Теплоусвоение - студопедія

Теплопередачі при нестаціонарних теплових потоків

Теплопередача при стаціонарному тепловому потоці передбачає сталість температурних умов зовні і всередині приміщення. Насправді температура внутрішнього і зовнішнього повітря огороджувальних конструкцій не залишається постійною. Досягаючи за певний проміжок часу максимальної або мінімальної величини, вона періодично змінюється, що викликає зміна і теплового потоку. Теплопередача в таких умовах носить назву теплопередача при нестаціонарних теплових умовах.

Зміни температури можуть виникати: 1) в результаті зміни холодних і теплих мас зовнішнього повітря в зимовий час протягом однієї або декількох діб; 2) при періодичному опаленні будівель; 3) під впливом сонячної радіації влітку. Такі періодичні впливи викликають зміни температури внутрішньої поверхні огорожі, що може привести взимку до створення умов конденсації вологи, а влітку - до підвищення температури внутрішнього повітря приміщення. Ці обставини повинні враховуватися в теплотехнічних розрахунках огорож, для чого необхідно розглянути процес теплопередачі в нестаціонарних умовах, а також виявляються при цьому властивості матеріалів і конструкції огородження.

Припустимо, що через товщу огорожі проходить нестаціонарний тепловий потік, величина якого змінюється в часі за законом синуса з періодом коливання z і амплітудою АQ (рис. 6).

Зміна величини потоку, що проходить через огорожу, викликає, в свою чергу, коливання теператури на внутрішній його поверхні, які також мають синусоїдальний характер з амплітудою А # 964; і такий же період, але з деяким запізненням у часі. Відношення величини амплітуди коливання теплового потоку АQ до величини амплітуди коливання температури на внутрішній поверхні огородження А # 964; називається коефіцієнтом теплозасвоєння внутрішньої поверхні огорожі Yв. який визначається за формулою

Коефіцієнт теплозасвоєння внутрішньої поверхні залежить від періоду коливань теплового потоку Z і від теплотехнічних властивостей самого огородження. Величина Yв є максимальна зміна амплітуди коливання теплового потоку, сприйманого внутрішньою поверхнею огорожі при амплітуді коливання температури, що дорівнює 1 о С, і має розмірність ккал / (м 2 · год · ° С).

Якщо огорожу великої товщини складається з однорідного матеріалу, то теплоусвоение його внутрішньої поверхні при заданому періоді коливання температури залежить від фізичних властивостей матеріалу і називається коефіцієнтом теплозасвоєння матеріалу S. Величину коефіцієнта теплозасвоєння в загальному випадку можна знайти за формулою

де # 955; - коефіцієнт теплопровідності матеріалу, ккал / (м · год · ° С);

# 947; - об'ємна маса, кг;

с - питома теплоємність, ккал / (кг · о С);

z - період коливання теплового потоку, ч.

При періоді коливання теплового потоку 24 ч формула набуде вигляду

З цих формул видно, що величина коефіцієнта теплозасвоєння матеріалу залежить від періоду коливання теплового потоку і від таких фізичних властивостей матеріалу, як # 955 ;. з і # 947; .

Наочно властивість теплоусвоения матеріалу можна представити таким чином. Якщо прикласти одночасно обидві руки до двох поверхонь з бетону і дерева (наприклад, сосни), які мають однакову температуру, то перша буде сприйматися як більш холодна. Це відчуття викликається тим, що бетонна поверхня більш інтенсивно відбирає (засвоює) тепло від руки, ніж дерев'яна, так як бетон має більший коефіцієнт теплозасвоєння (Sб = 12,5 ккал / (м 2 · год · ° С), Sсос = 3, 6 ккал / (м 2 · год · ° С)).

# 947; w - його об'ємна маса;

СW - питома теплоємність матеріалу.

Величина з # 969; визначається за формулою

де з - питома теплоємність сухого матеріалу;

w - вагова вологість матеріалу;

Таким чином, теплоусвоение є важливою властивістю матеріалу, яке слід враховувати при проектуванні огороджень.