"Беззатратный" полив и обогрев теплицы

Тут уже вопрос не в качественных рассуждениях, а количественном расчёте, потому и говорю что профессиональный теплотехник должен сказать своё слово.

 

Где ж мы его найдем? Придется обходиться тем, что имеем. "Качественными рассуждениями" я бы назвал рассуждения о турбулентности и ее влиянии на теплопередачу, а "количественными" - необходимую скорость потока воздуха. Она достаточно легко считается. Берем t на входе/выходе, объем прокачиваемого воздуха - получаем теплоотдачу. Экспериментируем с разными вентиляторами, смотрим, сколько удалось накопить и выясняем оптимальную скорость потока и соответственно мощность вентилятора.

 

Ох, долго возится пришлось - всё искал источник. Это учебник по тепломассообмену, но ссылку никак не удаётся отобразить. Текст скопировать и здесь разместить тоже не удаётся. Ладно, перепишу вручную с сокращениями:
Стр. 63: Шероховатые трубы При турбулентном течении шероховатость поверхности (как раз для случая Ваших негладких труб) влияет на теплоотдачу, но это влияние существенно слабее, чем на сопротивление. Оценка показала, что для этого случая между ростом сопротивления и ростом теплоотдачи имеется следующее приблизительное соотношение: ζ/ζ0=(α/α0) 2,5, где ζ - к-т сопротивления для течения в трубе, α - к-т температуропроводности. Поэтому увеличение шероховатости не может рассматриваться как метод интенсификации теплообмена. (Не подвело меня чутьё когда я говорил о квадратичной зависимости).
Стр. 65: Изогнутые трубы При движении в изогнутых трубах жидкости (полагаю, движение газа изоморфично) возникают центробежные силы, создающие в поперечном сечении циркуляционные токи (вторичную циркуляцию). С уменьшением радиуса гиба трубы влияние центробежного эффекта увеличивается. При этом возникает ламинарное течение с макровихрями. Если труба является крутозагнутой, то указанный переход возникает при небольших числах Рейнольдса. В этих условиях масштаб влияния гиба значительно влияет на сопротивление. например при D/d-50 (D - радиус гиба, d - радиус трубы) и Re=1000 значение коэффициента сопротивления выше в 2 раза, чем для прямолинейной трубы. (А в нашем случае D/d ещё намного меньше и, соответственно, увеличение сопротивления намного больше).
Отсюда выводы: Для максимальной теплопередачи трубы должны быть гладкими и без загибов.

 

Очень долго пришлось редактировать - не получалось и сообщение сперва пустое записалось, поэтому делаю повторный коммент для Вас, чтобы не пропустили. Хотя, в любом случае уже не имеет значения для Вас - трубы давно уложены да и, зная Вас, предполагаю, в любом случае не согласитесь с приведёнными данными, хотя может я и не прав.

 

Спасибо за такой труд - набить столько текста. С приведенными данными полностью согласен. Вы считаете, что я буду отстаивать свой способ построения ТА даже если буду видеть более интересное решение? Или буду отрицать какие то физические принципы, если они выбиваются из моей модели? Вы не правы.
Только давайте еще раз перечитаем приведенные Вами высказывания. И вкратце опишем своими словами. При турбулентном (!) течении шероховатость труб повышает сопротивление воздуха сильнее, чем теплоотдачу. То есть если у Вас уже есть турбулентность, то небольшие шероховатости сильнее тормозят поток, чем вносят влияние на теплопередачу. Полностью согласен. Потому как при наличии турбулентности теплопередача уже неплохая. И наличие мелких шероховатостей мало что может добавить. А если рассмотреть предлагаемый Вами вариант гладких труб, то как Вы считаете, в них есть турбулентность или поток идет более или менее ламинарный? Если представить, что в гладких трубах нет турбулентности, то приведенный Вами абзац со стр. 63 к гладким трубам не относится. При этом обратите внимание, что описываемый Вами случай, говорит именно о шероховатостях на поверхности труб. Применяемые нами гофрированные трубы уж очень сильно выбиваются из понятия "шероховатости". В них точно турбулентность высокая и, конечно, сопротивление потоку гораздо выше, чем у гладких труб.

Что мы имеем на стр. 65? Там сказано про зависимость радиуса и сопротивления потока, наличия макровихрей в ламинарном потоке при поворотах.

Почему из данных про условия возрастания сопротивления воздушному потоку делаете вывод, что чем меньше сопротивление, тем максимальнее теплопередача, мне просто непонятно!
При уменьшении сопротивления воздуха скорость воздушного потока несомненно повышается, но это не означает, что теплопередача обязательно повышается.

 

Сложность в набивке текста? Вы бы посмотрели на эту монографию! Там наверное с тысячу трёхэтажных формул - вот где трудно было продраться. Вы обратили внимание на степень в формуле? Она говорит о том что между возрастанием сопротивления течению воздуха и увеличением температуропроводности зависимость более чем квадратичная. Значит любой выступ (не только шероховатость!) или изгиб трубы будет стремительно повышать сопротивление движению теплоагента (увеличивать требуемую мощность вентилятора), намного быстрее, чем увеличивается передача тепла. И это справедливо как для ламинарного течения, так и для переходного именно вследствие образования турбулентности. То есть турбулентность не столько помогает, сколько мешает теплообмену. Хотя в источнике говорится о том что можно частично обойти эту проблему придав выступам определённую форму.
Что касается турбулентности, так она и в гладких прямых трубах прекрасно возникает по достижении определённой скорости теплоагента. Но, думаю, для воздуха эта цифра существенно выше чем для жидкости и на наших медленных скоростях недостижима. Это уже где-то ближе к скорости звука, хотя может я и ошибаюсь. То есть, в гладких трубах скорость (а значит тепло и массопоток) можно линейно увеличивать без риска срыва в турбо.
А вообще жаль конечно что KosGoy не появляется больше здесь, возможно он точно знает.

 

Буду краток. На базе прочитанного.
Оптимальной скоростью потока является величина 4 м/с.
Для теплопередачи не важна поверхность и тип материала воздуховоода. Теплопередача осуществляется посредством фазового перехода: при охлаждении воздуха происходит конденсация влаги, выделление тепла, которое поглощается "наполнителем" ТА.
"Наполнитель" - то ли грунт, то ли щебень, то ли еще какой-либо зверь...

 

Для определения типа потока: ламинарный или турбулентный, надо "заходить" в определение числа Рейнольдса и дальше понеслась душа в рай.
Оно вам надо?
Вы же, вроде, хотите, чтоб определиться "по-быренькому".

 

Естественно, за счёт фазового перехода, но для этого ещё надо чтобы он был. А если контакт с поверхностью трубы задушен и воздух у стенок стоит и движется только струйка по центру трубы, как беспокоится AlexRtyu, то действительно возникает беспокойство что теплопроводность воздуха мала и теплый влажный воздух просто не достигает стенок чтобы, охладившись, выпасть в осадок. Отсюда снижение КПД, стремление перемешать его турбуленцией. Явно оптимальная скорость разной должна быть для гладкой и не гладкой труб. Вопрос в том какую трубу брать лучше и нужно ли избавляться от поворотов.
А расчёт то сделать можно, хотя и повозится придётся, вот здесь всё разжёвано.
Спасибо что ответили.

 

Всегда ли происходит фазовый переход? Я соглашусь с этим, когда велика дельта между t входящего воздуха и t ТА. А вариант, когда разница в 2-3 градуса? Почему бы не рассмотреть случай прямой теплопередачи от воздуха в ТА?
Предлагаю рассмотреть тестовый вариант вентилятора и одного камушка. Направляем поток воздуха на камень, он обдувается воздухом и нагревается. Если он не сильно холодный, то и влаги на нем совсем не будет. @KosGov, правильно я понимаю?

 

Я рад, что Вы меня поняли. Я не профессионал в проблемах движения воздушных потоков в трубах, потому и пытаюсь понять на "бытовом уровне". Именно на этом уровне мне и пришлось принимать решение об изгибах для увеличения турбулентности. Как раз для увеличения сопротивления потока.

За ссылку спасибо, поизучаю на досуге. Там описано движение жидкостей. Вода считается несжимаемой и давление в ней передается во все стороны равномерно. Не уверен, что данное утверждение можно экстраполировать на воздушный поток.

 

Я тоже не уверен, но поскольку нашёл 2 источника сходу, то видимо без труда можно найти аналогичный материал и для газов.

 

На вентиляторах не видел ни разу конденсата пока они работали. Контактные колодки имеют зажим под винт и разнесены на приличном расстоянии поэтому никаких разрушений металла проводов за счет электрохимической коррозии быть не может.

О как! Я словам не верю ссылочку пожалуйста. Только вот когда будете искать посмотрите на графики температур и времени выхода из строя и старения изоляции. А еще есть классы изоляции. И я не думаю что в вентиляторах бытового класса применяют провода с высококачественной изоляцией. Обычно применяют что подешевле.

Братец у меня спалил компрессор при +30 только потому что поленился прикрыть компрессор от солнца. Сейчас компрессор потребовался для плазменной резки и придется отдавать в перемотку статор.

 

Ну под потолком, допустим, вентилятору действительно нечего делать, даже если от солнца укроете. нужно ещё о смазке не забывать, которая может расплавиться и вытечь и пойдёт вал на сухую скрипеть.

 

В дешевых маломощных вентиляторах как правило подшипники скольжения то есть втулки. В более дорогих модельках подшипники скольжения закрыты и смазка не вытекает так как при таких температурах она пластична.