Пример теплотехнического расчета наружной стены: Теплотехнический расчет с примером

Пример теплотехнического расчета наружных стен с вентилируемой воздушной прослойкой

Главная → Документация → Техническая документация → Пояснительная записка к альбому технических решений → Пример теплотехнического расчета наружных стен

2.1 Исходные данные.

В г. Челябинск существует 10-этажное кирпичное отдельно стоящее здание. В здании располагаются офисные помещения. Высота здания 30 м.

Конструктивный слой стены – кладка из силикатного кирпича толщиной δ_κ=0,51 м, коэффициент теплопроводности кладки λ_κ=0,87 Вт/(м°С).

Утеплитель – минераловатные плиты с коэффициентом теплопроводности λ_y=0,045 Вт/(м°С).

Ширина вентилируемой прослойки d_пр =0,05 м.

Используется облицовочный материал – фасадная панель производства ЗАО «ИНСИ»,толщиной 0,5 мм.

Количество креплений на квадратный метр конструкции n_к= 1,72.

2.2 Расчетные характеристики климата района строительства и микроклимата здания.

Средняя температура наиболее холодной пятидневки t_н =-34 °С.
Средняя температура отопительного периода t_ht = -6,5 °С.
Продолжительность отопительного периода z_ht = 218 сут.
Характеристики микроклимата помещения берутся по СНиП 23-02-2003.
Температура внутреннего воздуха t_int = 20 °С по [14]
Относительная влажность внутреннего воздуха φ_в = 55%.
Градусо-сутки отопительного периода по СНиП 23-02-2003 D_d = (t_int — t_ht)∙
z_ht = (20°С + 6,5°С)∙218 сут =5777 °С∙сут.

2.3 Нормируемое значение сопротивления теплопередаче стены.

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции в соответствии со СНиП 23-02-2003 следует принимать не менее нормируемого значения R_reg = a∙D_d + b. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче стен из условий энергоснабжения определяется по таблице 4 СНиП 23-02-2003. Для стен a = 0,0003; b = 1,2. R_reg = 0,0003∙5777 + 1,2 = 2,93 м2°С/Вт

2.4 Определение требуемой толщины теплоизоляционного слоя.

Толщина теплоизоляционного слоя определяется методом интерации по формуле (3). На первом шаге итерации коэффициент теплотехнической однородности принимается равным единице r = 1.

Соответствующая толщина теплоизоляционного слоя:

Для получившейся толщины теплоизоляционного слоя по табл. 1. методом интерполяции определяется коэффициент теплотехнической однородности конструкции:

Второй шаг итерации.
r = 0,980

На последнем шаге итерации толщина утеплителя изменилась менее чем на 5 мм, значит процесс итерации можно прекратить.

По результатам расчета толщина утеплителя должна быть не менее 0,101 м.

Из конструктивных соображений принимается толщина утеплителя δ_у =0,15 м.

Коэффициент теплотехнической однородности конструкции r = 0,95.

2.

5 Определение параметров воздухообмена в прослойке.

Определяется скорость движения воздуха, температура воздуха и коэффициент теплообмена в вентилируемой воздушной прослойке для наиболее холодного месяца. В данном случае наиболее холодный месяц январь и tн = -15,8 °С.

Приточные и вытяжные отверстия воздушной прослойки расположены на одной стороне здания, т.е. К_н = К_з.

ξ_экв = ξ_вх + ξ_вых + ξ_{поворотов} = 1 + 1 + 0,75∙2=3,5.
R_в = r∙R₀ = 0,95∙(1/23 + 1/8,7 + 0,51/0,87 + 0,15/0,045) = 3,87 м²°С/Вт.
R_н= 1/α_н + R_об = 1/23 = 0,043 м²°С/Вт. (R_об = 0, пренебрегаем термическим сопротивлением облицовки)
На первом шаге интерации принимаем V_пр = 1 м/с.
α_пр = α_κ + α_л.
α_κ = 7,34 ∙ 1^0,656 + 3,78 е^-1,9 = 7,9 Вт/(м²°С).

Второй шаг итерации

α_κ = 7,34 ∙ 0,39^0,656 + 3,78 е^{-1,9 ∙ 0,39} = 5,76 Вт/(м²°С).
α_л =0,61 Вт/(м²°С).
α_пр = 5,76 + 0,61 = 6,37 Вт/(м²°С).
γ_cp = 353/(273-15,12) = 1,37

Третий шаг итерации

α_κ = 7,34 ∙ 0,52^0,656 + 3,78 е^{-1,9 ∙ 0,52} = 6,2 Вт/(м²°С).
α_л =0,61 Вт/(м²°С).
α_пр = 6,2 + 0,61 = 6,81 Вт/(м²°С).
γ_cp = 353/(273-14,6) = 1,37

Четвертый шаг итерации

α_κ = 7,34 ∙ 0,49^0,656 + 3,78 е^{-1,9 ∙ 0,49} = 6,11 Вт/(м²°С).
α_л =0,61 Вт/(м²°С).
α_пр = 6,11 + 0,61 = 6,72 Вт/(м²°С).
γ_cp = 353/(273-14,75) = 1,37

Скорость движения воздуха на последнем шаге итерации изменилась менее чем на 5%, процесс итерации можно прекратить.

Определяется скорость движения воздуха, температура воздуха и коэффициент теплообмена в вентилируемой воздушной прослойке для наиболее жаркого месяца в момент нагрева стены солнцем. В данном случае наиболее жаркий месяц июль и температура наружного воздуха tн = 27 °С (средняя максимальная дневная температура июля). Удельный поток лучистой энергии падающий на стену qс = 788 Вт/м².

ξ_экв = 3,5
Приходящий удельный поток тепла составляет q_пр = ρ_пл∙q_с.

ρ_пл – коэффициент поглощения солнечной радиации материалом облицовки, принимаемый по таблице 14 СП 23-101-2004. Для стали листовой окрашенной зелёной краской ρ_пл = 0,6

q_пр = 0,6 ∙ 788 = 466,8 Вт/м².
R_в = r∙R₀ = 0,95∙(1/23 + 1/8,7 + 0,51/0,87 + 0,15/0,045) = 3,87 м²°С/Вт.
R_н = 1/α_н + R_об = 1/23 = 0,043 м²°С/Вт. (R_об = 0, пренебрегаем термическим сопротивлением облицовки)

Первый шаг итерации

На первом шаге итерации V_пр = 1 м/с, t_об = 50 °С. α_пр = 11 Вт/(м²∙°С).

Второй шаг итерации.

α_к = 7,34 ∙ 1,72^0,656 + 3,78 е^{-1,9 ∙ 1,72} = 10,64 Вт/(м²°С).
α_пр = 10,64 + 0,61 = 11,25 Вт/(м²°С). = 0,09

Третий шаг итерации.

α_к = 7,34 ∙ 1,37^0,656 + 3,78 е^{-1,9 ∙ 1,37} = 9,31 Вт/(м²°С).
α_пр = 9,31 + 0,61 = 9,92 Вт/(м²°С).

Скорость движения воздуха на последнем шаге итерации изменилась менее чем на 5%, процесс итерации можно прекратить.

2.6 Расчет защиты от переувлажнения ограждающих конструкций.

Расчет сопротивления паропроницанию рассматриваемой конструкции производится по методике описанной в разделе 1.6

Так как рассматриваемая конструкция многослойна, то R_vp равно сумме сопротивлений паропроницанию составляющих её слоев.

Расчетная температура для жилых помещений t_int = 20 °С [14], относительная влажность внутреннего воздуха для жилых помещений φ_int = 55% [4]

R^e_vp вычислить невозможно, т. к. по п 13.5 примечания 1 [13] сопротивление паро-проницанию воздушной прослойки равно 0 и сопротивление паропроницанию облицовки из листовой стали также равно 0

z₀ = (31 + 28 + 31 + 30 + 31) = 151 сут.
t₀ = — 11,32 °С

Е0 = 237 Па.

Согласно [4] в многослойной ограждающей конструкции увлажняемым слоем является утеплитель минераловатный

ρ_w = ρ₀ = 100 кг/м³, при толщине δ_w = 0,15 м, предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в этом материале согласно [4] Δw_av = 3%

R_vp > R_vp2^reg следовательно, условие по защите ограждающей конструкции от переувлажнения выполняется.

2.7 Расчет температурного поля.

Длина крепления 50 мм + 150 мм = 200мм. Толщина метала, из которого изготавливаются детали 1,0 мм. Суммарная ширина части кронштейна, прорезающей минераловатные плиты 100 мм. Площадь сечения кронштейна 100 мм². Площадь части кронштейна прилегающей к конструктивному слою стены (опоры) 3000 мм².

Площадь паронитовой прокладки 3000 мм². Толщина паронитовой прокладки 4мм.

Диаметр стального крепления (анкера) 7 мм. Количество анкеров 2 шт. Глубина погружения стального анкера в конструктивный слой 90 мм.

Для оцинкованного стального кронштейна

ξ_н = 0,22 м.
S_н = 1,0 ∙ 10^-4 м².
t_кк = 8 °С.
t_пр = -14,73 °С.
α_пр = 6,72 Вт/(м²°С).

R₀^пр 0,95  4,08 = 3,88 м²°С/ Вт

Приведенное сопротивление конструкции 3,88 м²°С/ Вт больше требуемого значения 2,93 м²°С/ Вт, значит конструкция удовлетворяет СНиП 23-02-2003 по энергоснабжению.

2.8 Расчет влажности воздуха на выходе из вентилируемой воздушной прослойки.

t_пр = -14,73°С.
V_пр = 0,49 м/с.
e_у = 272,7 Па.
e_н = 25 Па.

R_обⁿ исключается так как сталь паронепроницаема

Парциальное давление водяного пара в вентилируемой прослойке меньше давления насыщенного водяного пара при температуре равной температуре воздуха в вентилируемой прослойке и составляющего 170,2 Па, значит, конструкция вентилируемой прослойки, с точки зрения обеспечения благоприятного влажностного режима не нуждается в улучшении.

Нормативные документы и литература по разделу

1. СНиП 2.08.01-89 — Жилые здания.
2. СНиП 2.01.07-85 — Нагрузки и воздействия.
3. СНиП II-23-81 — Стальные конструкции.
4. СНиП 23-02-2003 — Тепловая защита зданий.
5. СНиП 23-01-99 — Строительная климатология.
6. СНиП 2.03.11-85 — Защита строительных конструкций от коррозии.
7. СНиП 21-01-97 — Пожарная безопасность зданий и сооружений.
8. ГОСТ 17177-94 — Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний.
9. СНиП 2.01.01-82 — Строительная климатология и геофизика.
10. Фокин К.Ф. — «Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. 1973.
11. Богословский В.Н. — «Тепловой режим здания». 1979.
12. Руководство по расчету влажностного режима ограждающих конструкций зданий. 1984.
13. СП 23-101-2004 — Проектирование тепловой защиты зданий
14. ГОСТ 30494 — Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

Как сделать теплотехнический расчет наружной стены, пример

 Главная / Утепление стен / 

Содержание

1. Как сделать теплотехнический расчет наружной стены
2. Теплотехнический расчет наружной стены, пример для пенобетонной стены
3. Теплотехнический расчет наружной стены, программа упрощает вычисления

Чтобы в жилище было тепло в самые сильные морозы, необходимо правильно подобрать систему теплоизоляции – для этого выполняют теплотехнический расчет наружной стены. Результат вычислений показывает, насколько эффективен реальный или проектируемый способ утепления.

Как сделать теплотехнический расчет наружной стены

Вначале следует подготовить исходные данные. На расчетный параметр влияют следующие факторы:

• климатический регион, в котором находится дом;
• назначение помещения – жилой дом, производственное здание, больница;
• режим эксплуатации здания – сезонный или круглогодичный;
• наличие в конструкции дверных и оконных проемов;
• влажность внутри помещения, разница внутренней и наружной температуры;
• число этажей, особенности перекрытия.

После сбора и записи исходной информации определяют коэффициенты теплопроводности строительных материалов, из которых изготовлена стена. Степень усвоения тепла и теплоотдачи зависит от того, насколько сырым является климат. В связи с этим для вычисления коэффициентов используют карты влажности, составленные для Российской Федерации. После этого все числовые величины, необходимые для расчета, вводятся в соответствующие формулы.

Теплотехнический расчет наружной стены, пример для пенобетонной стены

В качестве примера рассчитываются теплозащитные свойства стены, выложенной из пеноблоков, утепленной пенополистиролом с плотностью 24 кг/м3 и оштукатуренной с двух сторон известково-песчаным раствором. Вычисления и подбор табличных данных ведутся на основании строительных правил. Исходные данные: район строительства – Москва; относительная влажность – 55%, средняя температура в доме tв = 20О С. Задается толщина каждого слоя: δ1, δ4=0,01м (штукатурка), δ2=0,2м (пенобетон), δ3=0,065м (пенополистирол «СП Радослав»).
Целью теплотехнического расчета наружной стены является определение необходимого (Rтр) и фактического (Rф) сопротивления теплопередаче.
Расчет

1. Согласно таблице 1 СП 53.13330.2012 при заданных условиях режим влажности принимается нормальным. Требуемое значениеRтр находят по формуле:
   Rтр=a•ГСОП+b,
   где a,b принимаются по таблице 3 СП 50.13330.2012. Для жилого здания и наружной стены a = 0,00035; b = 1,4.
   ГСОП – градусо-сутки отопительного периода, их находят по формуле(5.2) СП 50.13330.2012:
   ГСОП=(tв-tот)zот,
   где tв=20О С; tот – средняя температура наружного воздуха во время отопительного периода, по таблице 1 СП131.13330.2012tот = -2,2ОС; zот = 205 сут. (продолжительность отопительного сезона согласно той же таблице).
   Подставив табличные значения, находят: ГСОП = 4551О С*сут.; Rтр = 2,99 м2*С/Вт
2. По таблице 2 СП50.13330.2012 для нормальной влажности выбирают коэффициенты теплопроводности каждого слоя «пирога»:λБ1=0,81Вт/(м°С), λБ2=0,26Вт/(м°С), λБ3=0,041Вт/(м°С), λБ4=0,81Вт/(м°С).
   По формуле E.6 СП 50.13330.2012 определяют условное сопротивление теплопередаче:
   R0усл=1/αint+δn/λn+1/αext.
   гдеαext = 23 Вт/(м2°С) из п.1 таблицы 6 СП 50.13330.2012 для наружных стен.
   Подставляя числа, получаютR0усл=2,54м2°С/Вт. Уточняют его с помощью коэффициента r=0.9, зависящего от однородности конструкций, наличия ребер, арматуры, мостиков холода:
   Rф=2,54•0,9=2,29м2•°С/Вт.

Полученный результат показывает, что фактическое теплосопротивление меньше требуемого, поэтому нужно пересмотреть конструкцию стены.

Теплотехнический расчет наружной стены, программа упрощает вычисления

Несложные компьютерные сервисы ускоряют вычислительные процессы и поиск нужных коэффициентов. Стоит ознакомиться с наиболее популярными программами.

1. «ТеРеМок». Вводятся исходные данные: тип здания (жилой), внутренняя температура 20О , режим влажности – нормальный, район проживания – Москва. В следующем окне открывается рассчитанное значение нормативного сопротивления теплопередаче – 3,13 м2*оС/Вт.
   На основании вычисленного коэффициента происходит теплотехнический расчет наружной стены из пеноблоков (600 кг/м3), утепленной экструдированным пенополистиролом «Флурмат 200» (25 кг/м3) и оштукатуренной цементно-известковым раствором. Из меню выбирают нужные материалы, проставляя их толщину (пеноблок – 200 мм, штукатурка – 20 мм), оставив незаполненной ячейку с толщиной утеплителя.
   Нажав кнопку «Расчет», получают искомую толщину слоя теплоизолятора – 63 мм. Удобство программы не избавляет ее от недостатка: в ней не принимается во внимание разная теплопроводность кладочного материала и раствора. Спасибо автору можно сказать по этому адресу http://dmitriy.chiginskiy.ru/teremok/
2. Вторая программа предлагается сайтом http://rascheta.net/. Ее отличие от предыдущего сервиса в том, что все толщины задаются самостоятельно. В расчет вводится коэффициент теплотехнической однородности r. Его выбирают из таблицы: для пенобетонных блоков с проволочной арматурой в горизонтальных швах r = 0,9.
   После заполнения полей программа выдает отчет о том, каково фактическое тепловое сопротивление выбранной конструкции, отвечает ли она климатическим условиям. Кроме того, предоставляется последовательность вычислений с формулами, нормативными источниками и промежуточными значениями.

Adblock
detector

курсов PDH онлайн.

PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экологические курсы или курсы по энергосбережению

.»

Рассел Бейли, ЧП

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня нескольким новым вещам, кроме того

познакомив меня с новыми источниками

информации».

Стивен Дедак, ЧП

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они

очень быстро отвечали на вопросы.

Это было на высшем уровне. Буду использовать

снова. Спасибо».

Блэр Хейуорд, P.E.0003 «Веб-сайт прост в использовании. Хорошо организован. Я действительно буду пользоваться вашими услугами снова.

Я передам название вашей компании

другим сотрудникам. »

Рой Пфлейдерер, ЧП

Нью-Йорк

«Справочный материал был превосходным, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком

с деталями Канзас

Авария в City Hyatt.»

Майкл Морган, ЧП

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится, что я могу просмотреть текст перед покупкой. Я обнаружил, что класс

Информативный и полезный

в моей работе. «

Уильям Сенкевич, P.E.

Флорида

познавательный. Вы

— лучшие, которые я нашел. «

Рассел Смит, P.E.

Pennsylvania

Я считаю, что подход упрощает для рабочего инженера.

материала». На самом деле

человек изучает больше

от неудач. «

Джон Скондры, P.E.

Пенсильвания

«. Курс был хорошо поставлен вместе, и используется.

Путь обучения. «

Jack Lundberg, P.E.

Висконсин

» Я очень увлекаюсь тем, как вы представляете курсы; т. е. позволяя

Студент. Для рассмотрения курса

Материал перед оплатой и

Получение викторины. «

Arvin Swanger, P.E.

Virgina

«. курсы. Я, конечно, многому научился и

получил огромное удовольствие».0002 «Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством содержания материалов и простотой поиска

онлайн-курсов

.»

Уильям Валериоти, ЧП

Техас

«Этот материал во многом оправдал мои ожидания. Курс был прост для изучения. Фотографии в основном давали хорошее представление о

обсуждаемых темах.»

Майкл Райан, ЧП

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Нужен 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я настоятельно рекомендую это

всем инженерам. «

Джеймс Шурелл, P.E.

Ohio

Я ценю вопросы« Реальный мир »и соответствует моей практике. , и

не основаны на каком-то неясном разделе

законов, которые не применяются

к «нормальной практике».0005

Марк Каноник, ЧП

Нью-Йорк

«Большой опыт! Я многому научился, чтобы вернуться к своему медицинскому устройству

организации».

Иван Харлан, ЧП

Теннесси

«Материал курса имеет хорошее содержание, не слишком математический, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, ЧП

California

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо представленной,

, а онлайн -формат был очень

и простые в

. Благодарность.»

Патрисия Адамс, ЧП

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия непрерывному обучению физкультуры в рамках временных ограничений лицензиата».

Джозеф Фриссора, ЧП

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Это помогает иметь

обзор текстового материала. предоставлены

фактические случаи».

Жаклин Брукс, ЧП

Флорида

«Общие ошибки ADA в проектировании объектов очень полезны. Проверка

требовало исследования в

Документ , но Ответы были

. Проще говоря.»

Гарольд Катлер, ЧП

Массачусетс

«Это было эффективное использование моего времени. Спасибо за разнообразие выбора

в инженерии дорожного движения, который мне нужен

, чтобы выполнить требования

Сертификация PTOE. «

Джозеф Гилрой, стр. способ заработать CEU для моих требований PG в штате Делавэр. До сих пор все курсы, которые я посещал, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

Курсы с дисконтированием ». дополнительные

курсы. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

необходимость путешествовать. 0004

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для инженеров-профессионалов

для получения единиц PDH

в любое время. Очень удобно.»

Пол Абелла, ЧП

Аризона

«Пока все было отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня не так много

времени, чтобы исследовать, куда

получить мои кредиты от.»

Кристен Фаррелл, ЧП

Висконсин

2 90 «Это было очень познавательно. Легко для понимания с иллюстрациями

и графиками; определенно облегчает

усвоение всех

теорий.»

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов полупроводников. Мне понравилось проходить курс по телефону

My Sope Pace во время моего Morning

Subway Commute 9000

до работы. .»

Клиффорд Гринблатт, ЧП

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и получить

викторина. Я буду Emong Рекомендовать

You To Every PE, нуждающийся в

CE. тем во многих областях техники».0004

«У меня перепроизводили вещи, которые я забыл. Я также рад получить финансово

на Ваше промо-электронное письмо , которая

на 40%.»

Conrado Casem, P.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Буду пользоваться вашими услугами в будущем.»

Чарльз Флейшер, П.Е.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест, и я фактически проверил, что я прочитал кодексы профессиональной этики

и правила Нью-Мексико

».

Брун Гильберт, Ч.П.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили времени и усилий.»

Дэвид Рейнольдс, ЧП

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Будет использовать CEDengineerng

, когда потребуется дополнительная сертификация

.»

Томас Каппеллин, ЧП

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все равно выполнили обязательство и поставили

Me, за что я заплатил — много

! » для инженера».0004

Хорошо расположено. «

Глен Шварц, P.E.

Нью -Джерси

Вопросы были подходящими для уроков, а материал урока —

.

для дизайна дерева.»

Брайан Адамс, ЧП

Миннесота

0004

Роберт Велнер, ЧП

Нью -Йорк

«У меня был большой опыт, когда я получил прибрежное строительство — проектирование

Building и

High Рекомендую его».

Денис Солано, ЧП

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики штата Нью-Джерси были очень

хорошо подготовлено. Мне нравится возможность загрузить учебный материал до

Обзор везде, где бы ни был и

всякий раз, когда ».

Тим Чиддикс, P.E.

Colorado

» Отлично! Сохраняйте широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, ЧП

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой чепухи. Хороший опыт.»

Тайрон Бааш, ЧП

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были наводящими и демонстрировали понимание

материала. Тщательный

и всеобъемлющий. «

Майкл Тобин, P. E.

Аризона

» Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложил курс, что

помогу моя линия

работы. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова.»

Анджела Уотсон, ЧП

Монтана

«Простота в исполнении. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата.»

Кеннет Пейдж, ЧП

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о нагревании воды с помощью солнечной энергии.

Луан Мане, ЧП

Conneticut

«Мне нравится подход, позволяющий зарегистрироваться и иметь возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

вернуться, чтобы пройти тест.»

Алекс Млсна, ЧП

Индиана

«Я оценил количество информации, предоставленной для класса. Я знаю

Это вся информация, которую я могу

В реальных жизненные ситуации. «

Натали Дриндер, P.E.

South Dakota

курс.»0004

«веб -сайт прост в использовании, вы можете загрузить материал для изучения, затем вернуться

и пройти тест. .»

Майкл Гладд, ЧП

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, ЧП

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать сертификат PDH

. Спасибо, что сделали этот процесс простым.»

Фред Шайбе, ЧП

Висконсин

«Положительный опыт. Быстро нашел курс, который соответствует моим потребностям, и закончил

PDH за один час за

Один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

» Мне нравилось загрузить документы для рассмотрения контента

и приготовимости.

наличие для оплаты

материалов.»

Richard Wymelenberg, P.E.0005

«Это хорошее пособие по ЭЭ для инженеров, не являющихся электриками.»

Дуглас Стаффорд, ЧП

Техас

«Всегда есть место для улучшения, но я не могу придумать ничего в вашем

процессе, который нуждается в

улучшении.»

Томас Сталкап, ЧП

Арканзас

«Мне очень нравится удобство прохождения онлайн-викторины и немедленного получения сертификата

.»

Марлен Делани, ЧП

Иллинойс

«Обучающие модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по

многим различным техническим областям

3 за пределами

40003 Специализация самого Без

. («устройство»). Показанные здесь этапы служат грубым планом при разработке и конструировании, например, как их можно использовать, чтобы определить конкретную концепцию охлаждения для устройств с источниками тепла.

Отправная точка

Необходимо разработать устройство, в котором, среди прочего, находится источник тепла (например, силовая электроника). Для обеспечения безопасной работы не следует превышать определенную температуру корпуса. Внешняя форма устройства во многом напоминает прямоугольный параллелепипед. Размеры уже определены и составляют:

Длина: 400 мм
Высота: 400 мм
Ширина: 500 мм

Геометрическая аппроксимация модели устройства – прямоугольный параллелепипед

Материал корпуса должен быть алюминиевым сплавом толщиной 5 мм . Тепловая мощность источника тепла составляет 600 Вт. Источник тепла расположен посередине, и воздух может свободно перемещаться внутри устройства. Место установки устройства спокойное с максимальной температурой окружающей среды 30°С. Доступ к нему возможен со всех сторон, т.е. он не стоит на поверхности.

Возникают следующие вопросы:

A) Можно ли поддерживать максимальную температуру корпуса 40°C?

B) Должны ли быть предусмотрены конструктивные меры для охлаждения?

Метод решения

Следующий подход предполагает равномерное распределение тепла по всем поверхностям устройства.

Проверка тепловых потоков

Устройство будет нагреваться во время работы до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие между выходным и входным теплом, т.е. тогда будет стационарная теплопередача. 92 \]

Это означает, что поток тепла за счет излучения находится в диапазоне

\[ P_R = 409 … 580 Вт \]

Это означает, что излучение тепла только за счет излучения недостаточно. Необходимо учитывать, может ли остаточная тепловая мощность рассеиваться за счет свободной конвекции.

Конвекция

Для поддержания максимальной температуры корпуса последующая тепловая мощность должна рассеиваться за счет конвекции.

\[ P_{Creq} = 600 Вт — 4092K} \]

Разница температур между стенкой корпуса и окружающим воздухом

\[ \Delta T = 10 K \]

Это означает, что фактически рассеиваемый конвекцией тепловой поток находится в пределах

\ [ P_{C} = 34 … 224 Вт \]

Это означает, что в худшем случае температура поверхности превысит желаемые 40 °C.

Конструктивные меры

Возможны различные конструктивные меры для отвода тепла. Простой подход заключается в увеличении площади поверхности.

Для определения необходимой площади уравнения теплового потока за счет конвекции и теплового потока за счет излучения теперь объединяются для получения общего теплового потока и используются наиболее неблагоприятные коэффициенты (этот общий расчет также можно было бы использовать сразу
в начале, чтобы определить результирующую разницу температур). Заданная мощность источника тепла используется в качестве теплового потока, уравнение затем может быть изменено в соответствии с требуемой площадью. 4 \cdot ε_{min} \cdot σ \] 92 \]

Необходимое количество ребер охлаждения получается из

\[ n_{F} = \frac{A_{req}-A}{A_F} \примерно 50 \]

Эти ребра охлаждения можно разместить в любом месте на боковые стенки устройства. Компактно на одной странице это может выглядеть, например, так:

Устройство с необходимыми ребрами охлаждения на одной боковой стенке

Таким образом, будет решен вопрос отвода тепла наружу. Но достаточно ли этого?

Проверка внутренней температуры

Чтобы достичь температуры поверхности 40°C, тепло должно преодолеть тепловое сопротивление внешней стенки. Для этого внутренняя температура должна быть выше наружной. Это теплопередача через плоскую стенку, которую можно рассчитать по следующему уравнению.

\[ P_{total} = k \cdot A \cdot \left( T_i — T_o \right) \]

T _i – внутренняя температура, T _o – наружная температура. Термин kA рассчитывается из суммы отдельных сопротивлений; здесь опять же необходимо учитывать, что коэффициенты теплоотдачи могут принимать минимальные и максимальные значения.

\[ \frac{1}{k \cdot A} = \frac{1}{\alpha_i A} + \frac{\delta}{\lambda A} + \frac{1}{\alpha_o A} \ ]

Теплопроводность алюминия составляет ок. 200 Вт/(мК), δ — толщина стенки корпуса с толщиной стенки 5 мм. При этих значениях получаются следующие возможные внутренние температуры, в частности, в зависимости от коэффициента теплопередачи

\[ T_i = 79°C … 303°C \]

Допустимость этих значений зависит от того, что должно происходить внутри устройства. В случае электронных компонентов не следует превышать значения 65 ° C, т. е. в этом случае в любом случае необходимо будет использовать активное охлаждение, т. е., возможно, вентилятор. При использовании вентилятора можно также отказаться от описанных выше охлаждающих ребер, в частности, поскольку движение воздуха на внутренней стенке корпуса приводит к более благоприятному коэффициенту теплопередачи.

Определение требуемого расхода воздуха

Также имеет смысл установить предельное значение температуры вытяжного воздуха.