(495) 766-86-01603-971-803
Мы работаем по выходным - тел. 8-926-197-21-13
 

Как перенести батарею отопления в квартире


Можно ли перенести батарею на другую стену

Лучшие ответы

alexm66:

Потребуется проект и согласования со всеми инстанциями (список дают в органах местной власти: скорее всего в местном архстройнадзоре — зависит от региона: где-то попроще, где сложно) . Самовольное внесение изменений в систему отопления многоквартирного дома запрещено законом (хотя в пределах квартиры она в Вашей собственности — такой юридический казус) . Но если на все положить с прибором, то нужен сантехник, желательно жековский, который отключит стояк отопления — самое главное, — ну и выполнит работу по переносу.

Иванов Иван:

если эта стена выходит на улицу, то лучше не стоит.

Владимир Петров:

Если на батареях стоят краны то без проблем. Перекрываете краны снимаете батареи ставите куда нужно подводите трубы .Трубы и фитинги берите полипропилен и все все это можно купить на строй рынке.

Белогуров Николай:

за ваши деньги любой каприз… но и соседям не вреди

евгения волдкова:

Потребуется вызвать местного сантехника и оплатить работу.

Семен Авдонин:

Батарея висит на уличной стене. ее функция не только греть комнату. но и подсушивать образовавшийся конденсат. а закрыв стену шкафом. получите плесень.

Можно ли перенести батареи отопления

Текст квартиры и дачи»Можно ли перенести батареи отопления»:

В соответствии с действующими на сегодняшний день правилами содержания имущества многоквартирного дома, радиаторы отопления относятся к общедомовой собственности, их замена на более мощные агрегаты, как и перенос на другое место, допускается только с разрешения управляющей компании или товарищества собственников жилья данного дома.

Инструкция

1
Для произведения замены, а тем более для переноса на новое место радиаторов отопления руководству управляющей компании или ТСЖ требуется предоставить техническую документацию на новые батареи, чтобы их монтаж не нарушил теплового баланса в доме в целом, а также план помещения с указанием, где сейчас находится элемент отопления и куда он «переедет». На плане обязательно должны быть отражены окна, вентиляционные короба, а также те стены, которые выходят на улицу. Подготовить и план, и новый технический паспорт могут в специализированных Бюро.

2
Замена радиаторов отопления на более мощные требует обязательного предоставления заключения специалиста-теплотехника о том, что данные радиаторы устанавливаются для достижения заданной проектом температуры, которая должна соответствовать промежутку 18-22 градуса. Для ванных комнат нормальной считается температура 25 градусов. Если температура в квартире не соответствует этим параметрам, в вышеупомянутом заявлении стоит указать этот неприятный факт с приложением официальной письменной справки о замере температуры уполномоченным лицом.

3
Перенос радиаторов также потребует оповещения руководства управляющей компании или ТСЖ в письменном виде. Кроме того, вам предстоит провести работу, связанную с согласованием проекта в основных инстанциях, таких как Жилищная инспекция, теплоцентраль, прочих организациях, принимающих участие в проектировании дома. Результат изменения, а также новые характеристики системы отопления должны найти свое отражение в документах БТИ.

4
При переносе радиаторов рекомендуется использовать только качественные материалы

Это связано с тем, что радиаторы находятся под высоким давлением горячей воды и в случае протечки придется перекрывать целый стояк отопления, что в зимнее время вызовет негативную реакцию как со стороны управляющей компании, так и со стороны остальных жильцов дома.

5
Необходимо также учесть, что перенос радиаторов в зону балкона или лоджии, даже если эта площадь была официально переведена в разряд жилой, не допускается, проект не подлежит согласованию, будет отклонен и навлечет серьезный штраф на владельца квартиры, реализовавшего подобную идею в условиях собственного жилища.

6
Обратите внимание и на тот факт, что если вы, срезав батареи, решите отказаться от центрального отопления в пользу, к примеру, теплого пола, это не избавит вас от необходимости вносить плату за данную коммунальную услугу в полном объеме. К тому же удаление элементов системы отопления здания также должно быть согласовано, просто взять и убрать радиаторы даже в собственной приватизированной квартире нельзя.

Прислал: Суханова Анна

2017-09-15 20:08:22
Поделиться

Перенос батарей

Сам процесс переноса батареи (отопительного прибора) на иную стенку предполагает пару этапов.

  • Снос старой батареи с удалением лишнего куска трубы.
  • Детальная проверка всех деталей, благодаря которым будет происходит подключение новой батареи, а еще проверка трубы.
  • Монтаж нового отопительного прибора.
  • Испытание работы новой системы обогрева.

Перенос батарейНа первый взгляд, сам процесс элементарен, но это совершенно не так. Очень часто даже с демонтажем устаревших батарей может справиться исключительно профессионал, не говоря уж о последующей установке нового отопительного прибора. Тут главное исполнять самую большую предостороженность, ведь от правильно выполненных работ зависит теплоснабжение нескольких квартир. Перед проведением любых операций с отопительной системой, нужно выключить обеспечение водой в батареях. Первое, что выполняется в данном случае — разбирается старая батарея и убирается полностью с помощью угловой шлифмашины. Старые отопительные приборы рекомендуется удалять с маленькой частью трубы. Обрезать часть трубы можно тоже с помощью угловой шлифмашины. После того как работы закончены, трубу нужно запаять, а дальше вшить в стенку или спрятать коробом.

Для переноса батарей потребуется ряд деталей.

  • Регулирующие краны.
  • Футорные гайки.
  • Заглушки.
  • Воздухоотводчика.

Также при переносе отопительного прибора стоит принять во внимание и то, что потребуются трубы для их пускания по другой стене. Прежде чем начать операцию установки новой батареи, нужно спасти устаревшие трубы центрального стояка от грязи и ржавчины

В другом случае, сам установочный процесс нового оборудования будет проведен полностью ошибочно, а батарея не сумеет прослужить долго. При подсоединении к центральной системе отопления, совсем не нужно применять трубы из полипропилена. Намного лучше тут подойдут конструкции из стали и меди с особенной резьбой на конце. Они будут куда намного надежными и практичными. После того как произошла установка новой системы обогрева, нужно испытать ее работу. Если хотя бы в одном месте будет видна течь, нужно выполнить все работы снова. Работы с отопительными приборами — сложное дело, благодаря этому и стоимость переноса батарей может зависеть сразу от определенных факторов. Очень часто цена зависит от свойств системы централизованого отопления, а еще от индивидуальных запросов самого клиента. Также перед проведением любых операций с отопительной системой, необходимо взять разрешение в ЖКХ. Естественно, работы по переносу батарей (отопительных приборов) лучше поручить специалистам. Дело это чрезмерно не простое и специфичное. Если же человек без специализированного образования берется за снос и последующую установку батарей, он сам вполне соответствует за все результаты такой процедуры.

Специалисты не только аккуратно и правильно проведут все нужные работы, а так же и детально расскажут, куда лучше перенести отопительный прибор. Очень часто из-за переноса отопительного радиатора чрезмерно далеко от центрального стояка, ухудшается работа батарей. Из-за увеличенной длины трубы, объединяющей стояк и батарею, квартира начинает хуже топиться. Профессионалы подскажут, как правильно перенести отопительный прибор на иную стенку или на балкон, чтобы от этого в доме стало только теплее!

Перенос отопительных радиаторов при перепроектировке в ЮАО

Если вы решили заменить батареи отопления и вас устраивает их мощность и места расположения, а установить вы желаете те же, что и были до этого (к примеру, чугунные или стальные штампованные, или конвекторные обогреватели), то подобная замена не просит согласования. Если у вас есть желание переставить батареи централизованого отопления в иное место или поменять морально старые и некрасивые чугунные современными металлическими, то это уже считается перепланировкой, какая обязана быть согласована в Жилищной инспекции. Согласование проходит по плану, заверяемому во всех главных инстанциях и в районных теплосетях. Необходимо не забывать, что нельзя ставить приборы централизованого отопления на лоджии или балконе, даже в случае если они были присоединены в ходе другой перепроектировки к квартирные площади. Перепланировку такого рода не согласуют, а в случае самовольного подсоединения назначат штраф и заставят привести систему обогрева к прежнему виду.

Было бы глубоким заблуждением считать, сто в системе централизованого отопления течет вода. В действительности эта дьявольская смесь именуется тепловой носитель и представляет она раствор воды очень многих присадок и солей. Смысл состоит в том, чтобы тепловой носитель, проходя через котёл, по теплотрассам и по батареям, не оставлял накипи, как бы промывая регулярно систему обогрева, которая в составе одной только ТЭЦ для Южного района, к примеру, исчисляет тысячи километров трубо-проводов разных диаметров, десятки тысяч отопительных радиаторов и тысячи теплообменных пунктов. Но вода настолько мощный растворитель, что с каким то периодом поглощает металл, из которого это все хозяйство сделано, в одном месте, а осаждает на очень нешироких участках трубо-проводов и в отопительных радиаторах, установленных в жилых площадях. Проходит 30 лет и радиаторы из чугуна перестают согревать. Хозяин бежит в ДЭЗ и жалуется, что у него в квартире прохладно. В ДЭЗе ему отвечают, что время менять отопительные приборы. И здесь в голову ему приходит мысль про то, чтобы переставить вместе с этим батареи в друге место, а на всякий пожарный случай добавить к каждой по паре секций — ни с того ни с сего тоже не будут согревать. А в системах теплопроводов ему отвечают, что такую заявку они не сделают, пока не будет согласована перепланировочная работа.

Перенос батареи на балкон

Схема расположения батарей отопления на балконе.

Сегодня наибольшей популярностью пользуется перенос радиатора отопления на балкон: если раньше, согласно планировке, батарея находилась на кухне, то ее для удобства переносят на лоджию. Такой вариант отличается максимальными удобствами, поэтому нет ничего странного в том, что именно он чаще всего выполняется. На балкон устанавливаются масляные электрические агрегаты.

Производя перенос радиатора отопления на балкон, можно столкнуться с одной проблемой: многие опасаются, что на балконе просто не хватит места. В этом случае установка батареи осуществляется прямо на стене, тогда полезная площадь не пострадает. Места на кухне станет намного больше

Такой процесс может быть осуществлен без особых сложностей, но следует принимать во внимание некоторые нюансы

Надо отметить, что перенос радиаторов на балкон может осуществляться по самым разным причинам. Бывает так, что стояли батареи одно размера, а нужно поставить больший размер. Сначала нужно примерить радиаторы к месту монтажа, потом замерить участок трубы и отрезать его, при этом учитывать запас в большую сторону. Потом сделать резьбу с большой стороны под кран (или клапан). 2 отвода после этого нужно сварить, получившуюся заготовку примерить к батарее, а когда все подгонки сделаны, стояки отопления нужно отключить.

После того как все стояки отопления отключены, старые батареи необходимо демонтировать и отрезать от стояка подводку. После этого отверстие необходимо заварить (отверстие образовывается при демонтаже ответвления). Новая батарея крепится на свое место по уровню, и к ней примеряется заготовка. После этого к трубе привариваются отводы, их нужно наживить на батарею, отметить отверстие в стояке. Потом это отверстие проделывается по внутреннему диаметру трубы.

Схема отопления лоджии.

Если принято решение переноса батареи на балкон, нужно приобрести качественные радиаторы отопления. Чтобы осуществить перенос радиатора на балкон, необходимо договориться со всеми необходимыми организациями и инстанциями, потому что необходимо перекрыть стояки отопления. Если этим пренебречь, то можно получить большие проблемы с соседями. Чтобы все это согласовать, придется потратить немало времени и нервов, но перенос радиатора отопления является важным делом, поэтому того стоит.

Перед тем как осуществлять перенос радиаторов отопления с кухни на балкон, трубы отопления нужно перекрыть, а в отдельных случаях их необходимо даже заморозить и только потом переходить к процессу переноса батарей. Если они находятся на кухне, то для начала необходимо проделать все необходимые отверстия в стене, чтобы туда пометить специальный гибкий шланг, который сделан из алюминия и пластика. После того как этап работы завершен, необходимо инсталлировать тройник с нужными компонентами, а потом уже произвести подключение батареи. Если она переносится на другую стену, то она должна быть несущей.

Вынос радиатора отопления на балкон по понятным причинам становится все более популярным. В большинстве случаев это обусловлено тем, что в квартире осуществляется перепланировка, капитальный ремонт, в связи с этим часто приходит решение оптимизировать расположение батареи в доме.

Схема устройства радиатора отопления.

Как перенести батарею на другую стену Строим и ремонтируем

Перенос полотенцесушителя на другую стену

Полотенцесушитель — полезная часть отопительной системы дома, помогающая наладить комфортную температуру в ванне, а также служащая местом для сушки разнообразных мелочей.

Разумеется, по ходу ремонта ванны может возникнуть необходимость переноса полотенцесушителя на другую стену.

Операция это не слишком простая, и практически всегда она требуется вмешательства профессионалов.

Качественный перенос полотенцесушителя

Первое, что необходимо сделать — это обратиться в ЖЭУ для получения специального разрешения.

Дело в том, что для осуществления всех работ придется отключать систему отопления, а делать это без позволения работников ЖКХ не разрешается.

Также рекомендуется заранее обговорить с соседями возможность долговременного отключения систему отопления.

После того, как все детали будут устранены, можно переходить к демонтажу старой системы отопления в ванной. Перед этим, разумеется, нужно перекрыть подачу горячей жидкости, а если перед нами электрическая модель, то предотвратить доступ отопительного прибора к сети.

Теперь можно со спокойной совестью начинать демонтаж с помощью болгарки

Кстати, демонтаж нужно осуществлять осторожно, пытаясь снять полотенцесушитель без повреждения для стены

Зачастую в старых домах он так давно висит на стене, что снять его совсем и совсем непросто.

Именно поэтому демонтаж лучше осуществлять до начала ремонта в ванной, а иначе, можно повредить уже внесенные усовершенствования.

Когда осуществляется перенос полотенцесушителя на другую стену, требуется проложить трубы непосредственно от самого стояка до места, где будет установлен новый прибор.

Очень важно здесь грамотно оценивать свои силы. Если человек ранее никогда не занимался подобным монтажом, у него могут возникнуть серьезные проблемы

Неправильно подведенные трубы будут задерживать влагу, а, значит, и тепла в квартире станет меньше.

Особенно актуальна эта проблема в тех случаях, если человек собирается переносить полотенцесушитель на большое расстояние от стояка отопления. В таком случае, обязательно необходимо обратиться к специалистам. Они подскажут, как проложить трубы, да так, чтобы работа системы отопления не пострадала.

После проведения труб, остается лишь закрепить полотенцесушитель и провести тестирование. Если протечки не наблюдаются, значит, монтаж прошел качественно. Если же где-то заметны проблемы монтажа, лучше сразу приступить к повторным работам.

1Выезд сварщика-сантехникаштбесплатно
2Перенос стояка полотенцесушителя на другую стену (под сварку)шт7500
3Перенос полотенцесушителя (без сварки)шт5000
4Установка полотенцесушителя с переносом и переваркой стоякашт9500

Цена переноса полотенцесушителя

Вне зависимости от достатка человека, его всегда волнует выгодность обращения к профессионалам. Так, например, цена переноса полотенцесушителя может стать важным аргументом к обращению или к отказу от профессиональных услуг. От чего же зависит стоимость?

  • От сложности проведения работ.
  • От объема работ, связанных с монтажом, демонтажем и углублением труб в стены.
  • От срочности проводимых операций (если требуется быстро перенести полотенцесушитель в день звонка, то стоить это будет дороже).
  • От индивидуальных запросов специалистов.

Сейчас услуги профессионалов касательно подобных работ, остаются доступными и объективно качественными.

Человек заметно сэкономит свое личное время, ведь ему не придется продумывать схему монтажа труб и все нюансы переноса батарей.

Об этом будут беспокоиться специалисты, которые грамотно и качественно проведут все монтажные и демонтажные работы.

Обычно перенос полотенцесушителя у профессионалов занимает не более одного дня. Если же человек берется за подобные работы самостоятельно, он может провозиться несколько дней, а это вызовет явный дискомфорт а также недовольство соседей, лишенных отопления на долгое время. Именно поэтому лучше сразу обратиться к мастерам своего дела.

Как перенести полотенцесушитель при помощи сварочных работ?

Зачастую у новичков в деле установки такого сложного оборудования, возникает вопрос: как перенести полотенцесушитель при помощи сварочных работ? На самом деле, сварка далеко не всегда необходима в этот деле, и зачастую можно обойтись резьбовым соединением. Резьбовое соединение гораздо легче в использовании и практичнее. Специалисты рекомендуют резьбовое соединение труб монтировать со сварочным соединением системы отопления. Однако иногда одним резьбовым соединением обойтись нельзя.

Согласование замены батарей

Отопление в частном доме и в квартире — две большие разницы, с точки зрения зависимости от городских служб и организаций, имеющих полномочия на разрешение повлиять на систему обогрева жилья.

Если хозяева собственных частных домов могут похвастаться полной независимостью от архитектурных организаций, а также ЖКО, то собственники благоустроенных жилых площадей находятся в некоторой зависимости.

Все действия, связанные с переносом стен, а также модернизация внутреннего контура отопления квартиры, требуют документального согласования с указанными городскими организациями.

Юридические аспекты модернизации отопительной разводки

Согласование замены батарей

Данный вопрос касается домов, находящихся под юрисдикцией городских коммунальных структур. Любое вмешательство собственника жилья в модернизацию обогревающей системы, является потенциальным нарушением технических условий их эксплуатации.

По этой причине, чтобы не произошло неприятных эксцессов с коммунальными службами, необходимо заручиться документальной поддержкой со стороны ЖКО на проведение перепланировки трубной разводки в жилом пространстве.

В противном случае — штраф неизбежен.

На какие работы требуется разрешающий документ

Разрешения необходимо в следующих случаях:

— при полном ремонте отопительной разводки с последующей заменой батарей;

— при сносе стен в пределах одной квартиры, когда требуется провести изменения в трубном контуре.

Перечисленные причины попадают под обязательное условие, когда необходимо заручиться письменной резолюцией.

Проводя такие «глобальные» изменения в отопительной системе, следует помнить о таких моментах:

— все изменения, касающиеся трубной разводки отопления, связанные с самими стояками, требуют разрешения;

— только лишь работа с радиаторами, не требует согласования замены батарей.

Другими словами, все монтажные работы, проводимые на участке контура после стояка, не подвергаются обязательному письменному разрешению, т. е. согласование замены батарей не нужно.

Исключением являются такие мероприятия, когда происходит расширение жилого пространства одной из комнат благоустроенный квартиры, где производится снос внешней стены между самой комнатой и лоджией, с целью выполнить их совмещение в одно целое пространство. При таком варианте потребуется не только резолюция на саму архитектурную перепланировку, но и на смену размещения участка отопительного трубопровода, так как будет произведена дополнительная врезка трубы под радиаторы, находящиеся по стене лоджии. Коммунальные службы обязательно потребуют разъяснений, так как увеличение участка контура может в некоторых случаях сказаться на качестве подачи теплоносителя другим потребителям многоквартирного дома, т. е. окружающим соседям.

Бывают случаи, когда хозяину жилья необходимо поменять старые радиаторы с одним размером на приборы отопления других размеров.

Данное обстоятельство не является причиной, по которой потребуется согласование замены батарей с городскими коммунальными службами, в частности, с ЖКО, так как такие работы не затрагивают изменения расположения стояка.

ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ имеет год основания 1999г. Сотрудники компании все с опытом работы, имеют Московскую прописку и славянское происхождение, оплата происходит любым удобным способом, при необходимости предоставляются оборудование и работы в кредит. Автономное отопление и зимнее полноценное водоснабжение.

Наш основной информационный портал (сайт)

Строительно монтажная компания ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

г. Москва, Строительный проезд, 7Ак4

Телефон: +7 (495) 744-67-74

Мы работаем ежедневно с 10:00 до 22:00

Офис компании расположен рядом с районами: Митино, Тушино, Строгино, Щукино.

Ближайшее метро: Тушинская, Сходненская, Планерная, Волоколамская, Митино.

Теплопередача и энтропия | IntechOpen

1. Введение

Когда вы читаете стандартный учебник по термодинамике (например, [1-3]) в качестве одной из наиболее фундаментальных формул, вы обнаружите, что

указывает на то, что количество тепла (процесса) (δQ), очевидно, близко связаны с (государственной) количественной энтропией (dS), здесь обе записаны как бесконечно малые величины.

Если, однако, вы проделаете то же самое со стандартным учебником по теплопередаче (например, [4] с 1024 страницами или [5] с 1107 страницами), вы не найдете энтропию ни в указателе этих книг, ни в тексте. .

Для этого может быть две причины: либо энтропия оказалась несущественной для анализа теплопередачи, либо энтропия сознательно игнорируется сообществом теплопередачи, несмотря на ее актуальность. Что является правдой, это пока открытый вопрос, и на него можно ответить, только если принять во внимание термодинамические соображения.

В термодинамике значение энтропии по отношению к теплопередаче не вызывает никаких споров, в ее значимости следует убедить сообщество теплопередачи.Лучше всего это можно сделать, продемонстрировав преимущества включения энтропии в анализ теплопередачи, а также показывая недостатки, с которыми приходится сталкиваться, когда энтропия игнорируется.

2. Термодинамический взгляд на теплообмен

2.1. Общие соображения

Инженеры, использующие фразу «теплопередача», не будут обеспокоены представлением о том, что тепло перемещается через границу системы и затем накапливается в ней, увеличивая ее теплосодержание.

Однако такая аргументация нарушает по крайней мере два принципа термодинамики и упускает из виду важный момент.С точки зрения термодинамики тепло - это величина процесса, которая описывает определенный способ передачи энергии через границу системы. И, конечно, это количество не может быть сохранено, может храниться только энергия, перемещаемая им.

И решающий момент: передача энергии в виде тепла в систему коренным образом отличается от передачи энергии в процессе работы. Энергия, передаваемая в виде тепла и работы, хотя и может быть одинаковым, имеет совсем другое качество, если она является частью энергии системы.Чтобы выразить это в простой и пока еще не точной форме: не только количество энергии учитывается в процессах передачи энергии (например, передача тепла), но также качество энергии и изменение качества во время процесса передачи. . Если это так, то должна быть мера качества и его потенциального ухудшения в процессах передачи энергии. Здесь энтропия играет решающую роль - даже в рассмотрении теплопередачи.

Из очень четкого принципа сохранения энергии (термодинамически сформулированного как первый закон термодинамики) мы знаем, что энергия, заданная как первичная энергия, никогда не теряется при использовании в технических устройствах, а в конечном итоге оказывается частью внутренней энергии окружающей среды.Но тогда это уже бесполезно. Очевидно, что энергия обладает определенным потенциалом, который может потеряться на пути от первичной энергии к внутренней энергии окружающей среды.

В термодинамике есть полезное определение, с помощью которого можно охарактеризовать качество энергии, которое было впервые предложено в [6]. Это определение в первую очередь относится к энергии, которая подвергается процессам передачи работы или тепла. Согласно этому определению энергия состоит из двух частей: эксергии, и энергии, .В рамках этой концепции эксергия - драгоценная часть энергии. Это та часть, которую можно использовать в работе, пока она не станет частью внутренней энергии окружающей среды. Иногда эксергия также называется , доступная работа . Оставшаяся часть энергии называется анергией. Согласно второму закону термодинамики эксергия может потеряться (может быть преобразована в анергию) в необратимых процессах, но никогда не может возникнуть. Любая передача энергии работой или теплом, таким образом, может либо сохранить эксергетическую часть энергии в обратимом процессе, либо уменьшить ее в необратимом.

Что касается теплопередачи, важны два аспекта: первый - это количество энергии, передаваемой теплом, а второй - количество эксергии, потерянной в этом (теплопередающем) процессе. Игнорирование энтропии означает, что можно учесть только первый аспект. Для полной характеристики процесса теплопередачи должны быть учтены оба аспекта, то есть должны быть указаны две физические величины. Они могут быть

В процессе теплопередачи обе величины не зависят друг от друга, потому что определенное количество энергии (q˙) может передаваться с различным снижением качества, т.е.е. с разной степенью необратимости (ΔT). Здесь ΔT является косвенной мерой снижения качества энергии в процессе передачи, поскольку ΔT = 0 является обратимым пределом необратимого процесса с ΔT> 0. Когда требуются две независимые величины, то в контексте безразмерного описания процессов теплопередачи необходимы два безразмерных параметра. В разделе 3 будет обсуждаться, чего не хватает при использовании числа Нуссельта Nualone для характеристики процесса теплопередачи.

В термодинамике два аспекта передачи энергии и ее обесценивания необратимыми процессами количественно оцениваются путем введения энтропии и ее генерации в ходе необратимых процессов. В этом контексте энтропия является мерой структуры системы, хранящей рассматриваемую энергию, то есть энергия может храниться более или менее упорядоченным образом. Это снова может быть выражено в терминах эксергии по сравнению с анергией переданной и накопленной энергии.

2.2. Изменение энтропии в процессах передачи энергии

Для большинства соображений представляет интерес не абсолютное значение энтропии, а ее изменение во время определенного процесса, такого как процесс передачи тепла.Это изменение энтропии в процессе переноса обычно бывает двояким:

  1. Перенос - изменение энтропии в обратимом процессе,

  2. Генерация - изменение энтропии, когда процесс переноса необратим, т.е. необратим.

Таким образом, в реальном (необратимом) процессе изменение энтропии всегда является суммой обоих, то есть (i) + (ii).

Для процесса теплопередачи между двумя температурными уровнями Ta и Tb две части (i) и (ii) равны

dgS˙ = δQ˙ (1Ta − 1Tb) = δQ˙Ta− TbTaTb = δQ˙ΔTTaTbE3

Уравнение (2) соответствует к эк.(1) во введении, теперь в терминах скорости непрерывного процесса. Уравнение (3) утверждает, что генерация энтропии приводит к увеличению энтропии, когда энергия передается от одной системы (a) с высокой температурой (то есть с низкой энтропией) к другой системе (b) с низкой температурой (то есть с высокой энтропией). Таким образом, общее изменение энтропии в таком процессе составляет

. На рисунке 1 такой процесс проиллюстрирован для конвективной теплопередачи от потока в системе (a) с m˙ato потоком в системе (b) с m˙b.Стенка между обоими потоками - диабатическая, стенки в окружающую среду - адиабатические.

Изменение энтропии в ур. (3) строго говоря, это только приближение. Он основан на предположении, что в (a) и (b) реальные распределения температуры могут быть аппроксимированы их (постоянными) средними значениями и что падение температуры от (a) до (b) полностью происходит в стенке между ними. системы, см. рисунок 1 для иллюстрации этого приближения. В разделе 4 учитывается реальное распределение температуры, чтобы определить изменение энтропии при образовании без приближения.

Хотя это не тема данной главы, следует упомянуть, что (i) и (ii) являются для передачи энергии работой:

с δΦ δ как скорость диссипации механической энергии в поле потока, участвующего в передаче обработать. То, что всегда dtS˙ = 0 для рабочей передачи энергии, показывает фундаментальное различие двух способов передачи энергии, то есть посредством тепла или работы, ср. экв. (2) для передачи энергии теплом.

Рисунок 1.

Конвективная теплопередача от потока в (a) к потоку в (b) над элементом поверхности dA (1) Распределение реальной температуры (2) Модель средней температуры

2.3. Обесценивание энергии в процессе теплопередачи и концепция энтропийного потенциала

Когда в процессе передачи энергии теряется эксергия, «ценность» энергии уменьшается, поскольку эксергия как драгоценная часть энергии уменьшается. Это называется девальвацией энергии во время процесса передачи и непосредственно связано с генерацией-изменением энтропии, ср. экв. (3).

Потеря эксергии и генерируемая энтропия взаимосвязаны так называемой теоремой Гуи-Стодолы, см., Например, [7].Он читает

Здесь T∞ - температура окружающей среды, а E˙le - потеря мощности эксергии E˙e уровня энергии E energy после разделения E sub на эксергетическую и анергическую части, E˙e и E˙a, соответственно. .

Для одной операции передачи, обозначенной it, тогда существуют конечные потери эксергии

с S˙g, ias генерация энтропии в операции передачи i. Эту генерацию энтропии можно и нужно рассматривать в контексте тех девальваций скорости передачи энергии E˙, которые произошли до операции передачи i и будут происходить после нее.Эта идея принимает во внимание, что определенная энергия (скорость) всегда начинается как первичная энергия, являющаяся эксергией в целом, и, наконец, заканчивается как часть внутренней энергии окружающей среды, затем как анергия в целом. В [8] это было описано как «цепочка девальвации» по отношению к скорости передачи энергии E˙ с процессом, охватывающим одно звено этой цепи.

Для суммы всех однократных операций передачи, которые полностью обесценивают энергию со 100% эксергии до 100% анергии,

удерживается.Здесь S˙g - это общее образование (скорость) энтропии, то есть увеличение энтропии окружающей среды, когда E˙ становится частью его внутренней энергии.

В [8] эта величина называется энтропийным потенциалом :

энергии E˙, вовлеченной в процесс передачи энергии (здесь: тепла). Принимая это за эталонную величину, так называемое число девальвации энергии

Ni≡ S˙g, iS˙g = T∞S˙g, iE˙E11

указывает, какая часть энтропийного потенциала энергии используется в определенной передаче. процесс i с Ni = 0 для обратимого процесса.Примеры будут приведены позже.

3. Инженерный взгляд на теплопередачу

Как упоминалось ранее, инженеры, обученные решать проблемы теплопередачи с помощью таких книг, как [4], мало заботятся или совсем не заботятся об энтропии. Они характеризуют ситуации теплопередачи коэффициентом теплопередачи

или, более систематически, числом Нуссельта

В обоих случаях q˙w и ΔT объединяются в одной оценочной величине, так что два независимых аспекта теплопередачи

  • сумма, связанная с q˙wand

  • , изменение качества, связанная с ΔT

, отдельно не фиксируется.Вторая величина оценки требуется для исчерпывающей характеристики ситуации теплопередачи. Это может быть число девальвации энергии Nia согласно ур. (11).

Когда Nia учитывает качество теплопередачи, число Нуссельта охватывает количественный аспект в следующем смысле. Часто либо ΔTor q˙ware назначают в качестве теплового граничного условия. Затем число Нуссельта количественно определяет теплопередачу, предоставляя возникающий тепловой поток или требуемую разность температур, соответственно.Оба аспекта являются количественными, поэтому вопрос о качестве остается открытым. Тогда это решается числом обесценения энергии Ni.

Поскольку число Нуссельта хорошо известно в сообществе теплопередачи, а число обесценения энергии Ni - нет, Ni будет дополнительно объяснен в связи с его физическими предпосылками в следующем разделе.

4. Физика, лежащая в основе девальвации энергии число

Согласно закону теплопроводности Фурье, см., Например, [4] или [9],

δQ˙ → = −k (grad T) dAE14

i.е. тепловой поток возникает по (отрицательному) градиенту температуры. Передаваемая таким образом энергия уменьшает свою эксергетическую часть, поскольку эта эксергетическая часть равна

с коэффициентом Карно

Здесь снова T∞ - это температура окружающей среды, так что эксергетическая часть Q˙ после того, как ее уровень температуры Thas достигнет температуры окружающей среды, равно нулю.

Эти постоянные эксергетические потери, когда теплопередача происходит с gradT> 0 (необратимая теплопередача) в соответствии с теоремой Гуи-Стодола (7), сопровождаются генерацией энтропии, которую здесь можно записать как

или после интегрирования локальной скорости генерации энтропии S˙g '' 'как

, что в декартовых координатах читается как

dgS˙ = kT2 [(∂T∂x) 2+ (∂T∂y) 2+ (∂T∂z) 2] dVE19

Обратите внимание, что это уравнение .(19) сводится к ур. (3) когда существует линейное распределение температуры только в направлении x, так что ∂T / ∂x = ΔT / Δx, dV = dAΔx и ∂Q˙ = −k (ΔT / Δx) dA.

Сравнение ур. (3) и (19) показывает, что

в модели средней температуры в соответствии с ур. (3) и рисунок 1 (2) представляет собой интегрирование относительно δQ˙, в то время как с реальным распределением температуры в соответствии с ур. (19) и рис. 1 (1) это интегрирование по объему, учитывающее скорость генерации локальной энтропии.

В обоих случаях определяется S˙g, i, которое представляет собой общее генерирование энтропии за счет теплопроводности в процессе передачи i.Число девальвации энергии относится к энтропийному потенциалу Q˙, то есть к Q˙ / T∞, так что

Ni = k T∞Q˙∫V1T2 [(∂T∂x) 2+ (∂T∂y) 2 + (∂T∂z) 2] dVE21

- это процент использованного энтропийного потенциала энергии E˙, который в процессе i передается в виде тепла Q˙. Обратите внимание, что часть энтропийного потенциала уже использовалась на пути E˙старта в качестве первичной энергии в ситуации, когда она передается в виде тепла, а оставшаяся часть энтропийного потенциала после процесса теплопередачи может быть использована в последующем процессы передачи энергии.Это может проиллюстрировать, почему важно видеть определенный процесс передачи в контексте общей цепочки обесценивания энергии, начиная с первичной энергии и заканчивая частью внутренней энергии окружающей среды. Подробнее об этой концепции см. [8] .

5. Конвективная теплопередача

Часто конвективная теплопередача происходит в технических приложениях, таких как электростанции, системы отопления или охлаждения. Затем задействуется второй поток энергии, который представляет собой рабочую скорость потока, которая необходима для поддержания потока, в котором или из которого происходит передача тепла.Этот поток энергии, применяемый в качестве работы, представляет собой чистую эксергию, которая теряется в процессе рассеяния во время конвективной теплопередачи.

5.1. Потери из-за рассеяния механической энергии

В гидромеханике потери в поле течения обычно характеризуются коэффициентом сопротивления cD для внешних потоков и коэффициентом потери напора K для внутренних потоков, которые представляют собой безразмерную силу сопротивления FD и безразмерную потерю давления Δp соответственно . В таблице 1 оба определения показаны вместе с альтернативным подходом, основанным на скорости генерации энтропии S˙g, D из-за рассеяния механической энергии (индекс: D).Подробнее об этом альтернативном подходе см. [10]. Поскольку оба коэффициента, cD и K, учитывают скорость диссипации Φ˙ в поле потока и согласно уравнению. (6) δΦ˙ = TdgS˙ диссипация механической энергии соответствует потере эксергии только при T = T∞, ср. экв. (7). Когда поток возникает при температуре, отличной от температуры окружающей среды T∞, cD и K учитывают рассеивание, но не потерю эксергии в потоке.

Тогда необходим второй коэффициент, который лучше всего определяется как число разрушения эксергии NE, аналогичное числу девальвации энергии, ур.(11), т.е.

традиционный подход альтернативный подход
внешний поток cD = FDρ2u∞2A cD = Tρ2u∞165 внутренний , D расход K = Δpρ2um2 K = Tρ2um3AS˙g, D

Таблица 1.

Коэффициенты сопротивления и потери напора; общепринятые и альтернативные определения из [10]. u∞: скорость набегающего потока, um: средняя скорость в поперечном сечении

, которая для внешнего потока с E˙ = u∞22m˙ = ρ2u∞3Ais (c.f. таблица 1):

NE = T∞TcD (число разрушения эксергии) E23

и для внутреннего потока с E˙ = um22m˙ = ρ2um3Ais (см. таблицу 1):

NE = T∞TK (число разрушения эксергии) E24

Примечание что NE не является числом девальвации энергии в смысле его определения в ур. (11) поскольку эталонная величина E˙in eq. (22) не является скоростью передачи энергии (которая может быть обесценена в процессе передачи). Вместо этого в конвективном процессе участвует кинетическая энергия. Он служит эталонной величиной для работы потока, необходимой для поддержания потока.

Отличается от Ни в соответствии с ур. (11), для которого по определению всегда выполняется 0≤Ni≤1, NE не ограничивается этим диапазоном. Например, NE = 3 для внутреннего потока означает, что потери эксергии (разрушение эксергии) во время этого процесса в три раза выше, чем кинетическая энергия, участвующая в конвективном процессе. Обратите внимание, что обесценивается не кинетическая энергия, а энергия, которая входит в систему в виде работы потока, являясь чистой эксергией вначале и частично или полностью преобразованной в анергию в процессе диссипации.

5.2. Оценка конвективной теплопередачи

Поскольку обе энергии в процессе конвективной теплопередачи (необходимая работа потока и передаваемая тепловая энергия) подвергаются обесцениванию, они обе должны учитываться при оценке процесса конвективной теплопередачи, например, с целью его оценки. оптимизация.

Что касается потерь, то учитывается потерянная эксергия обеих энергий, участвующих в процессе конвективной теплопередачи. Эти эксергетические потери характеризуются соответствующими скоростями образования энтропии S˙g, iin eq.(11) и S˙g, Din eq. (22). Они могут быть добавлены для обеспечения общей скорости генерации энтропии в процессе конвективной теплопередачи и служат в качестве целевой величины в процедуре оптимизации. Это разумный критерий для всех тех случаев, когда эксергетическая часть процесса передачи энергии учитывается как цикл мощности. В таком процессе эксергия, теряемая перед турбиной, не может быть преобразована в механическую энергию в турбине, что снижает эффективность энергетического цикла.

Когда скорость генерации энтропии должна быть определена из подробных численных решений процесса конвективной теплопередачи, S˙g, если следует из ур.(19), (20) в то время как S˙g из-за диссипации определяется как

S˙g = ∫ dgS (число разрушения эксергии) ˙E25

с

dgS˙ = μT (2 [(∂u∂x) 2+ ( ∂u∂y) 2+ (∂u∂z) ​​2] + (∂u∂y + ∂v∂x) 2+ (∂u∂z + ∂w∂x) 2+ (∂v∂z + ∂w∂y) 2) dVE26

Когда поток турбулентный, dgS˙ согласно ур. (19) и (26) подходят только для подхода прямого численного моделирования (DNS) в отношении турбулентности, как в примере, показанном в [11]. Поскольку решения DNS с их необычайной вычислительной потребностью не могут использоваться для решения технических проблем, вместо них решаются усредненные по времени уравнения (усредненные по Рейнольдсу Navier-Stokes: RANS).Затем также необходимо усреднить dgS˙ по времени, что приведет к:

dgS˙C = dgS˙C¯ + dgS˙C'E27

и

dgS˙D = dgS˙D¯ + dgS˙D'E28

с dgS˙ C¯ и dgS˙D¯ для генерации энтропии в усредненном по времени поле температуры и скорости, а также dgSÀC'и dgSÀD' для усредненных по времени вкладов соответствующих флуктуирующих частей.

Все четыре части равны

dgS˙C¯ = kT2 [(∂T¯∂x) 2+ (∂T¯∂y) 2+ (∂T¯∂z) 2] dVE29dgS˙C '= kT2 [(∂ T'∂x) 2¯ + (∂T'∂y) 2¯ + (∂T'∂z) 2¯] dVE30dgS˙D¯ = μT (2 [(∂u¯∂x) 2+ (∂u¯ ∂y) 2+ (∂u¯∂z) 2] + (∂u¯∂y + ∂v¯∂x) 2+ (∂u¯∂z + ∂w¯∂x) 2+ (∂v¯∂z + ∂ w¯∂y) 2) dVE31dgS˙D '= μT (2 [(∂u'∂x) 2¯ + (∂u'∂y) 2¯ + (∂u'∂z) 2¯] + (∂u '∂y + ∂v'∂x) 2¯ + (∂u'∂z + ∂w'∂x) 2¯ + (∂v'∂z + ∂w'∂y) 2¯) dVE32

с результатами для турбулентного поле потока из уравнений RANS, dgS˙C¯ и dgS˙D¯ может быть определено, но не dgS˙C 'и dgS˙D'.Для этих условий необходимы модели турбулентности, как, например, в [12].

5.3. Безразмерные параметры

Когда необходимо оценить весь процесс конвективной теплопередачи (включая потери эксергии в температуре и в поле потока), это опять же следует делать с помощью безразмерных параметров. Введены безразмерные параметры:

  • Число Нуссельта Nu / экв. (13), что указывает на силу теплопередачи по сравнению с ее необратимостью;

  • Число девальвации энергии Ni / экв.(11), что указывает на потерю энтропийного потенциала переданной энергии;

  • Коэффициент потери напора K / таблица 1, указывающая скорость рассеяния в поле потока;

  • Число разрушения эксергии NE / экв. (24), что указывает на потерю эксергии в поле течения.

Если теперь представляют интерес общие потери эксергии для процесса конвективной теплопередачи, то это, в основном, сумма эффектов, охватываемых Ni и NE. Однако поскольку оба параметра не обезразмериваются одинаково, их нельзя просто добавить.E = 0 для процесса, в котором вся эксергия теряется из-за ее преобразования в анергию.

6. Примеры

Будут приведены два примера, в которых параметры, которые были введены выше, будут использоваться для характеристики ситуации теплопередачи. С помощью этих примеров должно стать очевидным, что энтропию и / или ее образование не следует игнорировать, когда процессы теплопередачи рассматриваются в практических промышленных приложениях.

6.1. Полностью разработанная труба потока с теплопередачей

Этот простой пример может продемонстрировать, насколько важно учитывать генерацию энтропии, которая является ключевым аспектом в девальвационном числе энергии Nia согласно его определению (11).

То, что обычно можно найти в качестве характеристики теплопередачи полностью развитого трубного потока, - это число Нуссельта Nu. Предположим, что Nu = 100, и это происходит на верхнем температурном уровне энергетического цикла, то есть перед турбиной этого устройства преобразования энергии. Предположим также, что эта ситуация теплопередачи с Nu = 100 и тепловым потоком q˙w = 103 Вт / м2 на длине L = 0,1 происходит в двух разных энергетических циклах:

  • Паросиловый цикл (SPC) с водой в качестве рабочее тело и верхний температурный уровень Tm, u = 900 К.

  • Органический цикл Ренкина (ORC) с аммиаком Nh4 в качестве рабочего тела и верхним температурным уровнем Tm, u = 400 К.

Когда в обоих циклах Nu, q˙wand Lare одинаковы, разница температур ΔTin Nuaccording к эк. (13) для аммиака в 2,6 раза больше, чем для воды. Это связано с разными значениями теплопроводности k воды (при Tm, u = 900 K и p = 250 бар) и аммиака (при Tm, u = 400 K и p = 25 бар), принимая типичные значения для температуры и давления уровни в обоих циклах.

Для дальнейшего сравнения обратите внимание, что число обесценения энергии согласно ур. (11) в этом случае с dgS˙ согласно ур. (3) и интегрировали для получения

S˙g, i = Q˙w, i (1Tw − 1Tm, u) ≈Q˙w, i ΔTTm, u2E35

с E4 = Q˙wis

В таблице 2 показаны значения число девальвации энергии Ни для обоих случаев в соответствии с этим приближением. Он показывает, что только 0,37% энтропийного потенциала используется для теплопередачи в случае SPC, но почти 5% в случае ORC, «хотя» обе ситуации теплопередачи имеют одинаковое число Нуссельта Nu = 100 и одинаковое количество энергия передается.Обратите внимание, что только та часть энтропийного потенциала, которая еще не используется, доступна для дальнейшего использования после рассматриваемого процесса.

Цикл / жидкость кВт / м · K T∞K Tm, uK ΔTK SPC
300 900 10 0,0037
ORC / аммиак 0.038 300 400 26 0,049

Таблица 2.

Теплопередача при Nu = 100, q˙w = 103 Втм2, L = 0,1 мин, два разных цикла мощности

6.2. Использование CFD для оценки теплообменника

В предыдущем примере были рассмотрены два аналогичных процесса при двух разных уровнях температуры. Такой поток в трубе с теплопередачей является частью ситуации теплопередачи, показанной на рисунке 1: холодная сторона (b) нагревается.

Во втором примере вычислительная гидродинамика (CFD) используется для оценки нагрева жидкости в канале внутри пластинчатого теплообменника, пытаясь найти лучшую точку работы для устройства.Сначала мы опишем устройство и его моделирование, а затем обсудим результаты и способы их использования. Более подробную информацию можно найти в [14].

6.2.1. Геометрия устройства

Пластинчатые теплообменники состоят из гофрированных пластин, которые расположены в стопке пластин, образующих каналы между пластинами. Пластины сконструированы таким образом, что две жидкости отделяются друг от друга по пути через соседние каналы.

В зависимости от гофры пластины каналы имеют постоянно меняющееся сечение, но имеет повторяющийся геометрический рисунок.и период Λ; c.f. [15]

6.2.2. Моделирование устройства

Первое упрощение, сделанное для облегчения моделирования, состоит в том, что пластина (и, следовательно, теплообменник) предполагается иметь бесконечную длину. Таким образом, можно пренебречь воздействием на поток, вызываемым областями входа или выхода: поток развивается гидравлически. Это имеет два последствия:

  • канал можно смоделировать как бесконечно повторяющуюся полосу конечной длины, см. Рисунок 3 (a),

  • , только половина канала должна быть смоделирована, см. Рисунок 3 (b).

Результирующая геометрия домена показана на рисунке 4.

Рисунок 3.

Упрощенная геометрия теплообменника: (а) симметричная полоса; (б) область решения из-за предположения симметрии.

Рис. 4.

- вид полосы смоделированного пластинчатого теплообменника.

Второе упрощение, сделанное здесь, заключается в том, что теплообменник работает со сбалансированным противотоком: производительность потока m˙cp одинакова на горячей и холодной стороне, так что разница температур между ними, а также flux q˙ware одинаков во всех точках между входом и выходом.

6.2.3. Граничные условия

На основе предположений, сделанных выше, периодические граничные условия могут применяться к полю потока в основном направлении потока x (см. Рисунок 3). Граничное условие, применяемое по отношению к полю давления, представляет собой так называемое граничное условие «вентилятора», которое устанавливает постоянный перепад давления между впускным и выпускным участками. В плоскости симметрии накладывается граничное условие симметрии, а граничные условия прилипания выполняются на всех стенках.

Рисунок 5.

Общая скорость генерации энтропии S˙g, скорость генерации энтропии из-за диссипации S˙g, D и скорость генерации энтропии из-за проводимости S˙g, C (нормализованная с минимальной скоростью генерации энтропии при Re≈2000) при различных числах Рейнольдса , для моделирования прохода теплообменника.

Температурное поле имеет граничное условие вентилятора с положительной разностью температур ΔTio между впускным и выпускным участками. Это приводит к нагреванию жидкости, когда она проходит через симулированный проход.Граничное условие, используемое для верхней и нижней стенок, - это линейно возрастающий температурный профиль в среднем направлении потока. Увеличение температуры ΔTω, io совпадает с ΔTio. Вместе эти два граничных условия моделируют уравновешенную противоточную конфигурацию теплообменника. Граничное условие нулевого градиента используется для прокладки, которая моделируется как адиабатическая стенка.

Изменение перепада давления приводит к разной средней скорости потока. Чтобы сохранить постоянный тепловой поток q˙w, необходимо было соответственно отрегулировать разницу температур между входом и выходом (ΔTw, io = ΔTio = q˙wA / m˙cp).

6.2.4. Результаты моделирования

Результаты, полученные в результате моделирования CFD, дают доступ к полям скорости, давления и температуры u, p и T. Их можно использовать для расчета коэффициента теплопередачи и коэффициента потери напора для рассматриваемой конвективной теплопередачи.

Расчет полей давления и скорости - дорогостоящая часть моделирования. Когда предполагается, что все свойства жидкости постоянны, т.е. не зависят от давления и температуры, температурное поле можно даже смоделировать как пассивный скаляр, что требует очень небольших вычислительных затрат.Четыре части генерации энтропии (S˙g, C¯, S˙g, C ', S˙g, D¯, S˙g, D', см. Уравнения (29) - (32) в разделе 5.2. ) являются величинами постобработки: их можно получить из u-, p- и T-полей без решения дополнительных дифференциальных уравнений. Это полезно для оценки определенного процесса, работающего на разных уровнях температуры.

Скорость образования энтропии из-за рассеяния, проводимости и их сумма показаны на рисунке 5 для различных чисел Рейнольдса. Для увеличения числа Рейнольдса S˙g, Din уменьшается, а S˙g, C уменьшается.Оптимальная точка работы может быть определена примерно при Re = 2000. Такой же оптимум можно определить на рисунке 6 для числа девальвации энергии теплообменника Nhe, поскольку в уравнении. (11) тепловой поток, площадь стенки и температура окружающей среды одинаковы для всех расчетов.

Рис. 6.

Число девальвации энергии Nhe для смоделированного прохода пластинчатого теплообменника.

Обратите внимание, что кривые для S˙g, Cand S˙g, Din на рис. 5 являются почти прямыми линиями, особенно для более высоких чисел Рейнольдса.Следовательно, необходимы только два моделирования, чтобы приблизительно оценить оптимальную точку работы. Из двух прямых линий для S˙g, Cand S˙g, D сумма обоих результатов в виде кривой с минимумом при оптимальном числе Рейнольдса.

Как упоминалось ранее, генерация энтропии - это величина постобработки. Это может быть использовано для оценки смоделированной ситуации теплопередачи при различных уровнях температуры. Если общее изменение температуры между входом и выходом не слишком велико, можно сделать приближение, просто соответствующим образом масштабируя результаты.Генерация энтропии из-за диссипации S˙g, D, new на уровне температуры Tnewis (по сравнению с генерацией энтропии в существующем результате моделирования) S˙g, D, new / S˙g, D, sim = Tsim / Tnew. Если новый уровень температуры выше, S˙g, D, new будет меньше, чем S˙g, D, sim. Точно так же для генерации энтропии за счет проводимости соотношение S˙g, C, new / S˙g, C, sim = (Tsim / Tnew) 2. Опять же, если новый уровень температуры выше, S˙g, C, new будет меньше, чем S˙g, C, sim. Оптимальная точка работы смещается к более низкому числу Рейнольдса (см. Рисунок 7), потому что влияние изменения уровня температуры на S˙g, C больше, чем влияние на S˙g, D.

Рис. 7.

Скорость генерации энтропии для теплопередачи при различных уровнях температуры. При более высоких температурах оптимальная рабочая точка смещается в сторону более низких чисел Рейнольдса.

7. Выводы

Несмотря на очевидную низкую популярность, генерация энтропии является важным аспектом любого процесса теплопередачи. Каждый реальный технический процесс включает в себя генерацию энтропии, которую в какой-то момент нужно выпустить в окружающую среду. Было показано, что каждый поток энергии имеет энтропийный потенциал, который представляет собой количество энтропии, которая может быть выброшена в окружающую среду вместе с потоком энергии.Поэтому он устанавливает предел для всех необходимых процессов, связанных с этим потоком энергии. На основании этого был введен показатель девальвации энергии , который количественно определяет часть энтропийного потенциала, которая теряется в процессе передачи. Число девальвации энергии применимо ко всем процессам, в которых передается энергия, и рекомендуется для их оценки, особенно в отношении устойчивости.

На примерах также было показано, как различные ситуации теплопередачи можно сравнивать друг с другом.Такие сравнения могут проводиться на самых разных уровнях, начиная от оценки системы (т.е. для сравнения различных систем) и заканчивая более подробными исследованиями, касающимися оптимизации подсистем, которые являются частью общей системы теплопередачи. Также было показано, как существующие результаты моделирования могут быть повторно использованы при различных уровнях температуры, эффективно снижая стоимость моделирования CFD.

.

Как работают тепловые батареи?

Что такое тепловая батарея?

Любую тепловую массу можно по определению назвать тепловой батареей, поскольку она способна накапливать тепло. В контексте дома это означает плотные материалы, такие как кирпич, кладка и бетон. Даже кувшин с водой, стоящий в солнечном окне, представляет собой своего рода тепловую батарею, поскольку она улавливает, а затем выделяет тепло от солнца.

Хорошо утепленный бетонный пол также действует как тепловая батарея; как только вы накачаете его полным теплом, он долго остынет (в зависимости от толщины), и в течение этого времени он регулирует внутреннюю температуру.

Одно из практических применений для получения максимальной отдачи от излучающего бетонного пола, поскольку тепловая батарея может быть в областях с колеблющимися затратами на электроэнергию - вы можете настроить пол на таймер, чтобы он работал только в часы с низким тарифом (с 19:00 до 7:00 в Онтарио например). В течение двенадцати часов, когда он выключен, он действует как аккумулятор, медленно выделяя накопленное тепло, поэтому вам не придется платить по более высоким тарифам в часы пик.

MIT Solar House через Викимедиа

По мере того, как вы переходите в зону активных систем аккумулирования тепла, одним из наиболее распространенных типов тепловых батарей (хотя их не так много) является огромный резервуар для воды, закопанный в землю, который нагревается. солнечными тепловыми панелями.

Даже этот тип системы не нов, первый дом в Соединенных Штатах с активной системой солнечного отопления был построен в 1939 году в кампусе Массачусетского технологического института (Массачусетский технологический институт) и находился на вершине огромного резервуара с водой, который нагревается. тепловыми солнечными панелями.

Тепловая батарея MIT Solar House через Викимедиа

Что такое тепловые батареи с фазовым переходом?

Использование «фазового перехода» немного поднимает планку - оставайтесь со мной, это будет весело, обещаю :)

Для превращения материала из твердого в жидкое требуется значительное количество энергии.Эта энергия высвобождается позже, когда материал снова затвердевает. Пока происходят эти преобразования, и материал либо поглощает, либо выделяет энергию, температура остается постоянной. Как только фазовый переход завершится, материал снова начнет изменять температуру.

Итак, что это означает на самом деле? Это означает, что для того, чтобы растопить воду, воск, металл, камень или что-то еще, вам нужно накормить его тонной энергии. но при этом температура не меняется.Таким образом, ваша «батарея» имеет больше энергии, и вы можете хранить больше тепла в том же объеме пространства.

Трудно воспользоваться температурой плавления 0 ° Цельсия, но воск плавится при температуре около 37 ° Цельсия (в зависимости от его точного химического состава), что идеально подходит для сбора и хранения тепла от солнечных тепловых коллекторов.

Как построить тепловую батарею:

Если у вас есть солнечная панель, собирающая тепло (непосредственно нагревающая воздух или жидкость, а не генерирующая энергию с помощью фотоэлектрических элементов), вы можете использовать ее для зарядки своей тепловой батареи.Представьте себе это - большой резервуар с воском (или водой), который нагревается нагретыми змеевиками солнечного коллектора. Через этот же резервуар проходит другой змеевик, который отбирает тепло, чтобы перекачивать его через ваш лучистый пол или любую другую систему распределения тепла, которая у вас есть.

Удельная теплоемкость:

Если вы возьмете твердый парафин (теплоемкость Cp = 2,5 кДж / кг · K и теплота плавления 210 кДж / кг), скажем, 1 кг при комнатной температуре, вам потребуется 2,5 кДж (килоджоулей) тепла, чтобы Блок 1 кг выдерживает температуру от 20 ° C до 21 ° C.Чтобы температура повысилась с 21 ° C до 22 ° C, вам также потребуется 2,5 кДж (то есть такое же количество энергии).

Парафин плавится примерно при 37 ° C. Если она упадет до 36 ° C, вам снова потребуется всего 2,5 кДж, чтобы вернуть ее к 37 ° C, но вам потребуется 210 кДж (в 84 раза больше), чтобы перейти с 37 до 38 ° C.

Это связано с тем, что для плавления необходимо разорвать некоторые химические связи в твердой решетке, а это требует дополнительной энергии. Итак, в целом, если при температуре 20 ° C лежит килограмм парафина, вам понадобится 252 штуки.5 кДж, чтобы довести его до 38 ° C.

Бетон является одним из наиболее распространенных строительных материалов с высокой теплотворной способностью. В отличие от парафина, 1 кг бетона (Cp = 0,88 кДж / кг · K) потребует 15,8 кДж, чтобы сделать то же самое. Для воды (Cp = 4,18 кДж / кг · К) необходимое количество энергии составит 75,2 кДж.

Количество вложенной энергии - это количество энергии, хранящейся в материале, поскольку эта энергия позже будет высвобождаться, когда материал снова остынет до 20 ° C или комнатной температуры. Хотя существует множество материалов, которые можно использовать для аккумулирования тепла, это всего лишь краткое сравнение некоторых из наиболее широко доступных.

Итак, парафин может сохранять в 16 раз больше тепла на килограмм, чем бетон, и в 3,4 раза больше, чем вода. Таким образом, хотя вода может быть не лучшим материалом для хранения тепла, она, безусловно, является наиболее доступной по цене и легкодоступной.

Значение Cp, указанное в тексте выше, относится к теплоемкости материалов.

q = м Cp ΔT

где:

q = энергия [Дж]

m = масса материала [кг]

Cp = теплоемкость материала [кДж / (кг · K)]

ΔT = разница температур [K или ° C]

Подробнее о дизайне пассивных солнечных домов здесь

Схема термобатареи предоставлена ​​компанией Alternative-Photonics.com /

Диаграммы тепловых батарей любезно предоставлены компанией Alternative Photonics.

.

Как запустить холодильник на инверторе | Руководства для дома

Херб Кирхгофф Обновлено 9 декабря 2018 г.

Инвертор - это электрическое устройство, которое преобразует мощность батареи постоянного тока в бытовую мощность переменного тока 120 вольт для работы таких приборов, как холодильник. Доступны инверторы различной мощности, а некоторые из них достаточно мощны для работы с холодильниками. Но прежде чем вы побежите покупать инвертор, вам нужно выяснить, какого размера вам нужен инвертор и какой емкости батареи он потребует.

Энергопотребление

Перед покупкой инвертора вам необходимо узнать потребляемую мощность вашего холодильника в ваттах. Эта информация указана на паспортной табличке производителя и выражена в амперах или ваттах. Если тарелка дает ватт, вы дома бесплатно. Если даны амперы, преобразуйте их в ватты, умножив амперы на напряжение. Например, если ваши типовые 16 куб. фут. холодильник потребляет 6 ампер, вы умножаете 6 на 120 вольт, чтобы получить 600 ватт. Это ваша рабочая мощность. Мотор холодильника также нуждается в толчке, примерно в три раза превышающем его рабочую мощность, чтобы запустить его, но этот всплеск необходим всего на долю секунды.Для работы этого холодильника вам понадобится инвертор, способный выдерживать 600 Вт в течение длительного времени и всплеск до 1800 Вт за доли секунды.

Номинальные параметры инвертора

На этикетке производителя большинства инверторов указаны два значения мощности. «Непрерывная мощность» - это выходная мощность переменного тока, которую инвертор может подавать круглосуточно без выходных, пока есть вход постоянного тока. «Пиковая импульсная мощность» - это выходная мощность переменного тока, которую инвертор может подавать в течение доли секунды. Типичный инвертор, предлагаемый в дисконтных магазинах или домашних центрах, обеспечивает постоянную мощность переменного тока 1500 Вт и импульсную мощность 3000 Вт.Этот блок должен работать на типичные 16 куб. футов холодильник без проблем.

Емкость аккумулятора

Вам также необходимо знать, какой емкости аккумулятора постоянного тока вам понадобится иметь под рукой для работы холодильника. Чтобы определить требования к батарее, сначала преобразуйте рабочие ватты переменного тока холодильника в амперы постоянного тока. Пусковой мощности недостаточно, чтобы сосчитать. Чтобы найти ток постоянного тока, разделите мощность переменного тока на 12 и умножьте результат на 1,1. Холодильник, которому требуется 600 ватт переменного тока, потребляет 55 ампер постоянного тока.

Характеристики аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи рассчитаны на ампер-часы. Типичная батарея, рассчитанная на 105 ампер-часов, может выдавать 105 ампер постоянного тока за один час, прежде чем разрядится. В общем, вы рискуете повредить аккумулятор, если заряд свинцово-кислотного аккумулятора опустится ниже 50 процентов емкости, поэтому вы можете безопасно потреблять 105 ампер всего за 30 минут. Холодильник, потребляющий только 55 ампер постоянного тока, может проработать около 60 минут непрерывной работы от батареи на 105 ампер-час. Холодильники работают периодически, а не непрерывно, поэтому вам нужно определить, сколько минут из каждого часа действительно работает ваш холодильник.Если ваш холодильник потребляет 55 ампер постоянного тока в течение 20 минут каждый час, вам необходимо подзарядить батарею после трех часов работы холодильника. Вторая батарея будет поддерживать работу холодильника, пока вы заряжаете первую батарею.

.

Насколько большой аккумуляторный блок вам нужен, чтобы содержать дом? | Руководства для дома

Джозеф Уэст Обновлено 15 декабря 2018 г.

Многие домашние энергетические системы сталкиваются с перспективой несоответствия с основным источником питания. Ветрогенераторы мало помогают в безветренные дни, а солнечные батареи бесполезны, когда они засыпаны снегом. Даже дома, подключенные к электросети, время от времени сталкиваются с отключениями электроэнергии. Вы можете создать резервную копию с аккумулятором, который сможет обеспечить электричеством ваш дом при выходе из строя основных источников.

Киловатт-час

Бытовое потребление электроэнергии измеряется в киловатт-часах. Киловатт-час соответствует количеству энергии, необходимому для питания устройства мощностью 1 киловатт в течение одного часа или устройства мощностью 100 Вт в течение 10 часов. В ежемесячном счете за электроэнергию указано, сколько киловатт-часов вы израсходовали, а в счете также может отображаться статистика использования за предыдущие месяцы. По данным Управления энергетической информации США, средний американский дом потребляет 901 киловатт-час в месяц, или примерно 30 киловатт-часов в день.

Количество дней

Непрактично построить аккумуляторную батарею, способную обеспечивать электроэнергию дома в течение многих дней. Реалистичная система обеспечит электроэнергией дом на несколько дней, чтобы учесть любые сбои в системе первичной энергии. При проектировании аккумуляторной батареи вы должны определить, сколько дней вы ожидаете без питания. Например, если вы живете в сельской местности, где сильные штормы иногда вызывают перебои в подаче электроэнергии, вы можете рассчитать свою систему на три дня работы от батареи.

Характеристики батареи

Батареи разработаны для выработки определенного напряжения и рассчитаны на определенное количество ампер-часов. Например, батарея на 400 ампер-час может обеспечивать ток 4 ампера в течение 100 часов. Напряжение батареи считается довольно постоянным, хотя напряжение постепенно снижается по мере разряда батареи. Чтобы оценить энергоемкость батареи в киловатт-часах, умножьте типичное рабочее напряжение на номинальное значение в ампер-часах, а затем разделите на 1000.Батарея на 400 ампер-часов, вырабатывающая 6 вольт, может обеспечить примерно 2,4 киловатт-часа.

Количество батарей

Блок батарей, предназначенный для питания среднего американского домохозяйства в течение трех дней, должен обеспечивать 90 киловатт-часов энергии. Батарея из предыдущего примера может обеспечивать 2,4 киловатт-часа, поэтому для этой системы потребуется 38 батарей. На самом деле, потребуется еще несколько батарей, чтобы учесть недостатки батарей и мощность, потребляемую инвертором, который представляет собой устройство, необходимое для преобразования энергии батареи постоянного тока в переменный ток, необходимый для бытовой электросистемы.

.

Смотрите также