Расчет тепловыделений от нагретой поверхности предназначен для определения явной тепловой нагрузки помещения от нагретых стенок технологического оборудования и трубопроводов с учетом температуры поверхности, площади теплообмена и условий передачи тепла. Полученные данные используют при расчете теплового баланса помещения.

Физическая основа расчета базируется на законах конвективного и лучистого теплообмена: нагретая поверхность передает теплоту в помещение при разности температур между поверхностью и воздухом. При расчете учитывают совместное действие излучения и свободной конвекции, причем интенсивность теплопередачи зависит от температуры поверхности, температуры воздуха, площади и пространственной ориентации поверхности.

Что рассчитывается#

• Явные теплопоступления - суммарная теплота от нагретой поверхности: конвективная и лучистая составляющие. Зависит от температуры поверхности, воздуха и ориентации.
• Учет ориентации поверхности - четыре варианта: горизонтальная (поток вверх), горизонтальная (поток вниз), вертикальная, горизонтальная труба. Каждый вариант - свой коэффициент.

Исходные данные#

• Площадь нагретой поверхности F, м²: замер или паспорт оборудования.
• Температура поверхности tп, °C: замер или технологический режим.
• Температура воздуха tв, °C: расчетная температура внутреннего воздуха.
• Ориентация поверхности: горизонтальная (вверх/вниз), вертикальная, труба.

Как выглядит расчет#

Блок таблицы «Тепловыделения от нагретой поверхности».

Рабочий порядок#

Расчетные зависимости (справочно)#

Явные тепловыделения#

Согласно [1], формула (2.29):

$$ Q_{\text{я нагр.пов.}} = (\alpha_{\text{л}} + \alpha_{\text{к}}) \cdot (t_{\text{п}} - t_{\text{в}}) \cdot F_{\text{п}} \cdot 10^{-3} $$

где:

• \(Q_{\text{я нагр.пов.}}\) - явные тепловыделения от нагретой поверхности, кВт;
• \(\alpha_{\text{л}}\) - коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м²·°С);
• \(\alpha_{\text{к}}\) - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м²·°С);
• \(t_{\text{п}}\) - температура поверхности, °С;
• \(t_{\text{в}}\) - температура воздуха помещения, °С;
• \(F_{\text{п}}\) - площадь нагретой поверхности, м².

$$ \alpha_{\text{л}} = c_{\text{пр}} \cdot \frac{\left(\frac{273 + t_{\text{п}}}{100}\right)^4 - \left(\frac{273 + t_{\text{в}}}{100}\right)^4}{t_{\text{п}} - t_{\text{в}}} $$

где:

• \(\alpha_{\text{л}}\) - коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м²·°С);
• \(c_{\text{пр}}\) - приведенный коэффициент излучения тел в помещении, который принимают равным 4,9 Вт/(м²·К⁴);
• \(t_{\text{п}}\) - температура поверхности, °С;
• \(t_{\text{в}}\) - температура воздуха помещения, °С.

$$ \alpha_{\text{к}} = a \cdot \sqrt[4]{t_{\text{п}} - t_{\text{в}}} $$

где:

• \(\alpha_{\text{к}}\) - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м²·°С);
• \(a\) - коэффициент, принимаемый в зависимости от ориентации поверхности:

Ориентация поверхности#

• \(t_{\text{п}}\) - температура поверхности, °С;
• \(t_{\text{в}}\) - температура воздуха помещения, °С.

Литература#

Что дальше#

• Остывающая пища - учесть тепло- и влаговыделения от остывающих блюд.
• Кухонное электрооборудование - рассчитать теплопоступления от оборудования пищеблоков.
• К обзору направления - все 16 расчетных методик направления «Тепло- и влагопоступления».