Отопление, теплоснабжение, вентиляция / как считать теплопотери открытого водоема?  

подскажите как просчитать теплопотери открытого водоема (бетонного отстойника под открытым воздухом). заглубление отстойника в землю на 1м. размеры 11.5м на 12м, глубина 1м. Температура окружающего воздуха минус 20град. Ц.

спасибо
Баха

Температура жидкости в отстойнике какая ?
примерный состав жидкости в нем же (особенно важно наличее масел и другой плавающей дряни)?

средняя скорость ветра ?

в общем виде будет сумма трех потоков
теплопотери с поверхности (теплоотдача)  и  (испарение)
теплопотери через стенки отстойника

Согласен,но наибольшую долю будет в нести в себе тепловой поток с поверхности (хотя по поводу доли испарения не уверен):
Q=a*F*(tвод-tос), Вт;
где -a (Вт/(м2*К) - коэф. теплоотдачи от воды к воздуху, F(м2)-площадь поверхности теплообмена,tвод(С),tос(С)-температуры водоёма и окружающей среды соответственно

Данный отстойник служит для приема использованной промывочной воды с автобетоносмесителей (т.е. вода со смесью жидкого бетонного остатка, примерный объем этой смеси от одной машины - 350 литров, из них половина - это промывочная вода, другая половина - это остатки жидкого бетона). Отстойник поделен бетонными перегородками на три секции, вода переливается из одной секции в другую и при этом отстой осадка производится силами гравитации. в первую секцию идет сброс от автобетоносмесителя, и где то 80% осадков в нем оседает, во второй секции оседает около 15% осадка, и в последней третьей 5%. "Чистая" вода из третьей секции подается вновь посредством погружного насоса на промывку автобетономешалок, т.е. идет рецикл. Подразумевается, что необходимо воду подавать на промывку при плюс 5град.Ц., т.е. вода (смесь с жидким бетоном) прибывает в первую секцию при плюс 5град.Ц. В среднем подразумевается около 20 машин в рабочий день, рабочий день при этом 12 часов. Чтобы держать воду в третьей секции при плюс 5град.Ц необходимо обогревать отстойник (что, кстати, тоже проблемно и я щас над этим бьюсь), и для этого мне нужно знать теплопотери. Скорость ветра максимальная 6.5м/с. Масел в жидкости не предвидется, но если и будут, то лишь следы.
Если возможно, дайте формулы для расчета теплопотерь пожалуйста, с дополнительной информацией где можно найти необходимые значения применяемых коэффициентов. Спасибо большое за помощ.
Баха

Формулы и необходимые коэффициенты можно найти с книжках по Термодинамике и Тепломассообмену может ПиАХТ (процессы и аппараты химической технологии)
но чтобы ими воспользоваться нужно бутет по потеть с недельку  (если решишся ссылка здесь http://tgv.khstu.ru/lib/ )
теплоотдача жидкость - газ (атмосферный воздух) очень сложный процесс !!!
его можно описать 2-3 формулами, но коэфициеннты входящии в них находяся индивидуально для каждого случая
причем решается система уравнений (теплоотдача и испарение и еще черт знает что)

чтобы найти а нужно будет решить еще с десяток уравнений с критериями подобия 

испарение тоже надо будет обязательно учесть, если конечноже влажность воздуха не 100% (решение проще но требует определенного навыка)
 
P.S. а если на глаз то а=30    --  Q=30*120*(25+25) = 180кВт;
      на испарение и прочии будет расходоваться еще 50%  Q=180*1,5 = 270кВт;
температура жидкости взята 25 а не 5 такак не вижу другого способа ее подогревать кроме того как подогревать рециркулирующую воду до градусов 30-40 (средняя температура по отстойнику (5+40)/2=22,5  (5 град в конце 40 град в начале))
      а учитывая что бетона гдето 50% то выжна его температура  так что можно накинуть еще 50 кВт на нагрев бетона

Итого нужно будет от 180 до 300-350 кВт
ЭТО ОЧЕНЬ ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫЕ ЦИФРЫ

спасибо огромное за полезную информацию (кстати, Dead, ваши результаты совпадают с тем, что мне насчитали поставщики по теплообогреву).
касательно обогрева...если интересно просто для информации то могу сказать, что изначально мы предлагали заказчику установить простейшее здание-укрытие (4 колонны с сэндвич панелями и воротами для проезда машин) над отстойником , чтобы можно было легко решить вопрос с обогревом, но заказчик не утвердил здание по финансовым соображениям. поэтому стали рассматривать альтернативные варианты - обогрев тепловыми пушками (накрыв при этом отстойник кровельными плитами и оставив отверстие для нагнетания теплого воздуха от пушки), обогрев кабелем в бетоне (поставщик сказал, что мощности такого обогрева не хватит, поэтому отказались), обогрев погружным обогревателем. решение с тепловыми пушками пока детально не рассматривалось, но у меня возникают сомнения касательно них. сейчас рассматриваем возможности обогрева открытого водоема погружными обогревателями L-типа, у которых активный элемент находится в горизонтальной плоскости. к сожалению, и тут мы натолкнулись на проблемы, так как поставщик рекоммендует при этом установить контроль уровня воды и контроль уровня осадка (если осадок достигнет горизонтального элемента, то обогреватель сгорит в течение нескольких минут). Контроль уровня воды не проблемы, его можно увязать с поплавком погружного насоса. А вот контроль уровня осадка - проблема, это, кажется, дороговато, и плюс маловероятно, что заказчик захочет иметь с этим дело. Вобщем, в данный момент бьемся над этим вопросом.

спасибо
Баха.

Кстати, еще один вопрос...мы говорим о тепловых потерях в киловаттах...а, возможно, ли это перевести в электрическую мощность (также в киловаттах) потребляемую обогревателями...понятно, что все зависит от КПД обогревателя и т.д., но есть ли какая то приблизительная взаимосвязь между ними? спасибо
Баха.

По мне L образные подогреватели не есть гуд (особенно когда нужно будет убрать осадок)
Я правильно понял что кроме электричества других источников энергии не предпологается?

Может использовать U ные нагреватели с теплоносителем (вода или др Т=50-90), которые мона опускать и поднимать в отстойник (они не будут боятся перегрева и никакие защиты по уровню будут не нужны) да и автоматизировать будет проще

P.S. Радикальный способ добавлять в промывочную воду реагент снижающий температуру замерзания воды (хотя бы соль ) или пленку (масленную или др) что значительно снизит теплоотдачу от поверхности

но это все вспомогательные способы

КПД электрических нагревателей очень высок 99%
но они будут не равномерно прогревать (скорость движения жидкости в отстойнике мала)
эффективность теплоотдачи от них к жидкости также будет мала и как следствие нужно будет увеличить реальную мощность (фактически устанавливаемую)
Сильно будет влиять их пространственное расположение (гдето будет перегрев а где то застойные зоны с коркой льда на поверхности) Так что лучше делать запас (на месте их можно будет отключить при необходимости)

Подогревать воду за счёт самого дорого энергоносителя - электроэнергии в наш век энергосбережения считаю преступлением U-образные подогреватели,о которых говорит Dead часто применяются на асфальто-бетонных заводах, их в черте Минска достаточно поэтому предлагаю решение подсмотреть там...

единственное, что есть поблизости - это электроэнергия. электроэнергия вобщем то у нас дешева, тем более заказчик ее сам вырабатывает (нефтегазодобывающее предприятие; собственный газ переводят в электричество). водопровод находится приблизительно в километре от проектируемого сооружения (предвосхищая ваш вопрос, сразу скажу, что отстойник предварительно заполняется не напрямую от водопровода, а вода привозится туда автобетономешалками). Кстати, думали о добавке реагентов (соли), но идея особо поддержана не была, так как на внутренних стенках бетономешалки будет оставаться соль и неясно как это отразится на качество замешиваемого бетона. К сожалению, Минск далеко. Если возможно, то дайте пожалуйста ссылку в Инете на поставщика U обогревателей.

U-ные я имел в виду не электрические а обыкновенную согнутую трубу через которую прогоняется жидкий теплоноситель (её может изготовить любой сварщик)

ЭВРИКА
А как вам идея с инфракрасными электрическими нагревателями
поищи по поисковикам предложений навалом (к примеру http://www.misterheat.ru/catalogue/show/21/infrakrasnye_vysokotemperatyrnye_obogrevateli_s_otkrytym_tenom.html)

Надо тока будет разработать раму для крепления над отстойником а так для вашего случая идеально

вода отражает свет, так что обогрев инфраскрасными излучателями не получится.

вода с 50% песка и цемента уже не вода (она даже не прозрачная)

лето бы просто никогда бы не наступило а вода в озерах и тд былабы оч холодной   

я так понял это "Белоруснефть" опять жирует Идея с излучателями не так плоха, но по-моему есть 2 ньюанса: 1)излучатель подойдёт только светлый (от тёмного,т.е фактически не излучающего всё унесётся ветром,светлые дороже) 2)возможна ли наружная установка подобной техники?

согластно ссылки да
светлый темный  (я не уверен что у электрических есть такая градация) думаю такие тонкости надо решать проектировщику вникнув в суть проблемы

вот покопался в инете и нашел на страничке http://www.ivd.ru/document.xgi?id=4588 следующее: "....Например, слой воды толщиной в несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения с длиной волны более 1 мкм (в связи с чем вода часто используется как теплозащитный фильтр)."

наверняка, инфракрасный диапазон присутствует в спектре солнечного излучения и зимой, т.е. вода бы зимой не замерзала бы, если бы свет туда проникал.

нет, это не Белоруснефть и к Белоруссии я никакого отношения не имею...я с Казахстана и попал на этот форум случайно...ну и решил скинуть свой вопрос сюда

Спасибо (лажу подправил)
Если вода не прозрачна значит поглащает тепло -  льда небудет, думаю этого достаточно для отстойника

а что думаете по поводу применения тепловых пушек? у меня следующие вопросы в связи с этим:
1. мы можем накрыть отстойник кровельными панелями сверху и оставить отверстие для нагнетания теплового воздуха от пушки. т.е. засасывать воздух пушка будет снаружи, а отдавать нагретый воздух прямо во внутрь (т.е. в воздушное пространство между кровельными панелями и поверхностью воды). но я сомневаюсь способна ли пушка при подаче воздуха при минус 20град.Ц выдавать нагретый воздух или она будет гнать все таки холодную струю?
2. или можно сделать следующее. накрыть отстойник и пушку целиком. но тогда электрические элементы пушки должны иметь соответсвующую IP защиту, так как в образовавшемся закрытом пространстве будет высокая влажность. т.е. это сыграет на удорожание оборудования.
3. в случае применения пушки, насколько будет эффективно такое решение, т.е. насколько эффективна будет теплопередача от теплового воздуха к воде? даже если образование верхней корочки льда не будет, то возможно подмерзание дна со стороны грунта (грунт на данной глубине при минусовой температуре). если же будет подмерзание дна, то лед наверняка губительно скажется на погружной насос, установленный на дне отстойника.

 

такая задача - на самом деле далеко не простая
см. вот решения сл.задач, м.б. чем-то Вам эта информация поможет?
"Моделирование системы вентиляции плавательного бассейна".
А.В.Кощеев, CADFEM, Москва, pool2.pdf 486 Kb

Вентиляция зала ледовой арены.
О.Г.Бузыкин, CADFEM , Москва. ,1.13 Мб

"Моделирование вентиляции помещения большого объема".
О.Г. Бузыкин, К.В. Мякушев (CADFEM, Москва)  2.7 Mb (pdf, zip)

❗️❗️❗️БСЦ: Порядок приемки строительного объекта в эксплуатацию.
РУП «БЕЛСТРОЙЦЕНТР» приглашает 25 апреля на семинар: «Порядок приемки строительного объекта в эксплуатацию. Формы исполнительной технической документации.  Судебная практика и строительная экспертиза».