Теплообмен у поверхности ограждения

 

При рассмотрении процесса теплообмена между поверхностью стенки и подвижной средой наиболее существенное значение имеет перенос тепла конвекцией и излучением.

Конвективный теплообмен достаточно точно описывается законом Ньютона, согласно которому плотность теплового потока на поверхности теплообмена прямо пропорциональна разности температур и окружающей среды

. (2.11)

Здесь t и t_s – температуры окружающей среды и поверхности стенки, соответственно; t > t_s; α _к – коэффициент теплоотдачи.

Коэффициент теплоотдачи характеризует интенсивность конвективного теплообмена. Его можно определить как количество тепла, переданное за единицу времени через единицу площади поверхности стенки при разности температур между поверхностью и подвижной (воздушной – в нашем случае) средой в 1º С.

.

Коэффициент теплоотдачи измеряется в Вт/(м²·º С).

Главная трудность расчета по формуле (2.11) заключается в определении коэффициента теплоотдачи, так как он является сложной функцией различных величин, характеризующих процесс теплоотдачи. Коэффициент α _к зависит от температуры и формы поверхности, от скорости движения среды, ее температуры, физических свойств: коэффициента теплопроводности, теплоемкости, вязкости и др.

Величина 1/α _к, обратная коэффициенту теплоотдачи, называется термическим сопротивлением теплоотдаче. Она имеет такую же размерность, как термическое сопротивление R, то есть м²·º С/Вт.

Теплообмен излучением (или радиационный теплообмен) описывается закономСтефана- Больцмана, по которому плотность теплового потока, передаваемого от нагретого тела к холодному путем излучения, определяется выражением:

. (2.12)

В этой формуле C₀ – коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5, 67 Вт/(м²·K⁴); T₁ и T₂ – абсолютные температуры двух тел, K; ε – приведенная степень черноты системы двух тел

(2.13)

Здесь ε ₁ и ε ₂ – степени черноты тел (телом может быть и газ). Степень черноты характеризует способность тела излучать и поглощать энергию. Она зависит от природы тела, фактуры его поверхности (гладкая, шероховатая) и его температуры. Степень черноты материалов приводится в справочниках. Для реальных тел ε < 1.

Теплообмен излучением наиболее важен при высоких температурах.

Процесс переноса тепла между воздушной средой и поверхностью ограждающей конструкции является результатом совместного действия конвективного теплообмена и теплового излучения. Это так называемый сложный теплообмен. Здесь в качестве основного явления обычно принимается конвекция. В этом случае количественной характеристикой процесса служит коэффициент теплоотдачи α

α = α _к + α _л, (2.14)

где α _к учитывает действие конвекции, а α _л – действие теплового излучения.

Пусть тепло передается от теплого воздуха помещения с температурой t холодной поверхности стены, температура которой равна t_s. Плотность теплового потока при сложном теплообмене запишем по аналогии с (2.11) как

. (2.15)

С другой стороны, плотность теплового потока можно определить, суммируя (2.11) и (2.12):

. (2.16)

 

Так как t – t_s = T₁ – T₂, вынесем эту разность в (2.16) за скобки и получим

 

. (2.16а)

 

Введем температурный коэффициент θ:

 

. (2.17)

Тогда из (2.15) и (2.16а) определим α _л как

α _л = ε · C₀·θ . (2.18)

 

α _л называется коэффициентом лучистого теплообмена. Он зависит от степени черноты тел и их температур.

Поскольку коэффициент теплоотдачи α (2.14) зависит от многих факторов, то для большинства характерных случаев он определен экспериментально. В теплотехническом расчете ограждающих конструкций используются следующие значения α _ext – коэффициента теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для холодного периода:

α _ext = 23 Вт/(м²· º С) – на наружной поверхности стен, покрытий;

α _ext =10, 8 Вт/(м²· º С) – на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки – для ограждающих конструкций с вентилируемыми воздушными прослойками.

В таблице 2.2 приведены значения коэффициентов теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции α _int.

 

Таблица 2.2

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции

Внутренняя поверхность ограждения	Коэффициент теплоотдачи α int, Вт/(м2· º С)
Стен, полов, гладких потолков	8, 7
Окон	8, 0
Зенитных фонарей	9, 9

 

 

Глава 3

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. АДСОРБЦИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ НА ПОВЕРХНОСТИ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ
2. Влияние скачков уплотнения на рулевые поверхности.
3. ВОПРОС № 2. Шероховатость поверхности.
4. Временные переносные ограждения.
5. Выбор способа восстановления поверхности детали
6. Группа 14 Наружная облицовка по бетонной поверхности керамическими отдельными плитками
7. Давление на цилиндрические поверхности. Закон Архимеда
8. Длина окружности основания конуса равна 3, образующая равна 2. Найдите площадь боковой поверхности конуса.
9. Закон Архимеда. Условия устойчивого плавания тел на поверхности и внутри жидкости. Воздухоплавание.
10. Коническая и цилиндрическая поверхности
11. КОНТРОЛЬ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ
12. Коры у ребенка по отношению к поверхности полушария