Расчет теплоаккумулятора для теплицы

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Бесценно!
Прочел запоем - то, что искал!
Спасибище!

 

Прошу пояснить.
Понял так -в 25 посте описываются стальные трубы, что подтверждает запись из 29 поста.
Далее в 41 посте написано, что можно применить безнапорные полиэтиленовые трубы
Но ведь у оцинкованной стали и полиэтилена теплопроводность разная.

 

@СергейМ75, действительно, в 29 посте упоминаются стальные оцинкованные трубы, но лишь для расчета в калькуляторе потери давления (от материала труб зависит шероховатость, влияющая на потерю давления). В тепловых расчетах для упрощения трубы вообще не моделировались. Это связано с малой толщиной стенки трубы по сравнению с толщиной грунта, а следовательно тепловое сопротивление трубы (порядка 3%) мало влияет на общее тепловое сопротивление ТА.

 

Меня интересует вопрос о том, какую диаметром нужно стальную трубу, что бы по отдаче в грунт тепла, был эквивалент серой 110 канализационной трубе? Прошу подсказать, как это посчитать. Заранее благодарю.

 

Кол-во передаваемого тепла зависит только от двух величин: разности температур и теплового сопротивления. Будем считать, что температурные напоры одинаковы. Тепловое сопротивление трубы с грунтом состоит из последовательно соединенных сопротивлений трубы и грунта. Допустим коэф. теплопроводности грунта 1 Вт/м/град, а его толщина 20 см, тогда тепловое сопротивление грунта = 20 см / 1 Вт/м/град = 0.2 м2*град/Вт. Пусть трубы имеют одинаковую толщину стенок 2 мм. Тогда для стальной трубы тепловое сопр. = 0.002 м / 54 Вт/м/град = 0.000037 м2*град/Вт. Для полипропиленовой трубы 0.002 / 0.2 = 0.01 м2*град/Вт. Складываем и получаем общее сопротивление стальной трубы с грунтом 0.200037, а полипропиленовой трубы с грунтом 0.21. Т. е. стальная труба лучше отдает тепло грунту лишь на 4.98%, чем полипропиленовая, а следовательно диаметр стальной трубы составит 105 мм.

 

Тут что-то не так.

 

Мне тоже так кажется.

 

Данный расчет действителен для установившегося режима. Если же смотреть в динамике, грунт со стальной трубой будет нагреваться немного быстрее. Смоделировал грунт 510 *510 мм в поперечном сечении и длиной 1000 мм, с трубой 110 мм и толщиной стенки 2 мм.

Вокруг грунта идеальная теплоизоляция, начальная температура грунта +15, на внутренней стенке трубы поддерживается +30 град. За 6 часов средняя температура грунта с полипропиленовой трубой выросла с 15 до 16.732 град., а со стальной до 17 град. Т. е. п/п трубы греют грунт хуже стальных на 13.4% (17-16.732)/2).

Далее на графиках тепловой поток через наружную поверхность трубы длиной 1 м

За 60 часов грунт с п/п трубой нагреется до 24.44, с со стальной до 25.11 град. Здесь проигрыш п/п трубы всего 6.6%.
Для наглядности можно представить такую ситуацию: вы едете с дачи, и по навигатору видите, что на въезде в город пробка со скоростью 5 км/ч. Спешить некуда, и вы пилите 60 км/ч, экономя топливо. Вас обгоняет "мерседес" со скоростью 200 км/ч. Намного ли раньше он доберется до города?

 

При переменной облачности, когда набегает облако, температура воздуха быстро падает и в трубы идёт уже далеко не 30 гр. Считаю, стальная труба в этом случае даст ещё 1-2% за счёт теплоёмкости.
Но со стальной трубой ещё встаёт вопрос ржавления, что ухудшит теплопередачу и увеличит сопротивление потоку.

 

Понял, спасибо.

 

@YUNIS, спасибо!
(Я даже графики внимательно посмотрел.)
Но...
Если графики говорят - я - КВАДРАТНЫЙ ЖИРАФ - с этим невозможно согласится. Не научное наблюдение в зеркало говорит об обратном.

И с мерседесом пример невнятный. На мерине я окажусь у пробки на час раньше и проскочу ее на час раньше неторопливого. т. е если брать сравнение полного цикла - на результат по достижению, а не сравнение в точечном отрезке - все выглядит правильно.
А то как в математике - если кривую разрезать на достаточно мелкие отрезки - ее можно выразить как сумму крошечных прямых.

Вот вы налили кипятку в железную кружку и пластиковую. От какой кружки ваша ладонь нагреется сильнее за одинаковый промежуток времени? (Долю секунды как мерный промежуток использовать не будем.)

А радиаторы на авто почему то делают металлическими. Хотя коррозия для них штука важная, но не важнее скорости теплопередачи.

 

Такой же эффект можно наблюдать в системе отопления с полипропиленовыми трубами: если одну руку положить на металлический радиатор, а другую на полипропиленовую трубу, то почувствуем, что радиатор намного горячее трубы.

 

Автомобильный радиатор охлаждается набегающим потоком воздуха, а не грунтом толщиной 20 см. При скорости 90 км/ч тепловое сопротивление радиатора 0.01, что в 20 раз меньше грунта. Если сделать радиаторы из пластика (Rп = 0.01), то тепловое сопротивление радиатора увеличится вдвое, и придется вдвое увеличивать габариты радиатора. В случае с грунтом, пластиковые трубы увеличивают тепловое сопротивление лишь на 5%.

 

Спасибо за разъяснение, чем охлаждается автомобильный радиатор. Но тут ведь важно не чем, а как решается эффективность охлаждения. Скоростью передачи теплоты. Понятно что "впитываемость" теплоты набегающим воздухом и грунтом разная. Но само соотношение скорости передачи в паре металл/воздух - пластик/воздух и металл/грунт-пластик/грунт должно быть пропорциональным.
За счет свойств материала радиатора, а не свойств материала охладителя.
Вот Вы сами пишите что для равного по эффективности нужен пластиковый радиатор вдвое большего размера к металическому.
Растолкуйте почему для воздуха эта пропорция верна, а для грунта нет?

А может толщину грунта в формуле изменить?
20см нагревать не долго. И дельта по градусам небольшая. Потому и выводы жирафистые.

 

Потому, что воздух охлаждает в 20 раз лучше, чем грунт. Представьте радиатор, облепленный грунтом слоем 20 см - он тут же закипит!