A hőterhelés kiszámítása
Írta: María Cecilia Hernández, 2011. október 24
írta Camilo Botero*
Amikor egy mérnök légkondicionáló és szellőztető rendszert tervez, például egy trópusi éghajlatú régióban, meg kell határoznia, hogy mekkora lesz a hőterhelés, vagyis az energia mennyisége hő formájában, amelyet el kell távolítani.
Kezdetben a szakember meghatározza az adott eset pszichrometriai helyzetét, és olyan feladattal néz szembe, amely ma a segítség és a számítógépes fejlődés miatt egyszerűnek tűnik, de a valóságban nagyon összetett.
Például a technológia fejlődése ellenére egyáltalán nem könnyű megbecsülni a különböző érzékeny hőértékek (a hőmérséklet-különbségek által közvetített energia) értékét, amelyek részt vesznek abban az összenergiában, amelyet el kell távolítani a környezetből, az emberi kényelem feltételeinek eléréséhez vagy egy bizonyos ipari folyamathoz.
A hőterhelés kiszámítása napjainkban foglalkoztat minket. Ez technikai és átfogó információ, ezért az ACR LATINOAMÉRICA későbbi kiadásai kiegészítik.
Annak érdekében, hogy megegyezzünk a mostantól fogva használt terminológiában, meg kell határoznunk néhány fogalmat, amelyeket ebben és a következő részletekben említünk.
- Termodinamika és hőátadás: E két fogalom között az a különbség, hogy az első alapvetően egyensúlyi állapotokkal foglalkozik, a második pedig egyensúlyhiányos helyzetet képvisel, mivel a hőmérséklet-különbség következménye.
- Hő: a hőmérséklet-különbség miatt átvitt energia. Minden hőáramlási folyamat a termodinamika első és második törvényét követi.
A hőáramlás formái
A hőmérséklet-különbség által létrehozott hőáramot három alapvető formában lehet bemutatni, bár a légkondicionálás hőterhelés-számítási alkalmazásaiban ezeket általában nem külön tekintjük; ezek:
Vezetés: ezt a hőáramot két test vagy ugyanazon test két része között hajtják végre, mint molekuláris kölcsönhatás termékét, a magasabb energiájúak (magasabb hőmérsékletűek) és az alacsonyabb energiájúak (alacsonyabb hőmérsékletűek) között, mivel ez a molekulák mozgási energiája arányos a hőmérsékletükkel.
Sugárzás: ez a jelenség elektromágneses hullámok formájában játszódik le, és az energia szállításához nincs szüksége fizikai közegre. Magas hőmérséklet esetén nagy jelentősége van, mivel arányos a hőmérséklet negyedik teljesítményével.
Konvekció: ez az energiaszállítás, az energiatárolás és az anyagszállítás kombinált folyamata. Szilárd anyagok és folyadékok között zajlik.
A hőátadási problémák megoldása során nem csak a hőáramlás típusát kell tudni, hanem azt is, hogy a folyamat:
Menjünk a számokhoz
Több éves tapasztalatom alapján többen fordulnak hozzám technikai részletek, számítások, képletek és egyenletek áttekintésére, amelyeket alkalmazni kell, ebben az esetben a hőátadás megállapításához. Ezért az alábbiakban részletezem az ebben a témában használandó egyenleteket.
Vezetés: a vezetést szabályozó egyenletet Fourier-egyenletnek nevezik, és a következő kifejezéssel rendelkezik a legegyszerűbb esetre, amely a stabil állapotú, egydimenziós eset egy lapos lemezen.