| Дебелина на въздушния слой, m | Термично съпротивление на затворен въздушен слой R гл, m 2 °C/W | |||
| хоризонтално с топлинен поток отдолу нагоре и вертикално | хоризонтален с топлинен поток отгоре надолу | |||
| при температура на въздуха в слоя | ||||
| положителен | отрицателен | положителен | отрицателен | |
| 0,01 | 0,13 | 0,15 | 0,14 | 0,15 |
| 0,02 | 0,14 | 0,15 | 0,15 | 0,19 |
| 0,03 | 0,14 | 0,16 | 0,16 | 0,21 |
| 0,05 | 0,14 | 0,17 | 0,17 | 0,22 |
| 0,10 | 0,15 | 0,18 | 0,18 | 0,23 |
| 0,15 | 0,15 | 0,18 | 0,19 | 0,24 |
| 0,20-0,30 | 0,15 | 0,19 | 0,19 | 0,24 |
Изходни данни за слоеве ограждащи конструкции;
- дървен под(плоча на перо и канал); δ 1 = 0,04 m; λ 1 = 0,18 W/m °C;
- пароизолация; несъществено.
- въздушна междина: Rpr = 0,16 m2 °C/W; δ 2 = 0,04 m λ 2 = 0,18 W/m °C; ( Термично съпротивление на затворен въздушен слой >>>.)
- изолация(стиропор); δ ut = ? m; λ ut = 0,05 W/m °C;
- подова настилка(дъска); δ 3 = 0,025 m; λ 3 = 0,18 W/m °C;
| Дървен подв каменна къща. |
Както вече отбелязахме, за опростяване на топлотехническите изчисления, коефициент на умножение ( к), което доближава стойността на изчисленото топлинно съпротивление до препоръчителните топлинни съпротивления на ограждащи конструкции; за надсутеренни и сутеренни етажи този коефициент е 2,0. Ние изчисляваме необходимото топлинно съпротивление въз основа на факта, че външната температура на въздуха (в подземния) е равна на; - 10°C. (Всеки обаче може да зададе температурата, която смята за необходима за конкретния случай).
Ние броим:
Където Rtr- необходимо термично съпротивление,
tв- проектна температура на вътрешния въздух, °C. Приема се според SNiP и е равна на 18 °C, но тъй като всички обичаме топлината, предлагаме да повишим вътрешната температура на въздуха до 21 °C.
tн- прогнозна температура на външния въздух, °C, равна на средната температура на най-студения петдневен период в даден строителен район. Предлагаме температура в подземния tнза да приеме „-10°C“, това, разбира се, е голям марж за района на Москва, но тук, според нас, е по-добре да прекалите с ипотеката, отколкото да не разчитате. Е, ако спазвате правилата, тогава температурата на външния въздух tn се взема според SNiP „Строителна климатология“. Можете също така да разберете необходимата стандартна стойност от местния строителни организации, или регионални отдели по архитектура.
δt n α в- произведението в знаменателя на дробта е равно на: 34,8 W/m2 - за външни стени, 26,1 W/m2 - за покрития и тавански етажи, 17,4 W/m2 ( в нашия случай) - за надсутеренни етажи.
Сега изчисляване на дебелината на изолацията от екструдиран пенополистирол (стиропор).
Къдетоδ ut - дебелина на изолационния слой, m;
δ 1…… δ 3 - дебелина отделни слоевеограждащи конструкции, m;
λ 1…… λ 3 - коефициенти на топлопроводимост на отделните слоеве, W/m °C (виж Ръководството на строителя);
Rpr - термично съпротивление на въздушния слой, m2 °C/W. Ако в ограждащата конструкция не е осигурена вентилация на въздуха, тази стойност се изключва от формулата;
α в, α n - коефициенти на топлопреминаване на вътрешните и външна повърхностподове, равна съответно на 8,7 и 23 W/m2 °C;
λ ut - коефициент на топлопроводимост на изолационния слой(в нашия случай стиропорът е екструдиран пенополистирол), W/m °C.
Заключение;За да отговаря на изискванията за температурни условияексплоатация на къщата, дебелината на изолационния слой от плочи от пенополистирол, намиращ се в таван на мазетопол от дървени греди(дебелина на гредата 200 mm) трябва да бъде най-малко 11 cm. Тъй като първоначално сме задали завишени параметри, опциите могат да бъдат както следва; това е или торта, направена от два слоя 50 мм стиропорени плоскости (минимум), или торта, изработена от четири слоя 30 мм стиропорени плоскости (максимум).
Строителство на къщи в Московска област:
- Изграждане на къща от блокове от пяна в района на Москва. Дебелина на стената на къща от блокове от пяна >>>
- Изчисляване на дебелината тухлени стенипо време на строителството на къща в района на Москва. >>>
- Конструкция от дърво дървена къщав района на Москва. Дебелина на стената на дървена къща. >>>
Тест
по топлофизика №11
Топлинно съпротивление на въздушния слой
1. Докажете, че линията на намаляване на температурата в дебелината на многослойна ограда в координатите „температура - термично съпротивление“ е права
2. От какво зависи топлинното съпротивление на въздушния слой и защо?
3. Причини, които причиняват разлика в налягането от едната и другата страна на оградата
температурна устойчивост въздушен слой фехтовка
1. Докажете, че линията на намаляване на температурата в дебелината на многослойна ограда в координатите „температура - термично съпротивление“ е права
Използвайки уравнението за съпротивление на топлопреминаване на ограда, можете да определите дебелината на един от нейните слоеве (най-често изолация - материал с най-нисък коефициент на топлопроводимост), при която оградата ще има зададена (необходима) стойност на устойчивост на топлопредаване. Тогава необходимото изолационно съпротивление може да се изчисли като, където е сумата от топлинните съпротивления на слоеве с известни дебелини, и минимална дебелинаизолация - така: . За по-нататъшни изчисления дебелината на изолацията трябва да се закръгли до голяма странакратно на стандартизираните (фабрични) стойности на дебелината на конкретен материал. Например, дебелината на една тухла е кратна на половината от нейната дължина (60 mm), дебелината на бетонните слоеве е кратна на 50 mm, а дебелината на слоевете от други материали е кратна на 20 или 50 mm, в зависимост от на стъпката, с която се произвеждат във фабриките. При извършване на изчисления е удобно да се използват съпротивления поради факта, че разпределението на температурата върху съпротивленията ще бъде линейно, което означава, че е удобно да се извършват изчисления графично. В този случай ъгълът на наклона на изотермата спрямо хоризонта във всеки слой е еднакъв и зависи само от съотношението на разликата в проектните температури и устойчивостта на топлопредаване на конструкцията. А тангенса на ъгъла на наклон не е нищо повече от плътността на топлинния поток, преминаващ през тази ограда: .
При стационарни условия плътността на топлинния поток е постоянна във времето и следователно къде Р х- съпротивление на част от конструкцията, включително съпротивление на топлопредаване на вътрешната повърхност и термично съпротивление на слоевете на конструкцията от вътрешния слой до равнината, на която се търси температурата.
Тогава. Например, температурата между втория и третия слой на конструкцията може да се намери, както следва: .
Даденото съпротивление на топлопреминаване на разнородни ограждащи конструкции или техните секции (фрагменти) трябва да се определи от справочника;
2. От какво зависи топлинното съпротивление на въздушния слой и защо?
В допълнение към преноса на топлина чрез топлопроводимост и конвекция във въздушната междина, има и директно излъчване между повърхностите, ограничаващи въздушната междина.
Уравнение за радиационен топлопренос: , където bл - коефициент на топлопреминаване чрез радиация, в в по-голяма степенв зависимост от материалите на междинните повърхности (колкото по-ниска е излъчвателната способност на материалите, толкова по-малко и b l) и средната температура на въздуха в слоя (с повишаване на температурата коефициентът на топлопреминаване чрез радиация се увеличава).
Така, къде л eq - еквивалентен коефициент на топлопроводимост на въздушния слой. знаейки л eq, можете да определите термичното съпротивление на въздушния слой. Въпреки това съпротива Р VP може да се определи и от справочник. Те зависят от дебелината на въздушния слой, температурата на въздуха в него (положителна или отрицателна) и вида на слоя (вертикален или хоризонтален). Количеството топлина, пренесено чрез топлопроводимост, конвекция и излъчване през вертикални въздушни слоеве, може да се прецени от следната таблица.
|
Дебелина на слоя, мм |
Плътност на топлинния поток, W/m2 |
Количество предадена топлина в % |
Еквивалентен коефициент на топлопроводимост, m o C/W |
Термично съпротивление на междинния слой, W/m 2o C |
|||
|
топлопроводимост |
конвекция |
радиация |
|||||
|
Забележка: стойностите, дадени в таблицата, съответстват на температурата на въздуха в слоя, равна на 0 o C, температурната разлика на повърхностите му е 5 o C, а излъчвателната способност на повърхностите е C = 4,4. |
По този начин, когато проектирате външни огради с въздушни междини, трябва да се вземе предвид следното:
1) увеличаването на дебелината на въздушния слой има малък ефект върху намаляването на количеството топлина, преминаващо през него, а слоевете с малка дебелина (3-5 cm) са ефективни от гледна точка на топлотехниката;
2) по-рационално е да се направят няколко слоя с тънка дебелина в оградата, отколкото един слой с голяма дебелина;
3) препоръчително е да се запълнят дебели слоеве с материали с ниска топлопроводимост, за да се увеличи термичната устойчивост на оградата;
4) въздушният слой трябва да бъде затворен и да не комуникира с външния въздух, т.е. вертикалните слоеве трябва да бъдат блокирани с хоризонтални диафрагми на нивото на междуетажните тавани (по-честото блокиране на слоевете по височина няма практическо значение). Ако има нужда от инсталиране на слоеве, вентилирани от външен въздух, тогава те подлежат на специални изчисления;
5) поради факта, че основната част от топлината, преминаваща през въздушния слой, се предава чрез радиация, препоръчително е да поставите слоевете по-близо до навъногради, което повишава тяхната термична устойчивост;
6) освен това се препоръчва по-топлата повърхност на междинния слой да се покрие с материал с ниска излъчвателна способност (напр. алуминиево фолио), което значително намалява лъчистия поток. Покриването на двете повърхности с такъв материал практически не намалява преноса на топлина.
3. Причини, които причиняват разлика в налягането от едната и другата страна на оградата
IN зимно времеВъздухът в отопляваните помещения има по-висока температура от външния въздух и следователно външният въздух има по-високо обемно тегло (плътност) в сравнение с вътрешния въздух. Тази разлика в обемните тегла на въздуха създава разлики в неговото налягане от двете страни на оградата (топлинно налягане). Въздухът влиза в стаята през долна частвъншните му стени и го оставя през горна част. При херметичност на горната и долната ограда и когато затворени отвориразликата във въздушното налягане достига максималните си стойности на пода и под тавана, а на средната височина на помещението е нула (неутрална зона).
Подобни документи
Топлинният поток преминава през корпуса. Устойчивост на възприемане на топлина и пренос на топлина. Плътност на топлинния поток. Топлинна устойчивост на оградата. Разпределение на температурата по съпротивление. Стандартизиране на устойчивостта на топлопреминаване на огради.
тест, добавен на 23.01.2012 г
Пренос на топлина през въздушна междина. Нисък коефициент на топлопроводимост на въздуха в порите строителни материали. Основни принципи на проектиране на затворени въздушни пространства. Мерки за повишаване на температурата на вътрешната повърхност на оградата.
резюме, добавено на 23.01.2012 г
Устойчивост на триене в букси или лагери на полуоски на тролейбуси. Нарушаване на симетрията на разпределението на деформациите по повърхността на колелото и релсата. Устойчивост на движение от удар въздушна среда. Формули за определяне на съпротивление.
лекция, добавена на 14.08.2013 г
Проучване на възможни мерки за повишаване на температурата на вътрешната повърхност на оградата. Определяне на формулата за изчисляване на съпротивлението на топлопреминаване. Проектна външна температура и пренос на топлина през заграждението. Координати температура-дебелина.
тест, добавен на 24.01.2012 г
Проект за релейна защита на електропровода. Изчисляване на параметрите на електропровода. Специфично индуктивно съпротивление. Реактивна и специфична капацитивна проводимост на въздушна линия. Определяне на авариен максимален режим с еднофазен ток на късо съединение.
курсова работа, добавена на 02/04/2016
Диференциално уравнение на топлопроводимостта. Условия за еднозначност. Специфичен топлинен поток Термично съпротивление на топлопроводимост на трислойна плоска стена. Графичен метод за определяне на температурите между слоевете. Определяне на интеграционни константи.
презентация, добавена на 18.10.2013 г
Влиянието на числото на Биот върху разпределението на температурата в плочата. Вътрешна и външна термична устойчивост на тялото. Изменение на енергията (енталпията) на плочата през периода на нейното пълно нагряване и охлаждане. Количеството топлина, отделено от плочата по време на процеса на охлаждане.
презентация, добавена на 15.03.2014 г
Загуба на главата поради триене в хоризонтални тръбопроводи. Обща загуба на налягане като сума от съпротивлението на триене и местно съпротивление. Загуба на налягане по време на движение на течност в апарата. Съпротивителната сила на средата по време на движението на сферична частица.
презентация, добавена на 29.09.2013 г
Проверка на топлозащитните свойства на външните огради. Проверете за липса на конденз по вътрешната повърхност на външните стени. Изчисляване на топлината за отопление на въздуха, подаван чрез инфилтрация. Определяне на диаметрите на тръбопровода. Термична устойчивост.
курсова работа, добавена на 22.01.2014 г
Електрическо съпротивление- основен електрическа характеристикадиригент. Отчитане на измерването на съпротивлението при постоянни и променлив ток. Изследване на метода на амперметър-волтметър. Избор на метод, при който грешката ще бъде минимална.
ВЪЗДУШНА МЕЖДИНА, един от видовете изолационни слоеве, които намаляват топлопроводимостта на средата. IN напоследъкЗначението на въздушната междина е особено нараснало поради използването на кухи материали в строителството. В среда, разделена от въздушна междина, топлината се пренася: 1) чрез излъчване от повърхности, съседни на въздушната междина и чрез пренос на топлина между повърхността и въздуха и 2) чрез пренос на топлина от въздуха, ако е подвижен, или чрез пренос на топлина от едни частици въздух към други поради топлопроводимост, ако е неподвижен, а експериментите на Нуселт доказват, че по-тънките слоеве, в които въздухът може да се счита за почти неподвижен, имат по-нисък коефициент на топлопроводимост k от по-дебелите слоеве, но с възникващи в тях конвекционни течения. Nusselt дава следния израз за определяне на количеството топлина, пренесено на час от въздушния слой:
където F е една от повърхностите, ограничаващи въздушната междина; λ 0 - условен коефициент, числови стойностикоито в зависимост от ширината на въздушната междина (e), изразена в m, са дадени в приложената табела:
s 1 и s 2 са коефициентите на излъчване на двете повърхности на въздушната междина; s е коефициентът на излъчване на напълно черно тяло, равен на 4,61; θ 1 и θ 2 са температурите на повърхностите, ограничаващи въздушната междина. Като замените съответните стойности във формулата, можете да получите стойностите на k (коефициент на топлопроводимост) и 1/k (изолационен капацитет) на въздушните слоеве, необходими за изчисленията различни дебелини. С. Л. Прохоров състави диаграми, базирани на данни от Nusselt (виж фиг.), Показващи промяната в стойностите на k и 1/k на въздушните слоеве в зависимост от тяхната дебелина, като най-изгодната зона е зоната от 15 до 45 mm.
По-малките въздушни слоеве са практически трудни за изпълнение, но по-големите вече осигуряват значителен коефициент на топлопроводимост (около 0,07). Следната таблица дава стойностите на k и 1/k за различни материали, а за въздуха са дадени няколко стойности на тези количества в зависимост от дебелината на слоя.
Че. може да се види, че често е по-изгодно да се направят няколко по-тънки въздушни слоя, отколкото да се използва един или друг изолационен слой. Въздушен слой с дебелина до 15 mm може да се счита за изолатор с неподвижен слой въздух, с дебелина 15-45 mm - с почти неподвижен слой и накрая, въздушни слоеве с дебелина над 45 mm. -50 mm трябва да се считат за слоеве с възникващи в тях конвекционни токове и следователно подлежат на изчисление на обща основа.
.
1.3 Сградата като единна енергийна система.
2. Пренос на топлина и влага чрез външни огради.
2.1 Основи на топлообмена в сграда.
2.1.1 Топлопроводимост.
2.1.2 Конвекция.
2.1.3 Радиация.
2.1.4 Термично съпротивление на въздушния слой.
2.1.5 Коефициенти на топлопреминаване на вътрешни и външни повърхности.
2.1.6 Предаване на топлина през многослойна стена.
2.1.7 Намалено съпротивление на топлопредаване.
2.1.8 Разпределение на температурата в секцията на оградата.
2.2 Условия на влажностограждащи конструкции.
2.2.1 Причини за появата на влага в оградите.
2.2.2 Отрицателни последици от намокряне на външни огради.
2.2.3 Връзка между влага и строителни материали.
2.2.4 Влажен въздух.
2.2.5 Съдържание на влага в материала.
2.2.6 Сорбция и десорбция.
2.2.7 Паропропускливост на огради.
2.3 Въздушна пропускливост на външни огради.
2.3.1 Основни положения.
2.3.2 Разлика в налягането върху външната и вътрешната повърхност на оградите.
2.3.3 Въздушна пропускливост на строителните материали.
2.1.4 Термично съпротивление на въздушния слой.
За осигуряване на равномерност, устойчивост на топлопредаване затворени въздушни междиниразположени между слоевете на ограждащата конструкция се наричат термична устойчивост R v.p, m². ºС/W.
Диаграмата на топлообмена през въздушната междина е показана на фиг. 5.
Фиг.5. Топлообмен във въздушния слой.
Топлинен поток, преминаващ през въздушната междина q v.p , W/m² , се състои от потоци, предавани чрез топлопроводимост (2) q t, W/m² , конвекция (1) q к , W/m² и радиация (3) q l , W/m² .
(2.12)
В този случай делът на потока, предаван от радиация, е най-голям. Да разгледаме затворен вертикален въздушен слой, на чиято повърхност температурната разлика е 5ºC. С увеличаване на дебелината на слоя от 10 mm до 200 mm делът на топлинния поток, дължащ се на радиация, нараства от 60% на 80%. В този случай делът на пренесената топлина чрез топлопроводимост пада от 38% на 2%, а делът на конвективния топлинен поток се увеличава от 2% на 20%.
Директното изчисляване на тези компоненти е доста тромаво. Следователно, в нормативни документипредоставя данни за топлинното съпротивление на затворени въздушни слоеве, които са събрани от K.F. Фокин въз основа на резултатите от експериментите на М.А. Михеева. Ако върху едната или двете повърхности на въздушната междина има топлоотразяващо алуминиево фолио, което възпрепятства излъчването на топлина между повърхностите, оформящи въздушната междина, термичното съпротивление трябва да се удвои. За да се увеличи термичното съпротивление на затворените въздушни слоеве, се препоръчва да се имат предвид следните изводи от изследванията:
1) слоевете с малка дебелина са ефективни от гледна точка на топлотехниката;
2) по-рационално е да направите няколко тънки слоя в оградата, отколкото един голям;
3) препоръчително е да поставите въздушните междини по-близо до външната повърхност на оградата, тъй като това намалява топлинния поток чрез излъчване през зимата;
4) вертикалните слоеве във външните стени трябва да бъдат преградени с хоризонтални диафрагми на нивото на междуетажните тавани;
5) за намаляване на топлинния поток, предаван от радиация, една от повърхностите на междинния слой може да бъде покрита с алуминиево фолио с коефициент на излъчване около ε = 0,05. Покриването на двете повърхности на въздушната междина с фолио практически не намалява преноса на топлина в сравнение с покриването на една повърхност.
Въпроси за самоконтрол
1. Какъв е потенциалът за пренос на топлина?
2. Избройте елементарните видове топлообмен.
3. Какво е пренос на топлина?
4. Какво е топлопроводимост?
5. Каква е топлопроводимостта на материала?
6. Напишете формулата за топлинния поток, пренесен чрез топлопроводимост в многослойна стена при известни температури на вътрешните повърхности tв и външните повърхности tн.
7. Какво е термично съпротивление?
8. Какво е конвекция?
9. Напишете формулата за топлинния поток, пренесен чрез конвекция от въздуха към повърхността.
10. Физическо значение на коефициента на конвективен топлопреминаване.
11. Какво е радиация?
12. Напишете формулата за топлинния поток, пренесен чрез излъчване от една повърхност на друга.
13. Физическо значение на коефициента на лъчист топлопреминаване.
14. Как се нарича съпротивлението на топлопреминаване на затворена въздушна междина в обвивката на сградата?
15. От какъв вид топлинен поток се състои общият топлинен поток през въздушния слой?
16. Какъв характер на топлинния поток преобладава в топлинен потокпрез въздушна междина?
17. Как дебелината на въздушната междина влияе върху разпределението на потоците в нея.
18. Как да намалим топлинния поток през въздушната междина?
Поради ниската топлопроводимост на въздуха, въздушните слоеве често се използват като топлоизолация. Въздушната междина може да бъде запечатана или вентилирана, във втория случай се нарича въздуховод. Ако въздухът беше в покой, тогава топлинното съпротивление би било много високо, но поради пренос на топлина чрез конвекция и радиация, съпротивлението на въздушните слоеве намалява.
Конвекция във въздушната междина.При пренос на топлина се преодолява съпротивлението на двата гранични слоя (виж фиг. 4.2), поради което коефициентът на топлопреминаване се намалява наполовина. Във вертикални въздушни слоеве, ако дебелината е съизмерима с височината, вертикалните въздушни течения се движат без смущения. В тънките въздушни слоеве те са взаимно блокирани и образуват вътрешни циркулационни кръгове, чиято височина зависи от ширината.
Ориз. 4.2 – Схема на топлообмен в затворен въздушен слой: 1 – конвекция; 2 – радиация; 3 – топлопроводимост
При тънки слоеве или при малка температурна разлика на повърхностите () има паралелно струйно движение на въздуха без смесване. Количеството топлина, пренесено през въздушната междина, е равно на
. (4.12)
Експериментално е установена критичната дебелина на междинния слой, δкр, mm, за които се поддържа режим на ламинарен поток (при средна температура на въздуха в слоя 0 o C):
В този случай преносът на топлина се осъществява чрез топлопроводимост и
За други дебелини коефициентът на топлопреминаване е равен на
. (4.15)
С увеличаване на дебелината на вертикалния слой има увеличение α към:
при δ = 10 mm – с 20%; δ = 50 mm – с 45% ( максимална стойност, тогава има намаление); δ = 100 мм – с 25% и δ = 200 мм – с 5%.
В хоризонтални въздушни слоеве (с горна, по-нагрята повърхност) почти няма да има смесване на въздуха, така че е приложима формула (4.14). При по-нагрята долна повърхност (образуват се шестоъгълни циркулационни зони), стойността α къмсе намира по формула (4.15).
Лъчист пренос на топлина във въздушна междина
Лъчистият компонент на топлинния поток се определя по формулата
. (4,16)
Приема се, че коефициентът на лъчист топлопреминаване е α l= 3,97 W/(m 2 ∙ o C), стойността му е по-голяма α към, следователно основният пренос на топлина се осъществява чрез радиация. IN общ изгледколичеството топлина, пренесено през слоя, е кратно на
.
Можете да намалите топлинния поток, като покриете топлата повърхност (за да избегнете конденз) с фолио, като използвате т.нар. “подсилване” лъчистият поток намалява около 10 пъти, а съпротивлението се удвоява. Понякога във въздушната междина се въвеждат пчелни клетки от фолио, които също намаляват конвективния топлообмен, но това решение не е трайно.
Зареждане...