивать нечем (хотя температурного графика для полотенцесушителя не существует).
Несколько лет обсуждается тема отнесения сверхнормативного теплопотребления по ГВС на отопление, с вариациями по срокам оплаты. Стоимость горячей воды будет стабильна, а тепловая энергия, реально используемая на подогрев воздуха, будет правильно оплачиваться. При несоблюдении температуры горячей воды или малых теплопотерях в циркуляционном контуре небаланс может быть и отрицательным – со снижением величины платы за отопление.

Вполне разумное решение тормозится в федеральных органах власти из-за боязни превышения предельных индексов роста платежей граждан, хотя рост платежей за услугу отопления будет малозаметным.
Проблема также состоит в необходимости изменения связанных нормативных актов, начиная с перевода сверхнормативного расхода тепла на подогрев в услугу по отоплению, в сегодняшних условиях отсутствия даже термина «циркуляционных потерь».

Это мы с Вами признаём полотенцесушитель отопительным прибором, а юридически он является элементом системы горячего водоснабжения МКД и не относится к системе отопления. При этом площадь ванной комнаты, которую фактически можно признать отапливаемой полотенцесушителем, входит в площадь помещения, используемую при расчёте стоимости коммунальной услуги по отоплению. То есть, законом установлено, что ванная комната, как и все прочие части жилого помещения, отапливаются теплоэнергией, потребляемой именно через систему отопления. Факт дополнительного (или отдельного от остальных частей помещения) отопления ванной комнаты полотенцесушителем законом не признаётся.

Арбитражный суд Архангельской области Решением от 04.02.2016 г. по делу А05-14518/2015 (оставленным в силе Постановлением Арбитражного суда Северо-Западного округа) установил: «Действующим законодательством не предусмотрено взимание отдельной платы за отопление ванной комнаты. Через полотенцесушители
в ванной комнате и стояки оказывается услуга по горячему водоснабжению, циркуляцию в них тепловой энергии нельзя расценивать как способ (прибор) отопления».

Ранее Высший арбитражный суд РФ Определением ВАС РФ от 08. 04.2013 г.
№ ВАС-3202/13 установил: «Разрешая спор, суды исходили из того, что по смыслу статьи 15 Жилищного кодекса Российской Федерации ванные комнаты входят в общую площадь помещений, плата за отопление которых уже включена в плату за отопление помещения в целом».

Несмотря на трудности, необходимо закончить движение в направлении здравого смысла, разработать и принять явно необходимые законодательные изменения. Уже сейчас можно выделить в платёжках не только расход тепловой энергии на подогрев, а, справочно, и величину двух его составляющих – тепловой энергии в горячей воде (расход, умноженный на фактическое теплосодержание горячей воды) и циркуляционного охлаждения. Нормативные документы подобное разъяснение не запрещают.
Таким образом можно показать стабильность тарифов на горячую воду и подготовить людей к объединению платы за отопление и циркуляцию.

Обустройство ИТП
Весьма часто установка в подключённых зданиях бойлеров ГВС оказывается дешевле ремонта и эксплуатации сетей горячей воды. Правила учёта тепловой энергии не требуют для ИТП раздельного учёта тепла, использованного на отопление и на ГВС. Соответственно, в отопительный период горячая вода может рассчитываться по нормативу, а остальное тепло учитывается в услуге отопления.
Поскольку, в соответствии с Жилищным кодексом, ИТП являются безусловно общедолевой собственностью собственников квартир, то и договор горячего водоснабжения по зданиям с ИТП не заключается, что подразумевает полную оплату за поставленное тепло. Проблемой остаётся сбор полных платежей за горячую воду в летний период при прямых расчётах с населением.

Снижение температуры горячей воды
Каждый человек имеет сеть рецепторов температуры в количестве около 10/см², расположенных под поверхностью кожи. Они высылают импульсы в мозг, а частота этих импульсов зависит от текущей температуры кожи и от темпа её изменения. Руки воспринимают температуру 33 °C как нейтральную. Повышение температуры на каждые последующие 7-8 °C приводит к тому, что восприятие изменяется от ощущения воды тёплой, горячей и слишком горячей.
Исследование пользователей воды показывает отличие в оценке её разными людьми. Температура мытья посуды находится в пределах от 35 до 54 °C и в среднем составляет 48 °C. Душ принимают обычно при температуре 31-46 °C, что, в среднем, равно 41 °C. Около 12% от общего количества ожогов вызвано горячей водой из системы ГВС. Наибольшему риску подвержены дети в возрасте от 1 до 3 лет.
Температура горячей воды в местах водоразбора должна соответствовать требованиям СанПиН 2.1.4.1074 и СанПиН 2.1.4.2496 и независимо от применяемой системы теплоснабжения не может быть ниже 60 °С и выше 75 °С. ПП РФ № 354 были приняты допустимые нормы отклонения температурного режима ГВС:

– для ночного времени с 00:00 до 05:00 они соответствуют 5 °С;
– для дневного времени с 05:00 до 00:00 – не более 3 °С.

Но решением Верховного суда РФ от 31.05.2013 г. № АКПИ13-394 этот пункт Приложения № 1 признан недействующим, и, фактически, нормативное разрешение на снижение температуры отсутствует.
Моментальная температура горячей воды непосредственно в точке водоразбора может и отличаться от допустимой, т.к. её измерение регламентируется Методическими указаниями МУК 4.3.2900-11 «Измерение температуры горячей воды систем централизованного горячего водоснабжения» (утв. Роспотребнадзором 12.07.2011 г.). В соответствии с ними «Перед отбором проб горячей воды следует сливать воду до установления постоянной температуры. Время слива воды может составлять до 10 минут в зависимости от состояния распределительной сети и режима расхода горячей воды потребителем».

Для отбора воды должны выбираться не менее четырёх точек: две – в наиболее приближённом месте к вводу сети горячей воды в объект (здание) и две – наиболее отдалённые от него, т.е., если в дальних точках температура горячей воды будет ниже даже 60 °С, а средняя по четырём точкам выше, штрафные санкции применять нельзя.

Снижение температуры горячей воды «по физике» приводит к уменьшению циркуляционных потерь.
Нормативная минимальная температура горячей воды была повышена сразу на 10 градусов после крупной вспышки легионеллёза в г. Верхняя Пышма Свердловской области в 2007 г. В очаге было зарегистрировано 74 случая заболевания, из них 62 случая «болезни легионеров» и 12 случаев лихорадки Понтиак. Согласно данным эпидемиологического расследования, основным фактором передачи возбудителя явился мелкодисперсный аэрозоль, образующийся и вдыхаемый при пользовании бытовыми санитарно-техническими приборами системы ГВС. Необходимо учесть специфику данного случая: ремонтные работы, открытый водоразбор, малые скорости теплоносителя в летнем режиме и его остывание, поставка по одной трубе.

В России «болезнь легионеров», как самостоятельная форма, регистрируется с 1997 г. Показатель заболеваемости составляет 0,01-0,02 случая на 100 тыс. населения (до 27 случаев заболевания в год). Необходимо отметить, что он значительно ниже, чем в странах Евросоюза (1,2 на 100 тыс.) и в США (1,6 на 100 тыс. ).
С 1998 по 2015 гг. в России зарегистрировано всего 340 случаев заболевания. Возможно, что часть случаев «болезни легионеров» регистрируется как пневмония неустановленной этиологии.
Необходимо отметить, что случаи заболевания легионеллёзом регистрируются только в 19 субъектах РФ, в т.ч. в городах Санкт-Петербург и Москва, в Ленинградской, Ростовской, Свердловской, Челябинской, Воронежской, Волгоградской, Ульяновской, Омской областях, в Краснодарском, Ставропольском, Хабаровском и Приморском краях, в Республиках Адыгея, Коми, Мордовия.
На первом этапе изучения возбудителя легионеллёза данный микроорганизм воспринимался как возбудитель особо опасных инфекций, вследствие тяжести течения легионеллёзной пневмонии и наличия достаточно большого количества летальных исходов. Впоследствии Legionella из 2 группы патогенности была переведена в 3 группу. Данное обстоятельство существенно расширило возможности испытательных лабораторий, т.к. ранее ее исследования проводились только в лабораториях, имеющих право на работу с возбудителями инфекционных заболеваний человека 1-2 групп патогенности.
Выяснилось, что бактерии Legionella встречаются во всех естественных водах, во влажных местах, озёрах, реках, морях, грунтовых водах. Условия для их выживания в искусственных сооружениях более благоприятны, чем в естественных. Бактерии активно колонизуют синтетические трубы и резиновые прокладки с образованием так называемых биопленок, в которых они значительно более устойчивы по сравнению с планктонными формами.
В системах очистки водопроводной воды Legionella удаляются не полностью. Таким образом, бактерии в небольшом, неопасном для человека количестве попадают в системы водоснабжения здания. Их концентрация в холодной питьевой воде невелика. Чувствительность этих бактерий к повышенной температуре горячей воды известна. Считается, что Legionella pneumophila (т.е. наиболее нежелательный вид), находится в летаргии при температуре менее 20 °C, размножается наиболее интенсивно в диапазоне температур 37…43 °C и рост численности останавливается при температуре свыше 46 °C. Бактерии живут в течении нескольких часов при температуре размножения, а в водопроводной воде могут сохраняться до года.
Бактерии развиваются особенно быстро в системах ГВС с неотрегулированной циркуляцией. Нарушение циркуляции концевых стояков или зданий приводит к снижению температуры в циркуляционных трубопроводах и обеспечивает рост числа бактерий, оперативно убиваемых только при температуре выше 70 °С.
Требование температуры воды в системе ГВС не менее 50 °C во всех участках невозможно выполнить в местах, где стояки соединяются с водоразборной арматурой (в связи с отсутствием циркуляции в них). Эти участки желательно делать из медных труб – материала, на котором Legionella практически не развивается.
Для развития Legionella, помимо соответствующей температуры, требуется питание. Таким питанием могут быть другие мёртвые микроорганизмы, или живущие в продуктах коррозии.
Заражение системы ГВС может быть временным – в случае, если бактерии появились в одном из элементов системы, например, в распылителе душа, или систематическим – если в системе ГВС существуют места, в которых бактерии постоянно размножаются и откуда они вымываются. В этом случае их концентрация в воде не изменяется даже при интенсивном промывании системы. При случайном заражении замена уплотнителей, промывка и очистка от отложений, а также продуктов коррозии или сильный напор воды, приводят к уменьшению концентрации бактерий.
В трубопроводах Legionella часто существует в виде биоплёнки. Результаты исследования свидетельствуют о том, что деградация модельной биоплёнки начинается при температуре 60 °C, но частично сохраняется её жизнеспособность. Температура 70 °С приводила к гибели биоплёнок легионелл. Необходимо отметить, что используемые за рубежом методы профилактики в системах ГВС основаны на кратковременном нагревании воды до температуры 70-75 °С в ночной период. В большинстве европейских стран и США максимальная температура горячей воды в системе водоснабжения в процессе эксплуатации не превышает 55 °С.
Надо понимать, что применение методов кратковременного повышения температуры до 70-75 °С, хотя и требует весьма совершенной автоматики и контроля процесса, весьма полезно. Когда температура горячей воды составляла 50 °С, автором этой статьи были заказаны исследования циркуляционной воды от нескольких ЦТП. По сравнению с исходной водопроводной водой, в циркуляционной содержание простых бактерий было увеличено в 10 тысяч раз. Было обнаружено множество опасных бактерий, вплоть до туберкулёзной палочки. Реально убить всю эту «гадость» можно только при температурах от 70 °С, но такая температура гораздо более опасна с точки зрения ожоговой безопасности и должна использоваться кратковременно.
Необходимо также отметить опасность температуры в 60 °С при хлорировании водопроводной воды. При нагреве от соединения хлора с природными кислотами, содержащимися в воде, образуется около 600 видов галогенсодержащих соединений, из них ведущие вещества – хлороформ и бромдихлорметан являются канцерогенами. При повышении температуры их концентрация увеличивается в 2-4 раза по сравнению с исходной водопроводной водой. Оба соединения летучи и легко переходят в воздух из горячей воды, а также проникают в организм через неповреждённую кожу. Концентрация хлороформа в воздухе ванной комнаты при заполнении ванны увеличивается в 7 раз.
Высокая температура горячей воды ускоряет коррозию всех трубопроводов, включая оцинкованные, приводит к образованию накипи в трубах и теплообменниках. В некоторых городах, при соответствующем составе воды, после повышения её температуры встречаются даже случаи массового растворения крыльчаток квартирных водосчётчиков.
В России были проведены соответствующие исследования и подготовлены изменения в законодательство, позволяющие внедрять методы кратковременного повышения температуры ГВС со снижением текущей до 50 °С. Но не была проведена предварительная работа со СМИ, и изменения были остановлены из-за популистской компании о росте платежей граждан, хотя объективно платежи должны были снизиться.
Необходимо вновь вернуться к этому вопросу. Выделение в платёжках циркуляционных потерь подвигнет к обсуждению темы их уменьшения через снижение температуры ГВС.

Учёт и регулирование циркуляции горячей воды
Информации, которую собирает общедомовой прибор учёта ГВС, вполне достаточно для балансового разделения тепловой энергии на теплосодержание потребляемой горячей воды и на циркуляционное охлаждение. Если отнести охлаждение потребляемой воды от ввода в дом до водопроводного крана к её теплосодержанию, формула для расчёта циркуляционного охлаждения весьма примитивна:
O_цирк = (Т₁ – Т₂) × М₂, т.е. разность температур (более правильно –
энтальпий) в подающем и циркуляционном трубопроводе, умноженная на массовый расход циркуляции. Программа такого расчёта в ОДПУ не заложена.

Полное циркуляционное охлаждение легче всего измерить ночью во временные интервалы отсутствия водопотребления (несколько интервалов в период с 4 до 4.30 утра). Для таких расчётов некорректно применять среднечасовые, тем более среднесуточные показания датчиков ОДПУ, необходимо использовать мгновенные значения.
В НПРТ выполнен анализ нескольких сотен зданий с системами ГВС путём подключения к общедомовым приборам учёта серийных устройств сбора, обработки и передачи данных (УСПД) с дистанционным подключением их к аналитической системе, сертифицированной в реестре средств измерений.

Типовой график расхода горячей воды и тепловой энергии представлен на рисунке.

Рисунок. Типовой график расхода горячей воды и тепловой энергии.

Первичный график формируется исходя из характеристик здания, системы теплоснабжения и количества жильцов. В дальнейшем происходит ежедневное сравнение его с фактическим потреблением и автоматически формируется электронная модель конкретного здания. При некорректных показаниях расходомеров, термометров, перетоках горячей воды в холодную, опрокидывании циркуляции, махинациях с ОДПУ, форма графика начинает меняться до неузнаваемости, что позволяет идентифицировать нарушения.

Основные выводы, которые можно сделать в результате анализа:
• Циркуляционные расходы повсеместно завышены, обычно, минимум в 2 раза, что приводит к росту потребления тепловой энергии на циркуляцию. Программные методы позволяют оценивать потенциал снижения потребления тепла на циркуляцию при организации её регулирования.
• Объём тепловой энергии, израсходованной на циркуляционное охлаждение, является стабильной величиной. Изменения её (при постоянной температуре подаваемой горячей воды) зависят от температуры воздуха в помещениях и наличии/отсутствии регулирования циркуляции. При перетопах в отопительный сезон и в жаркую погоду летом потребление тепла на циркуляцию снижается.
• Теплопотери с циркуляцией, в пересчёте на одну квартиру, не зависят от количества потребляемой пользователями воды.
• В нормально заселённых зданиях, расход тепла на подогрев горячей воды (вместе с циркуляцией) более 0,08 Гкал/м³ обычно нереален и, чаще всего, определяется погрешностью расходомеров.
• В периоды максимального водоразбора в некоторых, концевых от ЦТП, зданиях наблюдается опрокидывание циркуляции в целом по зданию, или на удалённых стояках. Это приводит к периодическому снижению расхода тепла на циркуляцию.
• Погрешность измерения потребления горячей воды превышает погрешность расходомеров в разы, а чаще – на порядок. При измерениях в момент минимального ночного водопотребления (иногда в этот момент ОДПУ принимает в расчёт отрицательный расход в циркуляционном трубопроводе), которое соответствует нулевому фактическому водопотреблению, определяется разница показаний расходомеров на подающем и циркуляционном трубопроводах. Это, в комплексе с другими методами, позволяет оценить накапливающуюся погрешность и – либо убытки ТСО, либо завышенные платежи потребителей.
• При доведении циркуляционного расхода до проектного многие расходомеры оказываются вне зоны достоверного метрологического интервала.
• Автоматизированный анализ информации от первичных датчиков (расходомеры, термометры) за продолжительный период позволяет определить типовые графики потребления и моментально выявлять некорректность показаний ОДПУ.
• Количество зданий, в которых наблюдаются перетоки холодной воды в горячую, в последние годы существенно снизилось и составляет не более 5%.
• В нормально заселённых зданиях глубокое регулирование циркуляции, установка обратных клапанов и дроссельных шайб на стояках позволяют обеспечить удельный расход тепловой энергии на подогрев горячей воды (вместе с циркуляцией) на уровне ниже 0,7 Гкал/м³ даже при неизолированных стояках (при потреблении порядка 80 л на человека в сутки).
• Величина удельного расхода тепловой энергии на подогрев горячей воды увеличивается по мере всё более экономного её потребления.

Эффективны два способа регулирования циркуляции ГВС, приводящие к снижению удельного теплосодержания:
1. Регулирование циркуляции в зависимости от водопотребления, с практически полным её прекращением в периоды массового водоразбора. Способ весьма эффективен, но при глубоком регулировании требует наладки внутридомовой системы ГВС.
2. Регулирование с помощью серийных регуляторов пропусками. Ограничением метода является время, необходимое для полной циркуляционной прокачки здания; он хорошо подходит для относительно небольших зданий.

Применение двухставочных тарифов
При применении двухставочных тарифов острота рассматриваемой проблемы, как минимум, снижается из-за влияния её только на переменную часть тарифных сборов. Также надо учитывать, что в поселениях, внедривших подобные тарифы, жители квартир, отключившихся от централизованного ГВС, оплачивают ставку за мощность как в стоимости тепловой энергии, так и в стоимости воды (до 60% в совокупном платеже).

Предъявление претензий управляющим компаниям и ТСЖ
В соответствии с ПП РФ № 306, нормативы потребления коммунальных ресурсов в целях содержания общего имущества в МКД не включают расходы коммунальных ресурсов, возникшие в результате нарушения требований технической эксплуатации внутридомовых инженерных систем, Правил пользования жилыми помещениями и Правил содержания общего имущества в многоквартирном доме.

ТСО не могут осуществлять контроль качества эксплуатации МКД. В части ГВС показателем неудовлетворительного качества работы УК и ТСЖ для них является превышение утверждённого норматива расхода тепловой энергии на подогрев 1 м³ горячей воды.

Вышеупомянутым Решением Верховного суда РФ определено, что нельзя выставить платёж управляющей компании за сверхнормативное теплопотребление: «Приведённые законоположения в их системном истолковании в судебной практике рассматриваются как исключающие возложение на управляющую организацию – исполнителя коммунальных услуг в отношениях с ресурсоснабжающими организациями обязанностей по оплате коммунальных ресурсов в большем объёме, чем аналогичные коммунальные ресурсы подлежали бы оплате в случае получения гражданами – пользователями коммунальных услуг указанных ресурсов напрямую от ресурсоснабжающих организаций, минуя посредничество управляющей организации».

Получается, что теплоснабжающая организация поставляет в дом товар, а формально покупатель всего объёма товара отсутствует, в условиях, когда ТСО самостоятельно не в состоянии обеспечить снижение объёма потребления.

В соответствии с ФЗ от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности»:
«Статья 12. Обеспечение энергосбережения и повышения энергетической эффективности в жилищном фонде (…)
4. В целях повышения уровня энергосбережения в жилищном фонде и его энергетической эффективности в перечень требований к содержанию общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме включаются требования о проведении мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности многоквартирного дома (…). Собственники помещений в многоквартирном доме обязаны нести расходы на проведение указанных мероприятий.
8. В отопительный сезон лицо, ответственное за содержание многоквартирного дома, обязано проводить действия, направленные на регулирование расхода тепловой энергии в многоквартирном доме в целях её сбережения…».

Правила содержания общего имущества в многоквартирном доме, утверждённые ПП РФ 13.08.2006 г. № 491 включают в себя п. 11 Содержание общего имущества (…): «и) проведение обязательных в отношении общего имущества мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, включённых в утверждённый в установленном законодательством Российской Федерации порядке перечень мероприятий».
Минстрой России, в соответствии с «Принципами формирования органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации перечня мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в отношении общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме» (утв. ПП РФ № 646 от 23.08.2010 г.), выпустило свой приказ № 98/пр от 05.02.2017 г. «Об утверждении примерных форм перечня мероприятий, проведение которых в большей степени способствует энергосбережению и повышению эффективности использования энергетических ресурсов в многоквартирном доме».

В примерный перечень вошли: «Система отопления и горячего водоснабжения
15. Теплоизоляция внутридомовых инженерных сетей теплоснабжения и горячего водоснабжения в подвале и (или) на чердаке. Источник финансирования – плата за содержание жилого помещения;
17. Теплоизоляция внутридомовых трубопроводов системы ГВС. Источник финансирования – плата за содержание жилого помещения».
На основании вышеизложенного существуют юридические основания для предъявления управляющим компаниям компенсации ущерба, причинённого их бездействием. Применение подобных мер воздействия должно подвигнуть исполнителей коммунальных услуг к реализации мер по регулированию циркуляции горячей воды и теплоизоляции стояков.

Переход к расчёту норматива расхода тепловой энергии по методу аналогов
В ПП РФ № 306 метод аналогов рассматривается как основной. Расчётный метод может применяться при отсутствии информации для применения метода аналогов, что используют органы регулирования для отказа в использовании последнего. Их тоже можно понять, они обязаны обеспечивать соблюдение индекса роста платежей граждан.
Но и игнорировать реальное потребление им теперь не так-то просто. Принципиальным является Апелляционное определение Верховного Суда РФ от 29.03.2018 г.
№ 48-АПГ18-3. Оно непосредственно не касается норматива на подогрев горячей воды, но создаёт условия для перехода к реальному применению метода аналогов.

«Дело по административному исковому заявлению Откупщикова Александра Александровича, Ратникова Владимира Викторовича о признании недействующими постановлений Министерства тарифного регулирования и энергетики Челябинской области от 28 декабря 2016 г. № 66/1 «Об утверждении нормативов потребления коммунальной услуги по холодному водоснабжению и нормативов потребления коммунальной услуги по горячему водоснабжению или нормативов потребления горячей воды в жилых помещениях, применяемых на территории Челябинской области».
В соответствии с ч. 1 ст. 157 ЖК РФ размер платы за коммунальные услуги рассчитывается, исходя из объёма потребляемых коммунальных услуг, определяемого по показаниям приборов учёта, а при их отсутствии исходя из нормативов потребления коммунальных услуг (в т.ч. нормативов накопления твёрдых коммунальных отходов), утверждаемых органами государственной власти субъектов Российской Федерации в порядке, установленном Правительством РФ.
В соответствии с пунктами 10, 13, 19 Правил № 306 нормативы потребления устанавливаются в отношении коммунальных услуг, предоставляемых в жилых помещениях, а также коммунальных услуг, предоставляемых на общедомовые нужды: по каждому виду предоставляемых коммунальных услуг, которые определяются степенью благоустройства многоквартирного дома или жилого дома с применением метода аналогов или расчётного метода с использованием формул согласно приложению № 1 к Правилам № 306.

Метод аналогов применяется при наличии сведений, полученных в результате измерений объёма (количества) потребления коммунальных услуг приборами учёта, установленными в многоквартирных домах или жилых домах с аналогичными конструктивными и техническими параметрами, степенью благоустройства многоквартирного дома или жилого дома и климатическими условиями. Количество измерений должно отвечать условиям представительности выборки. Представительность выборки определяется необходимым количеством многоквартирных домов или жилых домов, на основании данных о расходах коммунальных ресурсов по приборам учёта в которых можно определять нормативы потребления коммунальных услуг в жилых помещениях и нормативы потребления коммунальных услуг на общедомовые нужды в отношении всех многоквартирных домов или жилых домов с аналогичными конструктивными и техническими параметрами, степенью благоустройства многоквартирного дома или жилого дома и климатическими условиями (пункт 21 Правил № 306).

Расчётный метод используется в случае невозможности применения метода аналогов по причине отсутствия или недостаточности данных приборного учёта потребления коммунальных услуг в многоквартирных домах или жилых домах, отвечающих условиям представительности выборки для проведения необходимых измерений (пункт 22 Правил № 306).
Пунктом 3 Правил № 306 (здесь и далее в редакции, действовавшей на дату принятия Постановления № 66/1) определено, что нормативы потребления коммунальных услуг утверждаются органами государственной власти субъектов РФ, уполномоченными в порядке, предусмотренном нормативными правовыми актами субъектов РФ.
Удовлетворяя административное исковое заявление, суд пришел к обоснованному выводу, что административным ответчиком не представлено достаточных доказательств, подтверждающих невозможность применения метода аналогов для расчёта нормативов потребления коммунальных услуг по холодному водоснабжению и горячему водоснабжению для категории жилых помещений – многоквартирные и жилые дома с централизованным холодным и горячим водоснабжением, водоотведением, оборудованные унитазами, раковинами, мойками, ваннами длиной 1650-1700 мм с душем.
Как следует из представленного административным ответчиком в суд первой инстанции отзыва и его апелляционной жалобы, по указанной категории жилых помещений возможность установки нормативов методом аналогов имелась.
Доводы апелляционных жалоб о необходимости при установлении в рамках одного норматива потребления коммунальной услуги применения единого метода для всех категорий многоквартирных домов подлежат отклонению, как основанные на ошибочном толковании закона.
Как правильно указано в решении, пункты 11, 19 Правил № 306 не содержат прямого запрета на использование метода аналогов в отношении тех категорий потребителей, для которых его применение является возможным, при невозможности его использования в части иных категорий потребителей.
Применение метода аналогов и расчётного метода по разным категориям домов по одной коммунальной услуге допустимо в силу того, что Правилами № 306 запрет на это не установлен, а п. 16 Правил № 306 в качестве основания для изменения нормативов потребления коммунальных услуг предусматривает получение уполномоченным органом соответствующих сведений, необходимых для применения метода аналогов, в случае, если действующий норматив был установлен расчётным методом.

Что будет дальше
Метод аналогов

Cколько гигакалорий надо на подогрев воды?

Сергей Нехай, директор филиала «Единый расчётно-справочный центр г. Минска»:

─ Порядок расчетов платы за жилищно-коммунальные услуги регламентируется Жилищным кодексом и Положением о порядке расчетов и внесения платы за коммунальные услуги и пользование жилыми помещениями государственного жилищного фонда, утвержденным постановлением Совета Министров от 12 июня 2014 года № 571 «Об утверждении Положения о порядке расчетов и внесения платы за жилищно-коммунальные услуги и платы за пользование жилыми помещениями государственного жилищного фонда, внесении изменений и дополнений в постановления Совета Министров Республики Беларусь и признании утратившими силу постановлений Совета Министров Республики Беларусь и их структурных элементов».

Согласно пункту 37 Положения плата за услуги горячего водоснабжения осуществляется плательщиками на основе стоимости подогрева воды, рассчитанной исполнителем исходя из тарифа на тепловую энергию для нужд отопления и горячего водоснабжения (за 1 Гкал тепловой энергии либо иную единицу тепловой энергии, установленную законодательством), и количества тепловой энергии, израсходованной на подогрев воды, определяемого:

при наличии в многоквартирном доме прибора группового учета расхода тепловой энергии на подогрев воды — по показаниям счетчика с последующим распределением пропорционально объемами потребления горячей воды по каждому плательщику и на внутрихозяйственные нужды по обслуживанию дома;

при наличии в многоквартирном доме прибора группового учета, обеспечивающего общий учет количества тепловой энергии на отопление и подогрев воды, — в отопительном периоде в соответствии с порядком определения количества тепловой энергии на подогрев 1 куб. метра воды и отопление 1 кв. метра общей площади жилых помещений дома согласно приложению, в межотопительном периоде — в порядке, установленном в абзаце втором настоящей части;

при отсутствии в доме прибора группового счетчика — исходя из объемов потребления горячей воды каждым плательщиком и на внутрихозяйственные нужды по обслуживанию дома и норматива потребления тепловой энергии на подогрев 1 кубометра воды.

Объемы потребления горячей воды определяются на основании показаний приборов индивидуального учета, установленных в жилых или нежилых помещениях, а при их отсутствии — исходя из норм потребления горячей воды, установленных местными исполнительными и распорядительными органами.

Ваш дом оснащен прибором группового учета расхода тепловой энергии на подогрев воды.

Таким образом, начисление платы за услуги горячего водоснабжения по вашему дому производится исходя из фактического количества потребленной тепловой энергии, определенным по показаниям прибора группового учета, и исходя из объемов потребленной населением горячей воды (за исключением случаев, когда прибор учета был неисправен или сдан на плановую (внеплановую) метрологическую поверку).

Решением Мингорисполкома от 13 ноября 2016 года № 3030 «Об установлении средних нормативов потребления тепловой энергии» установлен средний норматив потребления тепловой энергии по жилым домам, не оборудованным приборами группового учета расхода тепловой энергии, на подогрев 1 кубометра воды на период с 1 сентября 2016 года по 31 августа 2017 года в размере 0,0759 Гкал/1 кубометр.

С 01 ноября 2016 года начисление платы за коммунальные и другие услуги осуществляется с использованием единой общереспубликанской информационной системы по учету, расчету и начислению платы за жилищно-коммунальные услуги и платы за пользование жилым помещением АИС «Расчет — ЖКУ».

Посредством программы АИС «Расчет — ЖКУ» с 01 ноября 2016 года по 31 января 2017 года информация о расходе холодной и горячей воды жилого дома в разделе «Общедомовой расход» в извещении не отражалась.

По данному вопросу было направлено предложение о внесении корректировки в извещение владельцу программы АИС «Расчет — ЖКУ» ОАО «Небанковская кредитно — финансовая организация «Единое расчетное и информационное пространство».

В настоящее время произведена корректировка в программе АИС «Расчет — ЖКУ». В извещении за февраль 2017 года раздел «Информация по жилому дому» соответствует форме, утвержденной постановлением Министерства жилищно-коммунального хозяйства от 29 августа 2014 года № 17 «Об установлении формы извещения о размере платы за жилищно-коммунальные услуги и платы за пользование жилым помещением».

Приносим Вам свои извинения за доставленные неудобства.

Вас затопили соседи? Обсчитали в магазине? Необоснованно оштрафовали? Вы затрудняетесь в решении повседневных проблем в сфере ЖКХ, торговли, транспорта? Не находите общего языка с администрацией района, ГАИ, банком или турфирмой?

Присылайте нам ваши вопросы и жалобы.

Заметили ошибку? Пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

3. 1.3.2 Расход теплоты на нагрев:

Q_нагр= G_нач с_нач (t_кон-t_нач) (10)

где G_нач – производительность по разбавленному раствору

с_нач – удельная теплоёмкость раствора при t_нач и начальной концентрации Х_нач , Дж/(кг К) (Приложение 2, п.3)

с_нач=3964 Дж/(кг К)

Q_нагр= 1.67 3964 (102.6-86)=425779 Вт

3. Расход теплоты на испарение:

Q_исп=W×r (11)

где i_вт.п – удельная энтальпия вторичного пара на выходе из аппарата при температуре t₁, из таблицы / 2, табл.LVI /, кДж/кг;

с_в – удельная теплоёмкость воды при t_кон, (Приложение 2, п. 3) Дж/(кг К)

Q_исп=1.2 · 2172000=2606400 Вт

Q=1.09·(2606400+109890)=2960756.1 Вт

Потери тепла 9٪

Gгп=2960756/2172000=1.36 кг/с

3.1.4. Расчёт поверхности теплообмена выпарного аппарата.

Для расчёта поверхности теплообмена выпарного аппарата запишем уравнение теплопередачи:

Q=K F Dt_{полезн.} (12)

где К – коэффициент теплопередачи Вт/(м² К)

F – площадь поверхности теплообмена, м²;

Коэффициент теплопередачи К найдем из выражения:

(13)

где a_кип – коэффициент теплоотдачи кипящего раствора, Вт/(м² К)

a_конд — коэффициент теплоотдачи конденсирующегося пара, Вт/(м² К)

∑r_ст – сумма термических сопротивлений всех слоёв, из которых состоит стенка, включая слои загрязнений, (м² К)/Вт

Для расчётов коэффициент теплоотдачи a_конд, a_кип воспользуемся методом итераций.

Примем температуру наружной стенки трубы t_ст1 равной:

t_ст1=t_{конд.гр.п}-3.5

t_ст1=122.768-3.5=119.268 °С

При конденсации греющего пара на пучке вертикальных труб, выражение для коэффициента теплоотдачи имеет следующий вид / 2, формула 4.52(а) /:

(14)

где Н – высота труб, м

Dt – разность температур конденсаций греющего пара t_{конд.гр.п.} и температуры стенки t₁, с;

Значение функции Аt найдём при температуре t_{конд.гр.п.} / 2, табл. 4.6 /

At=7265

Dt = t_{конд.гр.п..}— t_ст1 (15)

Dt =122.768-119.268=2 °С

Н=Н_тр=5 м

аконд= 8412· √(216.8)=6195 Вт/ мК

Количество теплоты q₁, передаваемое от конденсирующегося пара к стеке, найдём по формуле:

q₁=a_конд(t_{конд. гр.п..}— t_ст1) (16)

q₁=6195·6.8=42126Вт

Так как процесс теплопередачи является установившемся, то количество теплоты q₁ равно количеству теплоты q_ст, которое передаётся от наружной стенки трубы с температурой t_ст1 к внутренней, с температурой t_ст2.

(17)

Суммарное термическое сопротивление стенки найдём по формуле:

(18)

где d — толщина стенки трубы, м;

l_ст — коэффициент теплопроводности трубы, Вт/(м К)

r_загр1, r_загр2 – термическое сопротивление слоев загрязнения с наружной и внутренней сторон стенки соответственно, м² К/Вт

Определим значения величин r_загр1, r_загр2 / 2, табл. ХХХI /

r_загр1=1/5800=1.724 10^-4 м² К/Вт

r_загр2=1/2400=4.167 10^-4 м² К/Вт

Коэффициент теплопроводности l_ст для нержавеющей стали равен:

l_ст=17. 5 Вт/(м К)

Толщину стенки трубы примем:

d=0.002 м

м² К/Вт

Температуру t_ст2найдём из формулы(17)

t_ст2=t_ст1-q₁ ∑r_ст

t_ст2=119,268-2.423 10⁴ 7.034 10^-4=102.224 °С

Коэффициент теплоотдачи кипящего раствора / 2, формула 4.62 /

(19)

где b – безразмерная функция;

n — кинематическая вязкость раствора, м²/с

s — поверхностное натяжение раствора Н/м

DТ_кип – разность температур t_ст2 и температуры кипения раствора

t_кип, К;

Значение безразмерной функции b / 2,формула 4.62 а /:

(20)

где r_п – плотность пара, кг/м³;

Плотность раствора r_р рассчитываем при температуре кипения t_кип и конечной концентрации х_кон (Приложение 2, п. 1):

r_р=1180 кг/м³

Плотность пара r_п найдём при температуре кипения t_кип / 2, табл. LVI /

r_п=0.467 кг/м³

Кинематическая вязкость раствора n:

n=m_р/r_р (21)

где m_р – динамическая вязкость раствора, Па с

Динамическая вязкость раствора при температуре t_кип (Приложение 2, п. 2):

m_р=3.635 10^-4 Па с

n=3.635 10^-4/1.013 10³ =3.589 10^-7 м²/с

Поверхностное натяжение s при температуре t_кип / 2, табл XXIV /

s=62.25 10^-3 Н/м

Коэффициент теплопроводности l для раствора при t_кип и х_кон (Приложение 2, п.4), Вт/(м К):

l=0.673 Вт/(м^2.К)

Вт/м² К

Количество теплоты q₂, передаваемое от внутренней стенки к раствору:

q₂=a_кип (t_ст2— t_кип) (22)

q₂=5536 7. 4=40966 Вт

Определим значение выражения:

Е=|q₁-q₂|/min(q₁,q₂), если Е<0.05 то расчёт коэффициентов теплоотдачи выполнен верно.

Е=(42126 — 40966)/ 40966=0.03

Тогда:

Крас=1/(1/6195+1/5536+0.000287)=1590 Вт/(м² К)

(23)

Fрасч= 2960756/1590·26.2=71м²

3. Выбор выпарного аппарата по каталогу.

Произведём выбор аппарата по каталогу / 3,приложение 4.2 /. Для этого найденную площадь поверхности теплообмена следует увеличить на 10-20 %, для обеспечения запаса производительности.

F_в.п.=1.2 F

F_в.п.=1.2 71=85.5 м²

где F_в.п. – площадь выпарного аппарата с учётом запаса производительности, м²;

Выберем выпарной аппарат с естественной циркуляцией, кипением в трубах и вынесенной греющей камерой Наиболее подходящим вариантом данного аппарата является аппарат с площадью теплопередачи 100 м²;

Таблица 1. Основные размеры выпарного аппарата (по ГОСТ 1198781)

F, м2	D, мм не менее	D1, мм не более	D2, мм не более	Н, мм Не более	М, кг не более
l= 4000 мм
100	1000	1800	600	13000	8500

F – номинальная поверхность теплообмена;

D – диаметр греющей камеры;

D₁ – диаметр сепаратора;

D₂ – диаметр циркуляционной трубы;

Н – высота аппарата;

М – масса аппарата;

Вода — теплота испарения

(скрытая) теплота испарения (∆H _vap ), также известная как энтальпия парообразования или испарения, представляет собой количество энергии (энтальпии), которое необходимо добавить к жидкому веществу. , С по преобразуют заданное количество вещества в газ .

Энтальпия парообразования является функцией давления, при котором происходит это преобразование. Теплота испарения уменьшается с увеличением температуры и полностью исчезает в определенной точке, называемой критической температурой (Критическая температура для воды: 373.946 ° C или 705,103 ° F, критическое давление: 220,6 бар = 22,06 МПа = 3200 фунтов на кв. Дюйм).

Онлайн-калькулятор теплоты испарения воды

Калькулятор, представленный ниже, можно использовать для расчета теплоты парообразования жидкой воды при давлении пара при заданных температурах.
Выходное тепло выражается в кДж / моль, кДж / кг, кВт · ч / кг, кал / г, британских тепловых единиц (IT) / моль и британских тепловых единиц (IT) / фунт _м .

Примечание! Температура должна быть в пределах 0–370 ° C, 32–700 ° F, 273–645 K и 492–1160 ° R, чтобы получить допустимые значения.

Давление пара — см. В таблицах ниже.

См. Вода и тяжелая вода — термодинамические свойства.
См. Также Точки кипения воды при высоком давлении, Точки кипения при вакуумном давлении, Плотность, удельный вес и коэффициент теплового расширения, Динамическая и кинематическая вязкость, Энтальпия и энтропия, Константа ионизации, pK _w , нормальной и тяжелой воды, Точки плавления при высоком давлении, давлении насыщения, удельном весе, удельной теплоемкости (теплоемкости) и удельном объеме для онлайн-калькуляторов, а также аналогичных рисунков и таблиц, как показано ниже.

Теплота испарения жидкой воды при давлении насыщения при температурах от 0 до 374 ° C:

Температура	Давление пара	Теплота испарения, ∆Hvap
[° C]	[кПа] [100 * бар]	[Дж / моль]	[кДж / кг]	[Wh / кг]	[британские тепловые единицы (IT) / фунт м ]
0.01	0,61165	45054	2500,9	694,69	1075,2
2	0,70599	44970	2496,2	693,39	1073,2
4						692,06	1071,1
10	1,2282	44627	2477,2	688,11	1065.0
14	1,5990	44456	2467,7	685,47	1060,9
18	2,0647	44287	2458,3	682,86	1056.9		44200	2453,5	681,53	1054,8
25	3,1699	43988	2441,7	678.25	1049,7
30	4,2470	43774	2429,8	674,94	1044,6
34	5,3251	43602	2420,3	672,31		1040	7,3849	43345	2406,0	668,33	1034,4
44	9,1124	43172	2396.4	665,67	1030,3
50	12,352	42911	2381,9	661,64	1024,0
54	15,022 1047	42738	2372,9		42738	2372,9			60	19,946	42475	2357,7	654,92	1013,6 ​​
70	31,201	42030	2333.0	648,06	1003,0
80	47,414	41579	2308,0	641,11	992,26
90	70,182	41120	2282,5				2282,5			96	87,771	40839	2266,9	629,69	974,59
100	101,42	40650	2256.4	626,78	970,08
110	143,38	40167	2229,6	619,33	958,56
120	198,67	39671	2202,146				140	361,54	38630	2144,3	595,64	921,88
160	618.23	37508	2082,0	578,33	895,10
180	1002,8	36286	2014,2	559,50	865,95
200	1554,9		1	1954,9		833,92
220	2319,6	33462	1857,4	515,94	798,54
240	3346.9	31804	1765,4	490,39	758,99
260	4692,3	29934	1661,6	461,56	714,36
280	64167,647		277648			663,37
300	8587,9	25304	1404,6	390,17	603,87
320	11284	22310	1238.4	344,00	532,42
340	14601	18507	1027,3	285,36 ​​	441,66
360	18666	12967	719,8		12967	719,8			373,946	22064	0	0,0	0,0	0,0

Теплота испарения жидкой воды при давлении насыщения при температурах от 0 до 705 ° F:

Температура	Давление пара	Теплота испарения, ∆Hvap
[° F]	[psi]	[BTU (IT) / моль]	[ Британские тепловые единицы (IT) / фунт м ]	[кал / г]	[кДж / кг]
32.2	0,0891	42,70	1075,2	597,33	2500,9
40	0,1219	42,52	1070,7	594,82	2490,4
50		1090,4
	50			591,67	2477,2
60	0,2564	42,07	1059,4	588,54	2464.1
70	0,3632	41,85	1053,7	585,39	2450,9
80	0,5073	41,62	1048,0	582,25	2437,7
			41,40	1042,4	579,09	2424,5
100	0,9506	41,17	1036,7	575.92	2411,3
110	1,277	40,95	1030,9	572,74	2398,0
120	1,695	40,72	1025,2	569,55
2,226	40,49	1019,4	566,34	2371,2
140	2,893	40,26	1013.6	563,13	2357,7
150	3,723	40,02	1007,7	559,86	2344,0
160	4,747	39,79	1001,8	556,58
170	6.000	39,55	995,87	553,26	2316,4
180	7,519	39.31	989,85	549,92	2302,4
190	9,350	39,07	983,76	546,54	2288,2
200	11,54	38,83		9,54	38,83
210	14,14	38,58	971,35	539,64	2259,4
212	14.71	38,53	970,08	538,93	2256,4
220	17,20	38,33	965,02	536,12	2244,6
240	24,99	37,81		2214,5
260	35,45	37,28	938,64	521,46	2183,3
280	49.22	36,73	924,71	513,73	2150,9
300	66,6	36,15	910,21	505,67	2117,1
350	135	34,59		135,947	34,59		2025,9
400	247	32,82	826,41	459,12	1922,2
450	422	30.78	774,93	430,51	1802,5
500	680	28,37	714,36	396,87	1661,6
550	1044	25,48 9006 47	35,48
600	1541	21,93	552,09	306,72	1284,2
625	1849	19.41	488,64	271,46	1136,6
650	2205	16,95	426,81	237,11	992,8
675	2615	13,47	789 449 334
705,103	3196	0,00	0,00	0,00	0,0

Удельная теплота и скрытая теплота

Удельная теплота и скрытая теплота

• Удельная теплоемкость: = энергия, необходимая для изменения единицы массы материала на 1 ° C.Единицы: энергия на единицу массы на градус.
• Скрытая теплота = энергия, необходимая для изменения состояния (газ, жидкость, твердое тело) единицы массы материала. Единицы: энергия на единицу массы.

И удельная теплоемкость, и скрытая теплота являются свойствами данного материала. Другими словами, каждый раз, когда материал нагревается / охлаждается, независимо от того, насколько быстро и каким процессом нагрева, передается одно и то же количество тепла для достижения одного и того же состояния.

Изменение энергии вещества:

Для повышения / понижения его температуры:
DE = C _p M DT

Чтобы изменить его состояние:
DE = LM

где
DE = изменение энергии
DT = изменение температуры
M = масса
C _p = удельная теплоемкость
L = скрытая теплота

Энергия должна быть добавлена

• для повышения температуры
• , чтобы расплавить
  
• , чтобы испарить

Энергия высвобождается, когда вещество

Единицы энергии:

• эрг (1 эрг = 1 г см ² с ^-2 )
• Дж (1 Дж = 1 кг · м ² с ^-2 = 10 ⁷ эрг)
• калорий (1 кКал. = 4.184 Дж)

Суммарная энергия для повышения температуры 1,0 кг воды с 10 ° C до 110 ° C

C _p ^вода = 4,2 x 10 ³ Дж кг ^-1 ° C ^-1
C _p ^пар = 2,0 x 10 ³ Дж кг ^-1 ° C ^-1
л _{испарение} = 2,3 x 10 ⁶ Дж кг ^-1
M = 1 кг

DE = энергия для нагрева воды до точки кипения +
энергия для изменения состояния +
энергия для повышения температуры пара
= C _p ^вода MDT + L _{испарение} млн + C _p ^пар MDT
= (4.2 x 10 ³ Дж кг ^-1 ° C ^-1 ) (1 кг) (90 ° C) + (2,3 x 10 ⁶ Дж кг ^-1 ) (1 кг) + (2,0 x 10 ³ Дж кг-1 ° C ^-1 ) (1 кг) (10 ° C)

= 2,7 x 10 ⁶ Дж

Общая энергия, выделяемая в срединно-океанических хребтах образование новой океанической коры

C _p ^{базальт} = 1,4 x 10 ³ Дж кг ^-1 ° C ^-1
C _p ^магма = 1.0 x 10 ³ Дж кг ^-1 ° C ^-1
L _{плавление} = 4,0 x 10 ⁵ Дж кг ^-1
Температура магмы в момент извержения = 1300 ° C
Температура плавления 1200 ° C
Температура морской воды = 0 ° C
Длина гребня = 60 000 км = 6 x 10 ⁷ м
Толщина земной коры = 5 км = 5 x 10 ³ м
Средняя скорость растекания 2 см в год ^-1 = 2 x 10 ^-2 м год ^-1
Плотность базальта 3 x 10 ³ кг м ^-3

1.Масса застывшей магмы (в год) = объем x плотность
= длина хребта x толщина коры * скорость распространения * плотность
= (6 x 10 ⁷ м) (5 x 10 ³ м) (2 x 10 ^{— 2} мес ^-1 ) (3 x 10 ³ кг м ^-3 )
= 2 x 10 ¹³ кг год ^-1

2. DE = энергия для затвердевания и охлаждения коры (в год)
= энергия для охлаждения магмы до точки плавления +
энергия для затвердевания магмы +
энергия для охлаждения базальта до температуры воды океана

DE = C _p ^магма MDT +
L ^{_{плавление}} M +
C _p ^{базальт} MDT
= (1.0 x 10 ³ Дж кг ^-1 ° C ^-1 ) (2 x 10 ¹³ кг) (100 ° C) +
(4,0 x 10 ⁵ Дж кг ^-1 ) ( 2 x 10 ¹³ кг) +
(1,4 x 10 ³ Дж кг ^-1 ° C ^-1 ) (2 x 10 ¹³ кг) (1200 ° C)
= 2 x 10 ¹⁸ J + 8 x 10 ¹⁸ J + 3 x 10 ¹⁹ J

= (4 x 10 ¹⁹ Дж) (10 ⁷ эрг / Дж) = 4 x 10 ²⁶ эрг

Расчет тепла.Удельная теплоемкость Количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры 1 мл вещества на 1 ° C Для воды удельная теплоемкость составляет 4,19 Дж / г ° C,

Презентация на тему: «Расчет тепла. Удельная теплоемкость. Количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры 1 мл вещества на 1 ° C. Для воды удельная теплоемкость составляет 4,19 Дж / г ° C», — стенограмма презентации:

1 Расчет тепла

2 Удельная теплоемкость Количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры 1 мл вещества на 1 ° C. Для воды удельная теплоемкость равна 4.19 Дж / г ° C, но оно разное для разных веществ. Требуется 4,19 Дж, чтобы повысить температуру 1 г воды на 1 ° C. Каждое вещество имеет разную удельную теплоемкость.

3 Таблица удельной теплоемкости

4 Расчет тепла, когда вещество находится в одной фазе Тепло, выделяемое или поглощаемое, можно рассчитать, умножив три фактора Тепло = удельная теплоемкость x масса x изменение температуры q = c x m x Δt

5 Практика Удельная теплоемкость воды 4.19 Дж / г C. Сколько тепла необходимо, чтобы нагреть 350 г воды с 25  C до 75  C? Если для повышения температуры куска металлической меди весом 20 г с 25 C до 48  C требуется 178 Дж тепла, какова удельная теплоемкость меди?

6 Тепло и фазовое изменение (испарение) Теплота парообразования ( H vao) энергия, необходимая для превращения одного грамма вещества из жидкости в газ. Для воды 2260 Дж / г Q =  H vao m

7 Практика Теплота испарения воды составляет 2260 Дж / г.Сколько тепла нужно подвести, чтобы испарилось 50 г воды? Сколько тепла требуется для испарения 150 г вещества при его температуре кипения, если у него  H vap = 987 Дж / г?

8 Энергия и изменение фазы Теплота плавления ( H fus) энергия, необходимая для превращения одного грамма вещества из твердого в жидкое. Для воды 340 Дж / г Q =  H фус м

9 Примеры Теплота плавления льда при 0 ° C составляет 340 Дж / г.Сколько тепла нужно, чтобы превратить 75 г льда при 0 ° C в жидкость при той же температуре? Теплота плавления воды при 0 ° C составляет 340 Дж / г. Сколько тепла выделяется, когда 250 г воды превращаются в лед при 0 ° C?

11 Практика Сколько тепла необходимо, чтобы превратить 100 г воды при 50  C в пар при 120 C? Удельная теплоемкость воды составляет 4,19 Дж / г C, удельная теплота пара 1,7 Дж / г C, а теплота испарения воды составляет 2260 Дж / г.Сколько тепла должно выделяться от 50 г воды при 25  C до льда при -10  C? Удельная теплоемкость воды составляет 4,19 Дж / г C, удельная теплоемкость льда составляет 2,1 Дж / г C, а теплота плавления воды составляет 340 Дж / г.

Что произойдет, если выпить слишком много воды?

Для правильного функционирования каждой клетке тела требуется вода. Однако чрезмерное употребление алкоголя может привести к отравлению водой и серьезным последствиям для здоровья.

Трудно случайно выпить слишком много воды, но это может произойти, обычно в результате чрезмерного увлажнения во время спортивных мероприятий или интенсивных тренировок.

Симптомы водной интоксикации являются общими — они могут включать спутанность сознания, дезориентацию, тошноту и рвоту.

В редких случаях водная интоксикация может вызвать отек мозга и привести к летальному исходу.

В этой статье описаны симптомы, причины и последствия водной интоксикации. Также учитывается, сколько воды человек должен пить каждый день.

Поделиться на PinterestЧеловек может испытать отравление водой, если выпьет слишком много воды.

Водное отравление, также известное как отравление водой, представляет собой нарушение функции мозга, вызванное употреблением слишком большого количества воды.

Это увеличивает количество воды в крови. Это может привести к разбавлению электролитов, особенно натрия, в крови.

Если уровень натрия опускается ниже 135 миллимолей на литр (ммоль / л), врачи называют проблему гипонатриемией.

Натрий помогает поддерживать баланс жидкостей внутри и вне клеток. Когда уровень натрия падает из-за чрезмерного потребления воды, жидкости перемещаются снаружи внутрь клеток, вызывая их набухание.

Когда это происходит с клетками мозга, это может быть опасно и даже опасно для жизни.

Итог : Водное опьянение возникает в результате употребления слишком большого количества воды. Избыток воды разбавляет натрий в крови и заставляет жидкости перемещаться внутри клеток, вызывая их набухание.

Когда человек потребляет чрезмерное количество воды и клетки его мозга начинают набухать, давление внутри его черепа увеличивается. Это вызывает первые симптомы водной интоксикации, которые включают:

Тяжелые случаи водной интоксикации могут вызывать более серьезные симптомы, такие как:

Накопление жидкости в головном мозге называется отеком мозга.Это может повлиять на ствол мозга и вызвать дисфункцию центральной нервной системы.

В тяжелых случаях водная интоксикация может вызвать судороги, повреждение мозга, кому и даже смерть.

Итог : Чрезмерное употребление воды может повысить давление внутри черепа. Это может вызвать различные симптомы и в тяжелых случаях привести к летальному исходу.

Отравление водой встречается редко, и очень трудно случайно выпить слишком много воды. Однако это может случиться — было множество медицинских сообщений о смерти из-за чрезмерного потребления воды.

Отравление водой чаще всего поражает людей, участвующих в спортивных мероприятиях или тренировках на выносливость, или людей с различными психическими расстройствами.

Спортивные соревнования

Отравление водой особенно часто встречается у спортсменов на выносливость. Это может произойти, если человек выпьет много воды без правильного учета потерь электролита.

По этой причине гипонатриемия часто возникает во время крупных спортивных мероприятий.

Как сообщают авторы одного исследования, из 488 участников Бостонского марафона 2002 года у 13% были симптомы гипонатриемии, а у 0.У 06% наблюдалась критическая гипонатриемия с уровнем натрия менее 120 ммоль / л.

При отравлении водой произошел смертельный исход. Один случай произошел с бегуном, который потерял сознание после марафона.

Из-за неправильной регидратации уровень натрия у него упал ниже 130 ммоль / л. Затем у бегуна образовалась вода в мозгу, известная как гидроцефалия, и грыжа в стволе мозга, что стало причиной его смерти.

Военная подготовка

В одном медицинском отчете описывается 17 солдат, у которых развилась гипонатриемия после того, как они выпили слишком много воды во время тренировки.Уровень натрия в крови у них был 115–130 ммоль / л, в то время как нормальный диапазон составляет 135–145 ммоль / л.

Согласно другому сообщению, трое солдат скончались из-за гипонатриемии и отека мозга. Эти смерти были связаны с употреблением более 5 литров воды всего за несколько часов.

Симптомы гипонатриемии могут быть ошибочно приняты за обезвоживание. Согласно одному сообщению, солдат, которому был поставлен неверный диагноз обезвоживания и теплового удара, умер от водной интоксикации в результате усилий по регидратации.

Психические расстройства

Компульсивное употребление воды, также называемое психогенной полидипсией, может быть симптомом различных психических расстройств.

Чаще всего встречается у людей с шизофренией, но также может возникать у людей с аффективными расстройствами, психозами и расстройствами личности.

Итог : Водное отравление может быть опасным для жизни, и оно наиболее часто встречается среди солдат на тренировках, спортсменов на выносливость и людей с шизофренией.

Трудно случайно выпить слишком много воды. Однако это может случиться, и было много сообщений о смерти из-за чрезмерного потребления воды.

Люди, подверженные риску смерти от отравления водой, как правило, участвуют в спортивных соревнованиях на выносливость или в военных тренировках. Человек, который не делает ни того, ни другого, вряд ли умрет от употребления слишком большого количества воды.

Гипергидратация и водная интоксикация возникают, когда человек выпивает больше воды, чем его почки могут избавиться с мочой.

Количество воды — не единственный фактор, время также играет роль.

Согласно цифрам, приведенным в исследовании 2013 года, почки могут выводить около 20–28 литров воды в день, но они могут удалять не более 0,8–1 литра каждый час.

Чтобы избежать гипонатриемии, важно не опережать почки, выпивая больше воды, чем они могут вывести.

Авторы исследования сообщают, что симптомы гипонатриемии могут развиться, если человек выпивает 3–4 литра воды за короткий промежуток времени, хотя они не дают конкретной оценки времени.

Согласно одному отчету о болезни, у солдат появились симптомы после употребления не менее 2 литров (1,9 литра) воды в час.

Другой отчет описывает развитие гипонатриемии после употребления более 5 литров в течение нескольких часов.

Водная интоксикация и длительная гипонатриемия также наблюдались у здорового 22-летнего заключенного, который выпил 6 литров воды за 3 часа.

Наконец, согласно одному отчету, у 9-летней девочки развилось водное отравление после употребления 3.6 литров воды за 1–2 часа.

Итог : Почки могут выводить 20–28 литров воды в день, но не могут выводить более 0,8–1,0 литра в час. Чрезмерное употребление алкоголя может быть вредным.

По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), не существует официальных инструкций о том, сколько воды человеку нужно пить каждый день.

Правильное количество зависит от таких факторов, как масса тела, уровень физической активности, климат и от того, кормят ли они грудью.

В 2004 году Национальная медицинская академия рекомендовала женщинам в возрасте 19–30 лет потреблять около 2,7 литров в день, а мужчинам того же возраста — около 3,7 литров в день.

Некоторые люди до сих пор следуют правилу 8 × 8, которое рекомендует выпивать восемь стаканов воды по 8 унций в день. Однако это не было основано на исследованиях.

Жажда может помочь не каждому. Например, спортсменам, пожилым людям и беременным женщинам может потребоваться пить больше воды каждый день.

Чтобы рассчитать правильное количество, можно учитывать калории.Если человеку нужно 2000 калорий в день, он также должен потреблять 2000 миллилитров воды в день.

Подробнее о рекомендациях по ежедневному потреблению воды здесь.

Слишком большое количество воды может привести к отравлению водой. Это редко и имеет тенденцию к развитию у спортсменов и солдат, работающих на выносливость.

Официальных указаний по количеству питьевой воды нет. Чтобы избежать водного отравления, некоторые источники рекомендуют пить не более 0,8–1,0 л воды в час.

Попадание в горячую воду: Практическое руководство по системам водяного отопления

Одним из положительных результатов недавнего энергетического кризиса стало развитие и совершенствование технологий использования альтернативных форм энергии. Нигде эти усилия не были более очевидными, чем рост использования древесины в качестве источника топлива. Многие дома на одну семью, построенные в последние годы, предусматривают хотя бы частичное отопление дровами.Некоторые коммерческие, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, которым требуется большое количество тепла, также либо перешли на древесину, либо рассмотрели ее.

Один из наиболее удобных, эффективных и рентабельных способов, с помощью которых жилые, сельскохозяйственные и мелкие коммерческие пользователи могут пользоваться преимуществами энергии на базе древесины, — это использование системы водяного отопления (часто называемой гидравлической). Системы горячего водоснабжения, работающие на древесном топливе, особенно подходят для малых и средних предприятий. Основное преимущество этих систем состоит в том, что они обеспечивают постоянный нагрев при относительно нечастой загрузке.Они также безопасны и могут сжигать недорогое древесное топливо во многих различных формах. Хотя этой технологии как минимум 200 лет, сегодня стоит подумать о ней.

Расширение биологической и сельскохозяйственной инженерии в Государственном университете Северной Каролины спроектировало и протестировало ряд гидравлических систем различных размеров в последние годы. Планы для этих систем доступны за небольшую плату. В настоящее время в Северной Каролине действует несколько тысяч жилых систем горячего водоснабжения, работающих на дровах.Кроме того, около 60 единиц используется для сушки табака и около 300 — для обогрева теплиц. Хотя многие из этих систем были построены на основе проверенных планов, некоторые — нет. Проблемы в системе часто возникают из-за того, что не были учтены некоторые важные конструктивные или эксплуатационные требования.

Для эффективной работы важно понимать и соблюдать определенные основные правила. Эта публикация предоставляет оператору системы водяного отопления важную базовую информацию об этом типе системы и ее работе.В первых двух разделах описывается система горячего водоснабжения и ее части, объясняются функции каждой части и даются некоторые простые расчеты конструкции для тех, кто хочет построить свою собственную систему. Третий раздел поможет читателю развить понимание древесного топлива, а четвертый описывает и объясняет экономику систем горячего водоснабжения.

В системе водяного отопления вода используется для хранения тепловой энергии и передачи ее от горящего топлива к месту использования тепла.Все системы горячего водоснабжения (гидроники) состоят из пяти основных частей:

• Топка , камера, в которой сжигается топливо;
• Резервуар для воды , в котором тепло поглощается и сохраняется;
• A насосно-трубопроводная система для транспортировки нагретой воды;
• Теплообменник для отвода тепла там, где оно необходимо;
• Система управления для управления скоростью использования тепла.

При проектировании водонагревателя на дровах важны три фактора:

1. Сжигание . Система должна быть спроектирована так, чтобы топливо сгорало максимально полно.
2. Теплообмен . Конструкция должна позволять как можно большему количеству выделяемого тепла попадать в воду.
3. Сохранение тепла . Система должна позволять как можно меньше тепла уходить неиспользованным.

Самой важной частью любой системы горячего водоснабжения является топка или камера сгорания.Если он неправильного размера или плохо спроектирован, производительность всей системы пострадает. Самая частая проблема домашних систем горячего водоснабжения — это плохо спроектированная топка. К сожалению, это также одна из самых сложных проблем, которые можно решить без изменения конструкции и восстановления топки.

Как горит древесина

Чтобы оценить необходимость правильно спроектированной топки, необходимо понимать, как горит дрова. Горение (горение) — это процесс, при котором кислород химически соединяется с топливом, выделяя тепло.Тепло также необходимо для запуска процесса. Однако, однажды начавшись, реакция может быть самоподдерживающейся.

Большинство людей знают, что для сжигания необходимы топливо и кислород. Однако многие не осознают, что тепло также необходимо. Многие проблемы в системах водяного отопления связаны с недостаточным нагревом камеры сгорания.

Двумя основными компонентами древесины являются целлюлоза и лигнин. Эти два химических вещества состоят в основном из углерода, водорода и кислорода.Когда температура древесины повышается, некоторые из летучих веществ, содержащихся в дереве, — вода, воск и масла — начинают выкипать. При температуре около 540 ° F тепловая энергия приведет к разрыву атомных связей в некоторых молекулах древесины. Когда тепловая энергия разрывает связи, которые удерживают вместе атомы, составляющие лигнин или целлюлозу, образуются новые соединения — соединения, которых изначально не было в древесине. Этот процесс известен как пиролиз. Эти новые соединения могут быть газами, такими как водород, оксид углерода, диоксид углерода и метан, или они могут быть жидкостями и полутвердыми веществами, такими как смолы, пиролитовые кислоты и креозот.Эти жидкости в виде мелких капель и полутвердых частиц вместе с водяным паром составляют дым. Дым, выходящий из трубы (дымохода) несгоревшим, является потраченным топливом.

По мере того, как температура продолжает расти, производство пиролитических соединений резко увеличивается. При температуре от 700 до 1100 ° F (в зависимости от присутствующих пропорций) кислород соединяется с газами и смолами с выделением тепла. Когда это происходит, происходит самоподдерживающееся горение.

В какой-то момент во время горения куска дерева все смолы и газы будут удалены.Остается в основном древесный уголь. В обиходе мы говорим, что древесина сгорела дотла. Эти угли медленно горят снаружи и почти без огня. Количество угля или древесного угля, которое остается после того, как другие части древесины выкипят, зависит в первую очередь от породы древесины, а также от того, как быстро и при какой температуре она была сожжена. Как правило, чем быстрее и горячее сгорает кусок дерева, тем меньше древесного угля остается в виде углей.

Лучше всего быстро обжечь дрова, чтобы получить от них максимум тепла.Медленный дымный огонь может расходовать до трети тепловой энергии топлива. Для эффективного горения огонь должен получать достаточно кислорода. Высокая дымовая труба, механический вытяжной вентилятор или то и другое обычно используются для обеспечения достаточной тяги (потока воздуха в топку).

Однако существуют пределы того, насколько быстро можно заставить дерево гореть. Если воздух нагнетается в камеру сгорания слишком быстро, он имеет тенденцию «задуть» огонь. Результат почти такой же, как недостаток воздуха.

Слишком большое количество воздуха в камере сгорания также может привести к вздутию воздуха.Дыхание на самом деле представляет собой серию взрывов, возникающих в результате сильного смешивания воздуха и древесных газов. Чаще всего это происходит, когда свежее топливо добавляется в слой очень горячих углей. Сильное тепло от углей может вытеснять большие объемы горючих газов, которые периодически воспламеняются по мере поступления кислорода. Эти взрывы редко вызывают какие-либо повреждения системы, но возникающий в результате обратный огонь может вызвать ожоги и летящий пепел.

Многие соединения образуются при горении древесины. Только в дыме было идентифицировано более 160 различных видов.В наибольшем объеме выделяются окись углерода, метан, метанол и водород. Хотя эти соединения будут гореть при относительно низких температурах, большая часть оставшихся выделенных соединений, таких как дым и смола, не сгорит полностью, пока температура не достигнет более 1000 ° F. Таким образом, для полного сгорания необходима горячая топка.

В большинстве хорошо спроектированных систем горячего водоснабжения топка окружена водой. По этой причине такие системы иногда называют водяными плитами.«В агрегатах этого типа стенки топки поглощают большую часть выделяемого тепла. Вода сохраняет стенки топки относительно прохладными, что приводит к хорошей теплопередаче, но не способствует хорошему сгоранию. В большинстве случаев необходимо изолировать стены и пол топку с огнеупорным кирпичом. огнеупорным кирпичом замедляет движение тепла от огня и тем самым повышает эффективность сгорания.

Обычный красный строительный кирпич, особенно с отверстиями, работает не хуже, чем белый огнеупорный кирпич для облицовки топки.Хотя красный кирпич не столь эффективно, он стоит около одной пятой столько, сколько белого огнеупорного кирпича.

Конструкция топки

На Рисунке 1 показано поперечное сечение типичного водонагревательного устройства. Очень важно, чтобы камера сгорания с водяной рубашкой была достаточно большой. Он должен быть такого размера, чтобы не только принимать заряд топлива, но и оставлять место для полного сгорания расширяющихся дымовых газов, прежде чем они потеряют слишком много тепла и перейдут в дымовые трубы.

Одна из наиболее распространенных проблем домашних систем горячего водоснабжения заключается в том, что камера сгорания слишком мала для нормального сгорания. В этом случае трудно разжечь огонь достаточно горячим; он имеет тенденцию курить, даже когда ему дают много воздуха. Если топка уже не слишком мала, добавив огнеупоры подкладки может помочь, потому что это сделает огнь гореть более горячее. Иногда, однако, единственным выходом является замена топки на более крупную.

Мощность системы горячего водоснабжения можно описать двумя способами: с точки зрения ее мощности горелки или сгорания и с точки зрения ее способности аккумулировать тепло.(Последнее будет обсуждаться в другом разделе.) Мощность горелки системы определяется как наибольшее количество тепла, которое горелка может выделить из топлива за определенный период времени. Производительность горелки можно рассматривать как практический предел устойчивой мощности системы. Если вы продолжите увеличивать скорость, с которой топливо подается в камеру сгорания, в конечном итоге будет достигнута точка, когда топливо будет потребляться с той же скоростью, что и добавлено. В этот момент горелка работает с номинальной мощностью.Более быстрое добавление топлива может фактически помешать процессу горения.

С практической точки зрения мощность горелки системы определяется размером топки и тем, насколько хорошо воздух может подаваться и распределяться по топливу. В целом, вы можете рассчитывать получить около 40 000 БТЕ в час на каждый квадратный фут площади решетки при условии, что глубина достаточна. Это означает, что вы можете ожидать около 800000 БТЕ в час от топки 5 футов в длину и 4 фута в ширину.

Между площадью колосниковой решетки и глубиной топки существует более чем случайная зависимость.Топка должна быть максимально глубокой. Большая глубина обеспечивает большее перемещение пламени и лучшее перемешивание поднимающихся горячих газов для улучшения сгорания. В общем, глубина должна быть равна или больше наименьшего размера решетки. Например, если размер решетки составляет 5 на 8 футов, глубина топки должна быть не менее 5 футов. В таблице 1 показано предполагаемое соотношение между объемом топки и емкостью системы. Размеры не указаны, потому что размер и форма резервуара для хранения воды и свободное пространство, необходимое для пожарных труб, ограничивают глубину топки.Важно помнить, что высокие тонкие топки лучше, чем короткие толстые.

---

Таблица 1. Соотношение между производительностью системы и объемом камеры сгорания.

Производительность системы (БТЕ / ч)	Объем камеры сгорания (кубические футы)
50 000	2
100 000	5
200 000	9
300 000	27
400 000	40
500 000	75
750 000	100
1 000 000	200
2 000 000	400
3 000 000	500

---

Выбор вытяжного вентилятора

Практические ограничения размеров топки и конструкции дымовой трубы обычно требуют создания тяги с помощью вентилятора.Были использованы следующие устройства и их комбинации:

• Вентилятор для подачи свежего воздуха под решетку;
• Баллончик для нагнетания свежего воздуха в топку над решеткой;
• Вытяжной вентилятор для подачи свежего воздуха в топку и через систему.

Использование вентиляторов для подачи воздуха в камеру сгорания имеет то преимущество, что вентиляторы остаются чистыми и охлаждаются воздухом, который они перемещают. Недостатком является то, что дым и искры могут выходить из любой трещины в топке, потому что давление внутри топки выше, чем снаружи.Если используется вытяжной вентилятор, любые утечки происходят внутрь. Недостатком является то, что тепло и копоть в дымовой трубе сильно влияют на систему вентиляторов, хотя существуют вентиляторы, разработанные специально для этой цели.

Скорострельность зависит от тяги. Вентилятор или вентиляторы с принудительной тягой должны подавать достаточно кислорода для максимальной ожидаемой скорости горения, но не должны обеспечивать больше этого количества. Слишком много воздуха охладит огонь и выбросит пепел в дымовые трубы. Например, чтобы определить размер стекового вентилятора, предположим, что максимальная мощность системы составляет 2 миллиона БТЕ в час.

2000000 БТЕ / час ÷ 6680 БТЕ / фунт древесины = 300 фунтов древесины / час

Для сжигания 1 фунта дров требуется около 6 фунтов воздуха. Следовательно, потребность в воздухе составляет:

6 фунтов воздуха / фунт древесины x 300 фунтов древесины / час = 1800 фунтов воздуха / час

Один фунт воздуха эквивалентен примерно 13,5 кубическим футам. Таким образом, необходимый объем воздуха составляет:

1800 фунтов воздуха / час x 13,5 кубических футов / фунт воздуха = 24 300 кубических футов воздуха / час или 405 кубических футов / мин (куб. Футов в минуту)

Обычно для эффективного сгорания требуется около 50 процентов избыточного воздуха.Следовательно, требуемый объем:

405 куб. Футов в минуту x 1,5 = 608 куб. Футов в минуту

Поскольку мы определяем объем воздуха и газов, перемещаемых вытяжным вентилятором, мы должны учитывать добавление продуктов сгорания и влажности древесины к дымовым газам. Для древесины с влажностью 20 процентов, влажная основа (w.b.), отношение объема дымовой трубы к входящему воздуху составляет 1,16 моль дымовых газов на моль свежего воздуха.

Это соотношение рассчитано исходя из 100-процентного сгорания. Таким образом, объем выходящих продуктов сгорания составляет:

608 кубических футов в минуту входящего воздуха x 1.16 = 705 куб. Футов / мин

Наконец, объем необходимо отрегулировать в зависимости от температуры. Закон Чарльза гласит, что объем газа линейно увеличивается с его температурой. Чтобы использовать закон Чарльза, температуры по Фаренгейту должны быть преобразованы в температуры по шкале Ренкина (R), что достигается добавлением 460 ° к температуре по Фаренгейту.

При температуре входящего воздуха 510 ° R (50 ° F) и температуре дымовой трубы 760 ° R (300 ° F) скорректированный объем дымового газа составляет:

760/510 x 705 кубических футов в минуту = 1050 кубических футов в минуту

Таким образом, 608 кубических футов в минуту входящего воздуха соответствует общему объему 1050 кубических футов в минуту, выходящему через дымовую трубу.Подойдет типичный вентилятор мощностью 1100 кубических футов в минуту при статическом давлении воды 1 дюйм. Допущение статического давления воды в 1 дюйм будет более чем достаточно для компенсации газового трения в системе.

Вышеприведенные расчеты можно применить к системам различного размера. Размеры вентиляторов для различных систем указаны в таблице 2.

---

Таблица 2. Размеры стеклопакетов для различных систем.

Производительность системы (БТЕ / ч)	Размер вентилятора стека (куб. Фут / мин при 1 дюйм.давление воды)
50 000	40
100 000	75
200 000	140
300 000	180
400 000	240
500 000	300
750 000	425
1 000 000	550
2 000 000	1,100
3 000 000	1,650

---

Двери с водяным охлаждением

Одной из наиболее часто встречающихся проблем в системах водяного отопления является деформация дверок топки.Двери должны быть большими для удобной топки. Одна сторона подвержена сильному нагреву камеры сгорания, в то время как другая часто окружена зимними температурами. Возникающие в результате сильные термические нагрузки могут деформировать двери. Хотя дверь, показанная на рис. 2, была сделана из стали ¹ ⁄ ₂ дюймов со значительным усилением, вскоре она так сильно покоробилась, что ее нельзя было закрыть.

Опыт показал, что эту проблему нельзя полностью устранить, хотя ее можно существенно уменьшить, охладив двери водой.Водяное охлаждение не только предотвращает коробление, но и позволяет рекуперировать больше тепла.

Двери с водяным охлаждением обычно имеют внутреннюю и внешнюю металлические поверхности, разделенные 2- или 3-дюймовыми полостями, через которые может циркулировать вода. Часть выхода циркуляционного насоса воды отводится в полость двери. В полость обычно устанавливаются перегородки для обеспечения хорошей циркуляции и равномерного охлаждения.

Конструкция решетки

Для максимального удобства и эффективности в нижней части топки необходимо предусмотреть решетку.Идеальная решетка позволяет золе просачиваться сквозь нее, но сохраняет большую часть древесины и древесного угля и обеспечивает непрерывный поток воздуха через всю площадь решетки без периодического перемешивания или встряхивания. На каждые 1000 БТЕ номинальной мощности необходимо не менее 5 квадратных дюймов площади решетки. Например, для системы мощностью 200 000 БТЕ / час потребуется:

200 x 5 = 1000 квадратных дюймов

Одна тысяча квадратных дюймов равна примерно 7 квадратным футам. Следовательно, решетка шириной 2 фута и длиной 3 ¹ ⁄ ₂ футов будет достаточной для системы с номинальной производительностью 200 000 БТЕ / час.

Создать удовлетворительную решетку сложно. Лучше всего подходят чугунные решетки, но их трудно найти, они дороги и имеют тенденцию со временем трескаться и выгорать. Пластина из мягкой стали толщиной от ¹ ⁄ _{2 от} до 1 дюйма будет деформироваться при нагревании, если снизу не будет иметь хорошей поддержки. Однако решетчатые опоры затрудняют удаление золы. Использованные железнодорожные рельсы, перевернутые вверх ногами, с умеренным успехом использовались для формирования решеток. Стандартные 80-фунтовые рельсы, расположенные на расстоянии от ¹ ⁄ ₂ друг от друга на расстоянии 1 дюйма, будут перекрывать 6 футов без поддержки.Рельсы изготовлены из марганцевой легированной стали, их трудно сваривать и резать. Однако они умеренно устойчивы к высокотемпературной эрозии и относительно недороги, если покупать их на свалке металлолома.

Накопление древесного угля во время непрерывного обжига может привести к закупорке решеток и нарушению циркуляции воздуха. Установка вентилятора высокого давления под решеткой гарантирует поддержание минимального потока воздуха и ускоряет сжигание древесного угля. Остальной воздух для горения может подаваться через вентиляционное отверстие или дополнительный вентилятор над решеткой.

Рисунок 1. Типовая система водяного отопления.

Рисунок 2.Двери должны иметь водяное охлаждение, чтобы они не коробились от сильного жара.

Самая заметная часть системы горячего водоснабжения — это бак для воды. Стандартные резервуары для систем водяного отопления доступны в различных размерах, объемах и толщинах стенок.Подземные резервуары имеют более толстые стенки, чем надземные, что делает их намного лучше для сварки. Если у вас есть выбор, лучше использовать короткий резервуар большого диаметра, чем длинный и тонкий, потому что более короткий резервуар имеет меньшую площадь поверхности, что снижает потери тепла и стоимость изоляции. В таблице 3 приведены размеры и вместимость широкого диапазона стандартных резервуаров для хранения нефти.

---

Таблица 3. Типоразмеры металлических резервуаров для хранения.

Емкость (галлонов)	Диаметр	Длина
500	48 в	64 в
560	42 в	92 в
1 000	49 1 ⁄ 2 дюймов	10 футов
2 000	64 в	12 футов
4 000	64 в	24 фута
6 000	8 футов	16 футов 1 дюйм
8 000	8 футов	21 фут 4 дюйма
10 000	8 футов 10 1 ⁄ 2 футов	26 футов 1 дюйм 15 футов 8 дюймов
12 000	8 футов 10 1 ⁄ 2 футов	31 фут 11 дюймов 18 футов 7 дюймов
15 000	8 футов 10 1 ⁄ 2 футов	39 футов 11 дюймов 23 фута 4 дюйма
20 000	10 1 ⁄ 2 футов	31 фут
25 000	10 1 ⁄ 2 футов	38 футов 9 дюймов
30 000	10 1 ⁄ 2 футов	46 футов 6 дюймов

---

Хотя лучше всего использовать новый резервуар, многие успешные системы были созданы с использованными резервуарами.Резервуары для хранения отработанного масла часто можно получить просто по запросу. Если вы решили попробовать использованный резервуар, внимательно осмотрите его на предмет дырок или тонких пятен. Также узнайте, какая жидкость хранилась в резервуаре. Внимание! Запрещается сваривать или резать резервуар, который, как вы подозреваете, содержит горючие материалы, если он не будет тщательно очищен и вентилирован. Один из методов удаления остатков масла или бензина из большого бака — смешать около 2 фунтов моющего средства на тысячу галлонов емкости с достаточным количеством воды, чтобы растворить его, и вылить этот раствор в бак.Затем полностью наполните резервуар водой и дайте ему постоять несколько дней, прежде чем слить его и приступить к работе.

Теплоемкость

Как упоминалось в предыдущем разделе, одним из показателей емкости системы является ее способность аккумулировать тепло. Вода — одно из наименее дорогих и наиболее легко перемещаемых и контролируемых веществ. Это также один из лучших известных носителей тепла. Вода может хранить в четыре или пять раз больше тепла, чем камень, в десять раз больше, чем большинство металлов, и примерно в четыре раза больше, чем воздух на единицу веса.Его единственный недостаток заключается в том, что он не может сохранять тепло при температуре выше 212 ° F, если он не находится под давлением. Это ограничивает его пригодность для высокотемпературных приложений. Однако для систем отопления помещений в теплицах и других сельскохозяйственных, коммерческих или жилых помещениях это ограничение обычно не является проблемой.

По определению, одна британская тепловая единица (БТЕ) ​​- это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 фунта воды на 1 ° F. Галлон воды весит примерно 8.3 фунта, поэтому тепловая энергия, необходимая для повышения температуры галлона на 100 ° F, составляет:

8,3 фунта x 100 ° F = 830 БТЕ

Для сравнения, для повышения температуры 8,3 фунта гравия на 100 ° F потребуется всего около 166 БТЕ.

Как указывалось ранее, воду нельзя нагревать до температуры выше 212 ° F при атмосферном давлении. Эта температура определяет верхний предел количества тепла, которое может сохранять вода без давления. Нижний предел устанавливается желаемой температурой нагрузки.Например, если в теплице должна содержаться температура 65 ° F, то эта температура является нижним пределом. Разница между верхней и нижней границей,

212 ° F — 65 ° F = 147 ° F

указывает, сколько тепла может удержать данный объем воды.

На самом деле, снижать температуру хранения до нижнего предела непрактично. Скорость передачи тепла к нагрузке (например, от радиаторов к воздуху внутри теплицы) значительно снижается, когда температура нагретой поступающей воды приближается к температуре воздуха нагрузки.По этой причине желательно поддерживать более низкую температуру хранения воды по крайней мере на 35 ° F выше желаемой температуры загрузки. Следовательно, в предыдущем примере нижний предел температуры будет 100 ° F, а разница температур будет не 147 ° F, а

.

212 ° F — (65 ° F + 35 ° F) = 112 ° F

Следовательно, диапазон температур хранения воды ограничен 112 ° F. Используя эту информацию в качестве руководства, теперь мы можем определить, какой объем памяти необходим.

Если заданная тепловая нагрузка определена как 200000 БТЕ в час и желательно, чтобы после тушения пожара было доступно 6 часов нагрева, количество воды должно быть достаточным для хранения:

200000 БТЕ / час x 6 часов = 1200000 БТЕ

Для подъема одного фунта воды на 1 ° F требуется 1 БТЕ.В каждом фунте воды может храниться только 112 БТЕ. Следовательно, необходимое количество воды составляет:

1,200,000 БТЕ ÷ 112 БТЕ / фунт = 10714 фунтов

Поскольку вода весит 8,3 фунта на галлон, 10 714 фунтов воды равны 1291 галлону.

На практике максимальная температура воды редко превышает 200 ° F; следовательно, требуется емкость, немного превышающая 1291 галлон.

Эти вычисления

ChemTeam: Задачи термохимии — требуется одно уравнение

ChemTeam: задачи термохимии — требуется одно уравнение

Задачи термохимии:
Требуется одно уравнение

---

Следующие проблемы в основном находятся в области № 3 на графике время-температура.Самый распространенный тип вопросов связан с изменениями температуры, но проблемы можно сформулировать так, чтобы спросить массу вовлеченного вещества или узнать удельную теплоемкость.

Реже наблюдаются проблемы, связанные с одной из других областей графика время-температура. Некоторые из перечисленных ниже проблем относятся к этому типу.

Пример № 1: Рассчитайте количество тепла, необходимое для повышения температуры 27,0 г воды с 10,0 ° C до 90,0 ° C.

Важным фактором этой проблемы является ТОЛЬКО изменение температуры.Следовательно, используемое уравнение:

q = (масса) (Δt) (C _p )

Обобщает необходимую информацию:

Δt = 80,0 ° С
Масса = 27,0 г
C _p = 4,184 Дж г ¯ ¹ ° C ¯ ¹

Требуется только один расчет, и это:

q = (27,0 г) (80,0 ° C) (4,184 Дж г ¯ ¹ ° C ¯ ¹ )

q = 9037,44 Дж

Округляя до трех значащих цифр и выражая кДж, получаем 9.04 кДж для окончательного ответа.

Обычной практикой является преобразование значений Джоуля выше 1000 Дж в кДж (помните, что 1 кДж = 1000 Дж).

Кстати, а как я узнал, как использовать удельную теплоемкость жидкой воды? Это потому, что я знал температуру плавления воды (0 ° C) и температуру кипения воды (100 ° C). Диапазон температур полностью находился в пределах этих двух значений, поэтому я знаю, что вода все время оставалась жидкой.

---

Реже встречаются проблемы, связанные с изменением температуры воды в виде твердого вещества (область один на графике время-температура) или воды с изменением температуры в виде газа (область пять на графике время-температура).Вот пример каждого:

Пример 2: Рассчитайте количество тепла, необходимое для повышения температуры 27,0 г воды с -90,0 ° C до -10,0 ° C (первая область графика)

Пример № 3: Рассчитайте количество тепла, необходимое для повышения температуры 27,0 г воды с 110,0 ° C до 190,0 ° C (область графика пять)

Методика такая же, как и в примере с жидкой водой (третья часть графика) выше. Вот решения:

Основное уравнение, используемое в обоих решениях: q = (масса) (Δt) (C _p )

Пример 2: q = (27.0 г) (80,0 ° C) (2,06 Дж ¯ ¹ ° C ¯ ¹ ) = 4449,6 Дж (преобразовано и округлено 4,45 кДж)

Пример № 3: q = (27,0 г) (80,0 ° C) (2,02 Дж ¯ ¹ ° C ¯ ¹ ) = 4363,2 Дж (преобразовано и округлено до 4,36 кДж)

Обратите внимание, что все три вышеуказанные задачи абсолютно одинаковы по массе и Δt. Это было преднамеренно. Предположим, что масса была 50,0 г. В технике разницы не было бы, только те 50,0 г. будет масса вместо 27.0 г. То же самое относится и к изменению температуры.

Важно отметить различную удельную температуру. Вы ДОЛЖНЫ определить в проблеме, является ли вода (или любое другое вещество в проблеме) твердым, жидким или газообразным. Затем вы должны выбрать правильную удельную теплоемкость (2,06 для твердого вещества, 4,184 для жидкости или 2,02 для газа). Также обратите внимание, что ваш справочный источник может предоставлять значения, отличные от тех, которые я использую.

Чтобы выбрать правильную удельную теплоемкость, вы должны знать температуру плавления и кипения вещества.Поскольку вода — наиболее часто обсуждаемое вещество, я рекомендую вам знать температуру плавления / замерзания для воды (0 ° C) и температуру кипения / конденсации (100 ° C) для воды. Учителя (и составители вопросов из учебников) часто предполагают, что вы уже знаете эти две ценности.

Вы бы посмотрели на температуру в вашей проблеме. Они падают ниже 0 (твердое вещество), от 0 до 100 (жидкость) или выше 100 (газ)? Кроме того, если начальная или конечная температура пересекает 0 или 100, то вы знаете, что у вас есть проблема, требующая более одного типа расчетов, обсуждаемых в этом руководстве.

---

Имейте в виду, что другой тип задачи «требуется одно уравнение» может выглядеть следующим образом:

Пример № 4: Сколько энергии требуется для полного выкипания 100,0 г воды при 100,0 ° C? (область четыре на графике)

Пример № 5: Сколько энергии требуется для плавления 100,0 г воды при 0 ° C? (область два на графике)

Первая проблема требует использования молярной теплоты испарения, а вторая требует использования молярной теплоты плавления.

Вот два решения:

40,7 кДж / моль x (100,0 г / 18,0 г / моль)

6,02 кДж / моль x (100,0 г / 18,0 г / моль)

Часто эти проблемы решаются с использованием теплоты испарения (2259 Дж / г) или теплоты плавления (334,166 Дж / г). В этих терминах не используется слово моляр. Вот решения:

2259 Дж / г х 100,0 г

334,166 Дж / г x 100,0 г

Теплота испарения получается из 40700 Дж / моль, разделенных на 18,015 г / моль, а теплота плавления получается из 6020 Дж / моль, разделенных на 18.015 г / моль.

---

Пример № 6: Рассчитайте тепло, выделяемое при охлаждении 159,7 г меди с 155,0 ° C до 23,0 ° C. Удельная теплоемкость меди составляет 0,385 Дж / г ° C.

Решение:

q = (159,7 г) (132,0 ° C) (0,385 Дж / г ° C)

q = 8115,954 Дж = 8,12 кДж (для трех сигнатур)

---

Пример № 7: Сколько джоулей энергии потребуется для нагрева 15,9 г алмаза с 23,6 ° C до 54,2 ° C? (Удельная теплоемкость алмаза = 0.5091 Дж / г ° С.)

Решение:

q = (15,9 г) (30,6 ° C) (0,5091 Дж / г ° C)

q = 247,697514 Дж = 248 Дж (для трех сигнатур)

---

Эта задача демонстрирует иную сторону представленных выше задач «одного уравнения»:

Пример 8: Предположим, что 491,8 Дж тепла добавлено к 5,00 г воды при исходной температуре 23,0 ° C. Какой будет конечная температура воды? (Удельная теплоемкость воды = 4,184 Дж / г ° C)

Решение:

491.8 Дж = (5,00 г) (x) (4,184 Дж / г ° C)

х = 23,5 ° С

Однако 23,5 — это изменение температуры. Чтобы получить конечную температуру, делаем так:

23,0 ° C + 23,5 ° C = 46,5 ° C

---

Пример № 9: Температура образца воды увеличивается с 21,5 ° C до 46,5 ° C, поскольку он поглощает 5605 Дж тепла. Какая масса образца?

Решение:

q = (масса) (Δt) (C _p )

5605 Дж = (x) (25,0 ° C) (4.