HŐTA N ( T E R M O D I N A M I K A )

Átírás

1 (Termodinamika) HŐTA N ( T E R M O D I N A M I K A ) A hőtan (termodinamika) hőjelenségekkel, a hőenergia áramlásának törvényszerűségeivel foglalkozik. (A lefolyási folyamatok egyszerűsítése végett, bevezették a folyamatok modellhasonlósági vizsgálatát, melyből általános törvényszerűségeket állapítottak meg.) Hő: Energia, a molekulák és az atomi részek mozgási energiája. Az energia növelésével az anyag fázisváltásokon halmazállapot változásokon megy át. Hőm é r s é k l e t : A hő viszonylagos minőségi meghatározása. A viszonyítás történhet az abszolút nulla fokhoz, mint például a Kelvin skála kiinduló pontja, vagy például a víz fagyás és forráspontja közötti tartomány száz egyenlő részre osztásával (Celsius skála). Átszámítás: o C = K 273 Hőm e n n yi s é g : A hőenergia viszonylagos mennyiségi meghatározása. Amikor az anyag melegszik hőt vesz fel, ha hűl, akkor hőt veszít. Az anyagokban a hőhatásra hőtartalom-változás történik. A nagyobb mennyiségű anyag melegítéséhez több energia kell. A különböző anyagok hőtartalmának növeléséhez eltérő mennyiségű energia szükséges. Minél nagyobb a hőmérséklet változása, annál nagyobb lesz a hő mennyiségi növekedése. Így felírható a hő mennyisége melyet a felmelegítésre fordítanak: Q = m * c * (t e t i ) [kj] = [kg] * [kj/kgk] * [K] Q = hőmennyiség [kj] Víz folyadék fázisban: c = 4,19 kj/kgk m = tömeg (mennyiség) [kg] Vízgőz illetve víz-jég: c = 2,05 kj/kgk c = fajhő [kj/kgk] Ammónia: c = 4,73 kj/kgk t e = érkezési hőfok, melegítés végén [K] Olajok: c = 1,7 2,5 kj/kgk t i = indulási hőfok, melegítés kezdetén [K] Hidrogéngáz: c ~ kj/kgk F a jhő: Az a hőmennyiség, amely valamely 1 kg anyag 1 K [ o C] felmelegítéséhez szükséges. (c = ) Hőáram: A hőenergia időegységre általában 1 órára vonatkoztatott mennyiségi meghatározása. (Tulajdonképpen hőteljesítmény: azaz mennyi hő áramlik időegység alatt a melegebb helyről a hidegebb helyre, miközben persze a hő kiegyenlítődése megy végbe.) Q = m * c * (t e t i ) [kj/óra] = [kg/óra] * [kj/kgk] * [K] Q = hőáram [kj/óra] m = tömegáram [kg/óra] Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium, Kaposvár Cseri út 6. 1

2 (Termodinamika) Hőt e r je d é s : A hő terjedésének ismert módjai: hővezetés, hőáramlás, hősugárzás. Hővezetés: a hő terjedésének az a módja, amikor az anyag különböző hőmérsékletű részecskéi úgy idéznek elő, hogy helyüket nem változtathatják. Nagyobb energiájú rezgések addig adódnak át, míg az összes részecske rezgése (hőenergiája) azonos nem lesz. Szilárd fázis állapotú (halmazállapotú) anyagokban a hő terjedésének jellemző módja. A hővezetési tényező, jele: λ (lambda) anyagminőségtől függ. Azt fejezi ki, hogy óránként mennyi hő vezetődik át 1 m 2 -nyi keresztmetszetű és 1 m vastag anyagon 1 K (1 o C) hőmérsékletkülönbség mellett. Q = λ / δ* A * t Hőáramlás (konvekció): a hő terjedésének az a módja, amikor az anyag különböző hőmérsékletű részecskéi úgy idéznek elő, hogy helyüket változtathatják. A hőmérsékletkülönbség sűrűségkülönbséggel jár, a melegebb kisebb sűrűségű részecskék elmozdulnak, hőtartalmukat is magukkal viszik, helyükbe hidegebb alacsonyabb sűrűségű részecskék áramlanak. Folyadék vagy gáz fázis állapotú (halmazállapotú) anyagokban a hő terjedésének jellemző módja. Az áramló folyadék vagy gáz valamilyen szilárd felülettel érintkezve annak hőt tud átadni. A hőátadási tényező, jele: α (alfa) anyagminőségtől függ. Azt fejezi ki, hogy óránként mennyi hő adódik át 1 m 2 -ny felületről 1 m 2 felületre 1 K (1 o C) hőmérsékletkülönbség mellett. (Értékét a fal mellett áramló közeg sebessége is befolyásolja.) Q = α * A * t Hősugárzás: a hő anyaghoz nem kötött terjedési módja, amikor felületről felületre elektromágneses formában sugárzódik a hő, miközben a közbenső közeget alig vagy nem (világűr) melegíti fel. A sötét és érdes felületek kisugárzása nagyobb, mint a világos, fényes felületeké. A sugárzó képesség a felületi hőmérséklet emelkedésével rohamosan nő. A hősugárzási tényező, jele: α s (alfa s) anyagminőségtől függ. Azt fejezi ki, hogy óránként mennyi hő sugárzódik át 1 m 2 -nyi keresztmetszetű felületről 1 K (1 o C) hőmérsékletkülönbség mellett. Q = α s * A * t Hőátbocsát á s : A gyakorlatban ritkán valósul meg önállóan hővezetés vagy hőáramlás. A hőátbocsátás a hő terjedésének ismert összetett módjai: hővezetés és hőáramlás együtt. A hő a melegebb folyadékból valamilyen szilárd falon keresztül jut valamely más folyadékba vagy gázba. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium, Kaposvár Cseri út 6. 2

3 Például: - Fűtővíz mint hőleadó közeg radiátorfal szoba belső levegője - Forró füstgáz, mint hőleadó közeg kazánfal fűtővíz, mint hőfelvevő közeg - Forróvíz, mint leadó közeg hőcserélő fal használati melegvíz, mint felvevő közeg - Fűtött szoba meleg levegője falszerkezet külső hideg levegő stb. t i λ Q = A* α i [ t i t fi ] Q α i A Q t fi Q = A* λ / δ [ t fi t fe ] Q = A* α e [ t fe t e ] t fe α e t e Q = A* k [ t i t e ] δ (A hőátbocsátás alapképlete) k = hőátbocsátási tényező. Azt fejezi ki, hogy mennyi hőt bocsát át 1 m 2 felületen 1 óra alatt, ha a két oldalán levő közeg közt 1 K hőmérsékletkülönbség van. Réteges falszerkezet esetén összegezni kell a λ / δ értékeket, azaz Σ λ / δ Példa: Lásd Σ λ / δ alább, - (hőátadás α i = 23 w/m 2 K és α e = 8 w/m 2 K értéke levegőre): k = 1 k = [W / m 2 K] 1. 1,5 cm belső vakolat cm mészhomok tégla 3. 6 cm hőszigetelő anyag 4. 1 cm műanyagvakolat 1 + λ + 1 α i δ α e 1 λ 1 = 0,7 WmK λ 2 = 0,5 W/mK λ 3 = 0,04 W/mK λ 4 = 0,7 WmK 1 + 0,7 + 0,5 + 0,04 + 0, ,015 0,24 0,06 0,01 8 = 0,45 W/m 2 K Magyarországon az épületekre előírt hőátbocsátási tényező (hőtechnikai követelmény): - a falszerkezetre (külső falra) k 0,7 W/m 2 K - tetőre illetve padlásfödémre k 0,4 W/m 2 K - minden egyes homlokzat átlagára (fal és nyílászárók együtt) k 2,0 W/m 2 K Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium, Kaposvár Cseri út 6. 3

4 Hőszükségl e t - s z á m í t á s : / A fűtési hőszükséglet-számítás célja annak az energiaáramnak a meghatározása, amely az adott éghajlati területen várható átlagosan szélsőséges időjárási feltételek mellett az előírt belső hőmérséklet kielégítő biztonságú fenntartásához szükséges és elégséges. Fogalmak: Belső hőmérséklet: a helyiség jellemző pontjában mért eredő hőmérséklet Előírt belső hőmérséklet: konvekciós fűtés helyiségének típusától függően előírt hőmérséklet; például előszobára + 16 o C, szobára +20 o C, fürdőszobára +24 o C (Minimum!) Hőérzeti helyesbítések: a helyiség lehűlő felületeinek számától, üvegezési arányuktól függően alkalmazandó helyesbítések; például 2 3 lehűlő felület, ebből 2 üvegezett, üvegezési arány >50%, - így +3 o C szobára, azaz összesen 23 o C a belső méretezési hőfok. Méretezési külső hőmérséklet: -11 o C (Dél-Dunántúl); -13 o C; -15 o C (Észak-Magyarország) Külső transzmissziós energiaáram: a helyiség egyes külső határoló szerkezetein (falakon és nyílászárókon) a helyiségből a környezetbe jutó energiaáramok algebrai összege. Belső transzmissziós energiaáram: a helyiség egyes belső határoló felületein (falakon és nyílászárókon) a helyiségből a környezetbe jutó energiaáramok algebrai összege. Napsugárzásból adódó hőterhelés: a helyiség egyes határoló szerkezetein (falakon és nyílászárókon) jutó napsugárzás hatására a helyiségbe direkt és szórt sugárzás, hővezetés, hőátadás és hosszúhullámú sugárzás révén jutó energiaáramok összege. (Benapozás!) Filtrációs hőszükséglet: a helyiség jutó levegőáramnak az előírt hőmérsékletre való felmelegítéshez szükséges, a fűtőberendezés által fedezendő energiaáram. Belső hőterhelés: emberek, élőlények és minden nem fűtési célú berendezés (világítás, elektromotor stb.) hőleadásából származó energiaáram összege. Fűtetlen terek hőmérséklete: amellyel számolni kell, így például zárt pince +5 o C, nyílászáróval rendelkező helyiség +3 o C, padlástér -4 o C, stb. (Fűtőhelyiség +20 o C) Számítás elve: Q HŐSZÜKSÉGLET = Q KÜLSŐ TRANSZMISSZIÓ + Q BELSŐ TRANSZMISSZIÓ + Q FILTRÁCIÓ +Q NAPSUGÁRZÁS Q KÜLSŐ TRANSZMISSZIÓ = ΣA*k*(t i t e ) +Σ l* k*(t i t e ) felület hővesztesége + a talajba irányuló hőáram vonalmenti hőveszteséggel számolva. Q BELSŐ TRANSZMISSZIÓ = ΣA*k*(t i t e ) Q FILTRÁCIÓ = V *ρ belépő *c belépő *[t i t belépő ] (a levegő térfogatárama * a belépő levegő sűrűsége * a belépő levegő fajhője* hőfok-különbség) Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium, Kaposvár Cseri út 6. 4

5 Számítás gyakorlata: lásd számítógépes programok (például Dunaferr Bausoft) Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium, Kaposvár Cseri út 6. 5

6 P é l d a : 5,00 m 21 o C A szoba felülről és két oldalról körbe fűtött, lehűlő szerkezet az ablakkal ellátott falszerkezet és a padló! Napsugárzással nem számolunk, a légcsere 0,7-szeres. Külső fal k= 0,6 W/m 2 K Vonalmenti hőátbocsátás k= 1,5 W/m 2 K Külső ablak k= 2,6 W/m 2 K 4,00 m Belmagasság 2,70 m Ablak 1,50 * 2,00 Transzmissziós hőveszteség: Q Transzmisszió = Σ A* k* t Q Ablak = 1,5 m * 2,0 m * 2,6 W/m 2 K *[21 o C-(-11 o C)] = ~ 250 W Q Fal-1 = [(4,0 m * 2,7 m) (1,5 m * 2,0 m)] * 0,6 W/m 2 K* [21 o C-(-11 o C)] = ~ 150 Q Fal-2 = (5,0 m * 2,7 m ) * 0,6 W/m 2 K* [21 o C-(-11 o C)] = 259,2 W = ~ 260 W Q Padló = (4,0 m + 5,0 m) * 1m * 1,5 W/m 2 K* [21 o C-(-11 o C)] = 432 W Transzmisszió összesen: Q Transzmisszió = Q Ablak + Q Fal-1 + Q Fal-2 + Q Padló Q Transzmisszió = ~250 W + ~150 W + ~260 W W = ~1092 W Filtrációs hőveszteség: Q = n* V*ρ*c* t Q Szelőzés = 0,7 * 5,0 m * 4,0 m * 2,7m * 1,3 kg/m 3 * 1kJ/kg * [21 o C-(-11 o C)] = ~1573 kj/óra Mivel 1 W = 3,6 kj/óra, így átszámítva 1573 kj/óra = ~437 W Összesített hőszükséglet: Q = Q Transzmisszió + Q Szelőzés Q = ~1092 W + ~437 W = ~1529 W Megjegyzés: Egy épület hőszükségletének meghatározásakor az adott helyiség hőveszteségét hőleadóval (például radiátorral) hozzuk egyensúlyba, a teljesítményt felfelé kerekítve így a helyiség hőszükséglet a radiátor-kiosztás alapja. A radiátor kiosztásakor teljesítményének meghatározásakor ügyeljünk a helyiség belső hőmérsékletére! (Más és más a radiátor teljesítménye 18 o C-on, 20 o C-on vagy 22 o C-on.) Az összes helyiség hőveszteségét összegezve lefelé kerekítve az épület hővesztesége a kazán teljesítmény kiválasztásának alapja. (Termosztátszelepek esetén a hőleadók egy időben, egyszerre nem működnek teljes terheléssel!) Helytelen a radiátorok összteljesítménye alapján kazánt választani! (A radiátor-kiosztás felfelé kerekített.) Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium, Kaposvár Cseri út 6. 6

7 Hő o k o z t a a l a k v á l t o z á s o k A hő energiája az anyag belsejében levő összetartó (kohéziós) erővel szemben feszítőerőt fejt ki. A hőtartalom változásakor a testek térfogata is változik, hevítéskor tágul, hűtéskor összehúzódik. Szilárd testek lineáris hőtágulása: l = L o * α * t Példa: Egy acélcső távvezeték hossza 100 m, a szerelési hőmérséklet 15 o C, a vezeték üzemelési hőfoka maximum 130 o C, az acél lineáris (vonalas) hőtágulási együtthatója ~ 1,15*10-5 / o C l = 100 m * 1,15*10-5 / o C * [130 o C 15 o C] = 0,13225 m = 13,225 cm = 132, 25 mm Példa: Egy PE cső melegvízvezeték hossza 10 m, a szerelési hőmérséklet 5 o C, a vezeték üzemelési hőfoka maximum 65 o C, a PE lineáris (vonalas) hőtágulási együtthatója ~ 1,5*10-4 l = 10 m * 1,5*10-4 / o C * [65 o C 5 o C] = 0,09 m = 9 cm = 90 mm Példa: Egy rézcső fűtési vezeték hossza 5 m, a szerelési hőmérséklet 10 o C, a vezeték üzemelési hőfoka maximum 80 o C, a réz lineáris (vonalas) hőtágulási együtthatója ~ 1,7*10-5 / o C l = 5 m * 1,7*10-5 / o C * [80 o C 10 o C] = 0,00595 m = 0,595 cm = 5,95 mm Szilárd testek térfogati hőtágulása: V = V o * γ * t Folyadékok térfogati hőtágulása: V = V o * γ * t De a víznek +4 o C-on a legnagyobb a sűrűsége, azaz akkor foglalja el a legkisebb térfogatot! Gázok : Állandó nyomáson térfogati hőtágulása: V = V o * γ * t Állandó térfogaton tartva a nyomásváltozás a hőmérséklet megváltozására: p = p o * γ * t Példa: Egy hegesztőpalack nyomása 20 o C-on p o =16 bar, mennyire növekszik a gáz nyomása, ha a palackot a tűző napon felejtik, ahol az acélpalack 40 o C-ra hevül? p = p o * γ * t behelyettesítve: 16 bar * 0,00367/ o C * 20 o C =1,174 bar a nyomás növekedése, azaz az eredetileg 16 bar-os palack 17,174 bar-os nyomású lesz! Egyidejűleg változik a hőmérséklet, a nyomás és a térfogat, akkor az egyesített gáztörvényt alkalmazva: p V = p o V o * γ * t az összefüggés alakja. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium, Kaposvár Cseri út 6. 7

8 H a l m a z á l l a p o t A test halmazállapota az őt alkotó részecskék - atomok, molekulák, ionok - mozgási energiájától és a köztük ható erőktől függ. A felosztás több ok miatt is önkényes, de használjuk. Amikor a hétköznapi életben halmazállapot változást említenek, akkor a szakemberek inkább fázisváltásról beszélnek, a fázisokban pedig az anyag szabadságfokára gondolnak! 1. Szilárd (-fázis) A részecskék mozgási energiája kisebb, - így a részecskék helyhez kötöttek és csupán az egyensúlyi helyzetük körüli rezgésre vagy forgásra van módjuk. A szilárd testek megtartják alakjukat, az a külső deformáló erőkkel szemben nagyon ellenállóak. A külső erőket ilyenkor belső rugalmas erők kompenzálják. (Ha a külső erő megszűnik, akkor a test - gyakorlatilag - visszanyeri eredeti alakját.) Amorf testek A szilárd és a cseppfolyó halmazállapot közti átmeneti állapotot valósítják meg. Nagyon nagy viszkozitással rendelkező folyadékoknak tekinthetjük. Ilyen például a gyanta, a kátrány, az üveg stb. 2. Cseppfolyós (-fázis) A folyadékrészecskék mozgási energiája nagyobb, mint a részecskék közötti kötési energia, de kisebb, mint a molekulák közötti kohéziós erők energiája - így a részecskék egymáson viszonylag könnyen elcsúszhatnak. A folyadékok nem rendelkeznek olyan magas fokú rendezettséggel, mint a szilárd testek, és nem rendelkeznek olyan nagyfokú rendezetlenséggel, mint a gázok. (Az alkotórészek közepes távolsága állandó - nem összenyomhatók, ám nincsenek helyhez kötve - így egymáson elcsúszhatnak, azaz folyhatnak.) Folyadékkristályok Hosszú szerves molekulákból állnak, melyek között lokális (helyi) rendezettség uralkodik. Optikailag kettős fénytörők. Fizikai tulajdonságaik a cseppfolyós és szilárd közötti összes átmenetet képviselik. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium, Kaposvár Cseri út 6. 8

9 3. Légnemű (-fázis) A gáz alkotórészeinek mozgási energiája kisebb, mint a kötési energia, és a kohéziót messzemenően elhanyagoljuk. A részecskék teljesen rendezetlen kaotikus mozgást végeznek. A gáz sűrűsége a folyadékok vagy szilárd anyagok sűrűségének ~ ezredrésze. Az ideális gázban a részecskék pillanatnyi ütközéseken kívül nem fejtenek ki egymásra erőt. Szublimálás: szilárdból légneművé válva kihagyja mintegy a folyadék fázist. (Például a CO 2 ). Gőz A cseppfolyósodási pontjához közel álló gáz, amely már folyadékcseppeket is tartalmaz. A telítetlen gőzök megközelítik az ideális gáz viselkedését. Kritikus pont: olyan hőmérséklet, amely fölött a gáz semmilyen nyomáson sem cseppfolyósítható, azaz csak gázállapot létezik. (Például H 2 O +374 o C és ~220 bar) 4. Plazma (-fázis) Az előző három halmazállapottal ellentétben már elektromosan nem semleges atomokból és molekulákból, hanem részben szabadon mozgó ionokból és elektronokból áll. Tulajdonságait nagyon bonyolult törvények írják le. Ilyen például a villám kisülési csatornája, a Nap csillag stb. Megjegyzés: Adhézió: különböző anyagok részecskéi molekulái között fennálló vonzó hatású intermolekuláris erő. Kohézió: azonos anyag részecskéi molekulái között fennálló vonzó hatású intermolekuláris erő. Intermolekuláris erő: két molekula közötti elektromágneses erő. (Lásd az ábrát!) Távol nem hatnak Közelítve az egyik elektronjai vonzzák a másik atommagját Túl közel kerülve taszítják egymás elektronjai és atommagjai is egymást. A nyíllal jelölt távolság szilárd testekben az úgynevezett rácsállandó, ~ ekkora távolságban egyensúlyba kerülnek a vonzó és taszító erők Nem csak töltések, hanem erőterek is, amit a mozgó részecskék keltenek. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium, Kaposvár Cseri út 6. 9

10 Halmazállapot-változások (fázisváltások) 1. Olvadás, fagyás Olvadáskor a szilárd anyag - például jég cseppfolyós állapotba megy át. Az olvadás folyamata a befektetett hőenergia hatására beindul, a jég hőmérséklete 0 o C-ig emelkedik, de a fázisváltás időtartama alatt hőmérsékletemelkedést már nem tapasztalunk, az energiaáram a szilárd állapotú részecskék helyhez kötött rezgési állapotának felszabadítására irányul. (Miután az olvadás bekövetkezett a hőmérséklet tovább emelkedik.) A folyamat megfordítása a fagyás, dermedés. A jég/víz latens fázisváltási hője 335 kj/kg. Egynemű anyagoknál, például színfémeknél az olvadás határozott hőmérsékleten következik be, így a vas 1537 o C-on, a réz 1083 o C-on, az alumínium 659 o C-on olvad, illetve dermed meg. Az összetett anyagok, így az ötvözetek nem egy konkrét hőmérsékleten olvadnak, illetve dermednek meg. 2. Párolgás és forrás, lecsapódás A folyadékok csak a felszínükön, de minden hőfokon párolognak. A párolgás intenzitása több tényezőtől is függ, így például: - A folyadék minőségétől, anyagától, hőmérsékletétől, (magasabb hőfokon gyorsabban párolog), páratartalomtól is függ, (a száraz levegőben könnyebben párolog), a légáramlás fokozza, szeles időben gyorsabb, felülettől függő, (minél nagyobb a felület, annál hatékonyabb a párolgás). - A felszínre nehezedő nyomás csökkenti, nagyobb nyomás alatt lassabban párolog stb. A párolgás hőelvonással, vagyis a környezet lehűtésével jár. A folyadék intenzív melegítésekor már nem csak a felületen történik a párolgás, hanem a folyadék belsejében kialakuló buborékok határfelületén is párolog. A helyileg kialakuló buborékban növekszik a gőz nyomása, nagyobb lesz, mint a felette lévő folyadékoszlop hidrosztatikus nyomása, a felszínre kerül, azaz forr. Ez a hőmérséklet anyagminőségtől függő, de befolyásolja a folyadékfelszínre ható nyomás is! 1 A forrásban lévő folyadék hőmérséklete az állandó melegítés hatására sem emelkedik, mert a közölt hő a részecskék közötti kohéziós és adhéziós erő illetve a külső légnyomás ellenében végzett munkához szolgáltatja az energiát. Ezt az energiát forráshőnek 2 nevezik, értéke vízre 2257 kj/kg. A párolgás és forrás fordított folyamata a lecsapódás, mely hőfelszabadulással jár! (Vízgőz kondenzációja, köd, harmat, dér, zúzmara, jégvirág kialakulása.) 1 Például a víz légköri, azaz 1 bar (1013 hpa) nyomás mellett 100 o C-on forr, - míg a vas o C- on, az aceton: +56 o C-on, az ammónia 83 o C-on, az oxigén 183 o C-on, a hidrogén 253 o C-on forr. 2 Levegőnél 197 kj/kg, hidrogénnél 21 kj/kg, szénnél 50242kJ/kg Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium, Kaposvár Cseri út 6. 10

11 M é r t é k e g y s é g e k é s á t s z á m í t á s u k W = J/s kw = kj/s kj/óra kcal/óra 1 W = 1J/s 0, 001kW 3,6 kj/óra 0, 86 kcal/óra 1 kw = 1000 W 1 kw 3600 kj/óra 860 kcal/óra 1 kj/óra = 0, 278 W 0, kw 1 kj/óra 0, 24 kcal/óra 1 kcal/óra = 1, 163 W 0, kw 4,2 kj/óra 1 kcal/óra Gyakorlati példák 1. Egy régebben beépített kazán adattábláján kcal/óra hőteljesítmény szerepel. Azonos műszaki feltételek esetén mekkora új kazánnal helyettesítsük? kcal/óra / 860 kcal/óra = ~ 58 kw teljesítményű új kazán kell. 2. Egy régebben beépített radiátor prospektusában kcal/óra hőteljesítmény szerepel. Azonos műszaki feltételek esetén mekkora új radiátorral helyettesítsük? kcal/óra / 0, 86 kcal/óra = ~ 2325 W teljesítményű új radiátor szükséges. 3. Egy bojler vízigénye óránként 1000 liter 60 o C-os használati melegvíz. A felhasznált hidegvíz hőmérséklete 10 o C. Mennyi a bojler hőszükséglete, ha a víz sűrűségét 1 kg = 1dm 3 -rel azaz 1 literrel vesszük számításba, fajhője pedig c = 4,2 kj/kg o C? 1000 kg/óra * 4,2 kj/kg o C * (60 o C - 10 o C) = kj/óra 4. Egy melegvíztermelő bojler üzeméhez kj/óra hőszükségletet számoltunk. A táblázatban kw-ban szerepelnek a fűtőcsövek teljesítményei. Legalább mekkorát válasszunk? Vízkövesedés miatt 1,2-szeres biztonsági szorzóval számolunk kj/óra * 0, kw = ~58, 38 kw * 1,2 = ~70 kw teljesítményű szükséges. 5. Egy melegvízfűtés felszálló vezetékén 21 kw hőteljesítményt kell szállítani, a hő leadása után t = 20 o C hőmérsékletcsökkenés következik be. Mekkora víztömegáramra van szükség az adott vezetékben? m = 21 kw / 4,2 kj/kg o C * 20 o C = [21 * 3600] kj/óra / 4,2 kj/kg o C * 20 o C = 900 kg/óra = ~ 900 l/óra vizet kell keringtetni. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium, Kaposvár Cseri út 6. 11

12 E g y é b hőtani fogalmak K ö r n y e z e t, m i k r o k ö r n y e z e t Közérzet mérőszámai: az ember termikus hőérzetét a környező levegő t SZ száraz hőmérséklete, a helyiség határoló felületetek t SUG sugárzási hőmérséklete, a levegő φ relatív nedvességtartalma, az embert érő légáramlat sebessége és iránya, a munkavégzés intenzitása, az ember ruházata, életkora, súlya stb. határozza meg. Közérzetére számos más összetevő hat, például a megvilágítás, szín, zaj, időjárás, légköri elektromosság stb. Eredő hőmérséklet: a levegő és a környező határoló szerkezetek hőmérsékletének együttes hatását - az áramlás és a sugárzás - fejezi ki. [t ER =0,45 t SZ + 0,55 t SUG ] Napi középhőmérséklet: napi háromszor (reggel, délben, este) mért levegő-hőmérséklet számtani középértéke. Közepes hőmérséklet: egy adott időszak napi közepes hőmérsékletértékeinek számtani középértéke, - így beszélünk havi, nyári, téli, évi közepes hőmérsékletről. Fűtési határhőfok: az a napi közepes hőmérséklet, melynél a fűtőberendezést üzembe kell helyezni. Például: 22/14 o C, 20/12 o C. Fűtési hőfokhíd: belső hőmérséklet és a külső közepes hőmérséklet különbsége szorozva az időtartammal [pld: Kaposvár éves hőfokhídja a családi házakban megszokott 14 o C határhőfokra számítva, 190 fűtési nappal, ez alatt az időszak alatt 4 o C közepes hőmérséklettel: G = (22 o C - 4 o C) 190 nap = 3420 nap o C, de G 20/12 =3040 nap o C] Hűtési hőfokhíd: a külső közepes hőmérséklet és lehűtött belső hőmérséklet különbsége szorozva az időtartammal [pld: Kaposvár éves hűtési hőfokhídja 24 o C határhőfokra számítva, 1570 hűtési órával, ez alatt az időszak alatt 20 o C-ra hűtött hőmérséklettel: G = (24 o C - 20 o C)1570 óra = 6280 óra o C] Széljárás: nálunk az átlagos szélsebesség 2-4 m/s körül van, iránya főleg É-ÉNy-i, tapasztalatok szerint alacsony külső hőmérsékletekhez kis szélsebességek tartoznak. Napsugárzás: a Földre jutó hőenergia az éghajlat meghatározó eleme, éves napsütéstartam ~ 2010 óra, ami az elméletileg lehetséges idő 45%-a, besugárzás ~ 440 kj/cm 2 év. Abszolút páratartalom: 1 kg száraz levegőben levő vízpára mennyisége g-ban (grammban) kifejezve [g/kg], jele x. Relatív páratartalom: 1 kg száraz levegőben levő vízpára tényleges mennyisége viszonyítva az azonos hőmérsékletű telített levegő abszolút páratartalmához [%], jele φ, például φ= 74% nálunk az éves légnedvesség átlag. Páradiffúziós lecsapódás: hibás kialakítású többrétegű falszerkezetben előfordulhat, a belső térből kifelé diffundáló pára nyomása a szerkezet belsejében (felületén) eléri az adott hőmérséklethez tartozó telítési nyomást, lecsapódik és rongálja a szerkezetet. Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium, Kaposvár Cseri út 6. 12