расчитать рекуператор. не хватает теории

Добрый день.

Захватила идея сделать минимальный дом - такой, чтобы как можно меньше энергии расходовал на отолении, чтобы было достаточно энергии выделяемой людьми и электроприборами.
Естественно в таком доме должна быть вентиляционная система с теплообмеником, где выходящий воздух отдает тепло входящему, и не нужно тратить много дополнительной энергии на обогрев холодного воздуха.

Исходные данные:
приток (отток) воздуха - 600 м.куб в час (площадь дома 200 м.кв.)
температура воздуха в доме - 20 градусов
температура на улице - -20 градусов.
хочется добиться, чтобы входящий воздух нагревался до 15 градусов.

Задача
Нужно посчитать площадь теплообменика (медные пластины 0,5 мм) для передачи нужного количества тепла от исходящего воздуха входящему.

Я, конечно, понимаю что это считается через равенство переданной энергии и энергии нужной на обогрев.

На нагрев 600 м.куб воздуха на 35 градусов за час уйдет:
(плотность ~ 1,25 кг/м.куб, теплоемкость ~ 1000 Дж/(кг·К))
= 600*1,25*35*1000=26407500 Дж/час или 7,34 кВт/ч.

теплопроводность берем из вики ()
где площадь сечения из приведенной формулы получается

S = E*h/(dt*x)
где E - мощность теплопотерь (в нашем случае 7,34 кВт/ч)
h - толщина медных пластин (0,005 м)
dt - разница температур. Будем считать, что в воздуховоде температура у выходящего воздуха плавно понижается, у входящего - плавно повышается. На любом участке воздуховода разница температур 5 градусов.
х - теплопроводность меди - 380 Вт/(м·K)

Итого S = 26407500*0,0005/(5*380)=6,94 м.кв.

Эту площадь можно загнать в блок 0,5*0,5*0,2 м. (между пластинами 5 мм)

На этом мысль заканчивается.

Пока получается, что теплообмен не зависит от скорости движения воздуха?
Как посчитать, будет ли хватать теплообменика при разной скорости воздуха?

Заранее спасибо.

Да, ведь чудес не бывает, конечно же и теплообмен от скорости зависит и многое другое, наверное, не так как Вы предполагаете. Поизучайте другие источники, те же СНИП, даже темы нашего форума. По рекуператорам отдельная "песня", покопайтесь и не спешите с выводами, много интересного.

в расчете рекуператоров у вас еще начнут вылезать шероховатость поверхностей и прочие прелести теплообмена.
подумайте над другим - кпд лучших пластинчатых рекуператоров 60%, изготавливая сами вы столько не добьетесь. получите 40-50%%. плюс потери на оттайку рекуператора, плюс вопрос что делать с нагревом в режиме байпаса (если вы о нем думали) и куда этот самый байпас запихать, плюс усложнение автоматики, плюс (возможно) необходимость управлять скоростью вентилятора. оно вам на ваших расходах надо?

Вы неправильно посчитали поверхность даже исходя из теплопроводности пластины, надо было подставлять в формулу 7340 Вт а не 26407500 Дж/час.
Но для данного случая теплопередачи это имеет только теоретический интерес.
Дело в том что термическое сопротивление при теплопередаче от воздуха к пластине а затем от пластины к воздуху состоит из трёх слагаемых: сопротивления теплопередачи от воздуха к пластине, сопротивление самой пластины и сопротивление теплопередачи от пластины к воздуху. Так вот первое и третье слагаемое обычно на порядки больше второго.
Rсум.=R1+Rп+R2,
Rп=б/л где б- толщина, л-коэф. теплопроводности пластины.
R1=1/а1 где а1- коэф. теплоотдачи.
R2=1/а2 где а2- коэф. теплоотдачи.

коэффициенты теплоотдачи для воздуха можно рассчитать по следующей формуле:
а=(В*(V в степени 0,8)*Е)/(D в степени 0,2)
где В=3,73-0,0091*t +0,0000465*(t в квадрате) где t- температура воздуха;
V- скорость воздуха;
D=4*F/П где F -площадь сечения канала, П- периметр канала.
Е- поправочный коэффициент можно принять равным 1
После того как найдёте Rсум. можете найти площадь
S= N/(Rcум.*dt) ,где N-мощность а dt -разность температур.
Кстати, если Вы хотите получить dt=5град нужно организовать идеальный противоток, и огромную поверхность теплообмена, поэтому рекуператоры редко имеют эффективность больше 60% и сделаны чаще всего из алюминиевой фольги.

коэффициенты теплоотдачи для воздуха можно рассчитать по следующей формуле:
а=(В*(V в степени 0,8)*Е)/(D в степени 0,2)

Можно узнать источник? чтобы поучить.

Кстати, если Вы хотите получить dt=5град нужно организовать идеальный противоток,

Есть пара вариантов. Например, как в аттаче.
выбор будет зависеть от того, какая площадь получиться

и огромную поверхность теплообмена, поэтому рекуператоры редко имеют эффективность больше 60% и сделаны чаще всего из алюминиевой фольги.

Поэтому хочу сделать каскад из теплообмеников. Четыре по 60% каждый - это уже 94% получается.
Рашил делать свой, ибо, поискав в интернете, понаходил кучу вариантов от15000 руб. А покупать четыре таких - накладно.

"Теплообменные аппараты холодильных установок" Г.Н. Данилова, С.Н. Богданов, О.П. Иванов- Ленинград. Машиностроение.-1986г.
стр. 22. формула применима для интервала: от-50 до +50.
Что касается каскада рекуператоров - красиво жить не запретишь, Вы прикиньте окупаемость всего этого каскада да ещё учтите что работать при указанном Вами режиме они будут считаные дни, для Москвы средняя температура отопительного периода -3 град. И если уствновка первого рекуператора позволит экономить 50%, то установка второго рекуператора добавит 25% экономии, а установка третего 12.5%- то есть Вы будете ловить блох- да ещё за счёт увеличения мощности двигателя вентилятора.

Тоже хочу смастерить рекуператор.
Чтобы обойтись без оттайки планирую устроить подземный предподогрев приточного воздуха на глубине 3-4 метра и по 3 трубам (с материалом еще не определился, но думаю нужен материал с хорошей теплопроводностью, например медь. Не знаю правда как будет с коррозией под землей). Над трубами планируется слой теплоизоляции XPS.
Вот с расчетами туго, теорией совсем не владею. Поэтому хочу сделать пробный маленький рекуператор для гаража. Короче методом тыка...

Tvcam написал:
..... думаю нужен материал с хорошей теплопроводностью, .....

Вроде бы как в правильную сторону смотрите ...

Tvcam написал:
..... Над трубами планируется слой теплоизоляции XPS. .....

А к "чему" тогда выше сказанную цитату приклеить ???

Получается что ".... теплопроводный материал закрываете теплоизоляцией и пытаетесь использовать тепло земли на глубине 3-4 метра ...."

Чудненько - оригинальненько ... Одно другому противоречит ... Дешевле будет прямо с улицы воздух использовать ...

Ким написал:

Tvcam написал:
..... думаю нужен материал с хорошей теплопроводностью, .....

Вроде бы как в правильную сторону смотрите ...

Tvcam написал:
..... Над трубами планируется слой теплоизоляции XPS. .....

А к "чему" тогда выше сказанную цитату приклеить ???

Получается что ".... теплопроводный материал закрываете теплоизоляцией и пытаетесь использовать тепло земли на глубине 3-4 метра ...."

Чудненько - оригинальненько ... Одно другому противоречит ... Дешевле будет прямо с улицы воздух использовать ...

Ким, По-моему он имел ввиду что верхний слой земли над трубами будет изолировать от морозов так сказать. Тоже копался когда то в этой теме, там тепло идет снизу из земли, на 10м уже 10-11гр и каждые 10м добавляют по градусу.