Tes
dalam Termofisika No.11
Ketahanan termal lapisan udara
1. Buktikan bahwa garis penurunan suhu pada ketebalan pagar multilayer pada koordinat “suhu - ketahanan termal” adalah lurus
2. Tahanan termal lapisan udara bergantung pada apa dan mengapa?
3. Alasan yang menyebabkan terjadinya perbedaan tekanan pada satu sisi pagar dan sisi lainnya
pagar lapisan udara tahan suhu
1. Buktikan bahwa garis penurunan suhu pada ketebalan pagar multilayer pada koordinat “suhu - ketahanan termal” adalah lurus
Dengan menggunakan persamaan ketahanan perpindahan panas pagar, Anda dapat menentukan ketebalan salah satu lapisannya (paling sering insulasi - bahan dengan koefisien konduktivitas termal terendah), di mana pagar akan memiliki nilai tertentu (diperlukan) sebesar ketahanan terhadap perpindahan panas. Kemudian resistansi insulasi yang diperlukan dapat dihitung sebagai, di mana adalah jumlah resistansi termal dari lapisan dengan ketebalan yang diketahui, dan ketebalan minimum isolasi - seperti ini: . Untuk perhitungan lebih lanjut, ketebalan insulasi harus dibulatkan ke atas dengan kelipatan nilai ketebalan standar (pabrik) dari bahan tertentu. Misalnya, tebal sebuah batu bata adalah kelipatan setengah panjangnya (60 mm), tebal lapisan beton adalah kelipatan 50 mm, dan tebal lapisan bahan lain adalah kelipatan 20 atau 50 mm, tergantung pada langkah pembuatannya di pabrik. Saat melakukan penghitungan, akan lebih mudah untuk menggunakan resistansi karena fakta bahwa distribusi suhu pada resistansi akan linier, yang berarti akan lebih mudah untuk melakukan penghitungan secara grafis. Dalam hal ini, sudut kemiringan isoterm terhadap cakrawala pada setiap lapisan adalah sama dan hanya bergantung pada rasio perbedaan suhu desain dan ketahanan perpindahan panas struktur. Dan garis singgung sudut kemiringan tidak lain adalah massa jenis aliran panas yang melewati pagar ini: .
Dalam kondisi stasioner, kerapatan fluks panas adalah konstan terhadap waktu, dan oleh karena itu, di mana pun R X- ketahanan suatu bagian struktur, termasuk ketahanan terhadap perpindahan panas pada permukaan bagian dalam dan ketahanan termal lapisan-lapisan struktur dari lapisan dalam ke bidang di mana suhu dicari.
Kemudian. Misalnya, suhu antara lapisan kedua dan ketiga suatu struktur dapat dicari sebagai berikut: .
Ketahanan tertentu terhadap perpindahan panas dari struktur penutup heterogen atau bagiannya (fragmen) harus ditentukan dari buku referensi, resistensi tertentu dari struktur penutup datar dengan inklusi penghantar panas juga harus ditentukan dari buku referensi.
2. Tahanan termal lapisan udara bergantung pada apa dan mengapa?
Selain perpindahan panas melalui konduktivitas termal dan konveksi pada celah udara, juga terdapat radiasi langsung antar permukaan yang membatasi celah udara.
Persamaan perpindahan panas radiasi: , dimana B aku - koefisien perpindahan panas secara radiasi, yang sangat bergantung pada bahan permukaan antarlapisan (semakin rendah koefisien emisivitas bahan, semakin kecil dan B l) dan suhu udara rata-rata di lapisan tersebut (dengan meningkatnya suhu, koefisien perpindahan panas secara radiasi meningkat).
Jadi, dimana aku eq - koefisien konduktivitas termal setara lapisan udara. Penuh arti aku eq, Anda dapat menentukan ketahanan termal lapisan udara. Namun, resistensi R VP juga bisa ditentukan dari buku referensi. Mereka bergantung pada ketebalan lapisan udara, suhu udara di dalamnya (positif atau negatif) dan jenis lapisan (vertikal atau horizontal). Banyaknya panas yang dipindahkan secara konduksi termal, konveksi dan radiasi melalui lapisan udara vertikal dapat dinilai dari tabel berikut.
|
Ketebalan lapisan, mm |
Kerapatan fluks panas, W/m2 |
Jumlah panas yang dipindahkan dalam % |
Koefisien konduktivitas termal yang setara, m o C/W |
Ketahanan termal antarlapisan, W/m 2o C |
|||
|
konduktivitas termal |
konveksi |
radiasi |
|||||
|
Catatan: nilai yang diberikan dalam tabel sesuai dengan suhu udara di lapisan sebesar 0 o C, perbedaan suhu pada permukaannya adalah 5 o C dan emisivitas permukaannya adalah C = 4,4. |
Jadi, saat mendesain pagar luar dengan celah udara, hal-hal berikut harus diperhatikan:
1) peningkatan ketebalan lapisan udara tidak banyak berpengaruh pada pengurangan jumlah panas yang melewatinya, dan lapisan dengan ketebalan kecil (3-5 cm) efektif dalam hal rekayasa panas;
2) lebih rasional membuat beberapa lapisan dengan ketebalan tipis pada pagar daripada satu lapisan dengan ketebalan besar;
3) disarankan untuk mengisi lapisan tebal dengan bahan dengan konduktivitas termal rendah untuk meningkatkan ketahanan termal pagar;
4) lapisan udara harus tertutup dan tidak berhubungan dengan udara luar, yaitu lapisan vertikal harus ditutup dengan diafragma horizontal setinggi langit-langit antar lantai(pemblokiran lapisan yang tingginya lebih sering tidak memiliki arti praktis). Jika ada kebutuhan untuk memasang lapisan yang berventilasi oleh udara luar, maka lapisan tersebut harus menjalani perhitungan khusus;
5) karena sebagian besar panas yang melewati lapisan udara dipindahkan melalui radiasi, disarankan untuk menempatkan lapisan lebih dekat ke di luar pagar, yang meningkatkan ketahanan termalnya;
6) apalagi, lebih banyak permukaan yang hangat Disarankan untuk menutupi interlayer dengan bahan dengan emisivitas rendah (misalnya aluminium foil), yang secara signifikan mengurangi fluks radiasi. Melapisi kedua permukaan dengan bahan tersebut praktis tidak mengurangi perpindahan panas.
3. Alasan yang menyebabkan terjadinya perbedaan tekanan pada satu sisi pagar dan sisi lainnya
DI DALAM waktu musim dingin Udara di ruangan berpemanas memiliki suhu lebih tinggi daripada udara luar, sehingga udara luar memiliki berat volumetrik (densitas) yang lebih tinggi dibandingkan udara dalam. Perbedaan ini timbangan volumetrik udara dan menimbulkan perbedaan tekanan pada kedua sisi pagar (tekanan termal). Udara memasuki ruangan melalui bagian bawah dinding luarnya dan keluar melalui bagian atas. Dalam hal kedap udara pada selungkup atas dan bawah serta bukaan tertutup, perbedaan tekanan udara mencapai nilai maksimum di lantai dan di bawah langit-langit, dan pada ketinggian tengah ruangan adalah nol (zona netral).
Dokumen serupa
Aliran panas melewati selungkup. Ketahanan terhadap persepsi panas dan perpindahan panas. Kepadatan fluks panas. Ketahanan termal pagar. Distribusi suhu berdasarkan resistansi. Standarisasi ketahanan pagar terhadap perpindahan panas.
tes, ditambahkan 23/01/2012
Perpindahan panas melalui celah udara. Koefisien konduktivitas termal udara yang rendah di pori-pori bahan bangunan. Prinsip dasar perancangan ruang udara tertutup. Tindakan untuk meningkatkan suhu permukaan bagian dalam pagar.
abstrak, ditambahkan 23/01/2012
Ketahanan gesekan pada kotak gandar atau bantalan poros gandar bus listrik. Pelanggaran simetri distribusi deformasi pada permukaan roda dan rel. Resistensi terhadap gerakan akibat paparan udara. Rumus untuk menentukan resistivitas.
kuliah, ditambahkan 14/08/2013
Mempelajari tindakan yang mungkin dilakukan dengan meningkatkan suhu permukaan bagian dalam pagar. Penentuan rumus untuk menghitung hambatan perpindahan panas. Rancang suhu udara luar ruangan dan perpindahan panas melalui selungkup. Koordinat suhu-ketebalan.
tes, ditambahkan 24/01/2012
Proyek perlindungan relai saluran listrik. Perhitungan parameter saluran listrik. Reaktansi induktif spesifik. Konduktivitas kapasitif reaktif dan spesifik dari saluran udara. Penentuan mode maksimum darurat dengan arus hubung singkat satu fasa.
tugas kursus, ditambahkan 02/04/2016
Persamaan diferensial konduktivitas termal. Kondisi ketidakjelasan. Fluks panas spesifik Ketahanan termal terhadap konduktivitas termal dinding datar tiga lapis. Metode grafis menentukan suhu antar lapisan. Penentuan konstanta integrasi.
presentasi, ditambahkan 18/10/2013
Pengaruh bilangan Biot terhadap distribusi suhu pada pelat. Resistensi termal internal dan eksternal tubuh. Perubahan energi (entalpi) pelat selama periode pemanasan dan pendinginan penuh. Jumlah panas yang dilepaskan oleh pelat selama proses pendinginan.
presentasi, ditambahkan 15/03/2014
Kerugian head akibat gesekan pada pipa horizontal. Kehilangan tekanan total sebagai jumlah dari tahanan gesek dan tahanan lokal. Kehilangan tekanan selama pergerakan fluida dalam peralatan. Gaya resistensi medium selama pergerakan partikel bola.
presentasi, ditambahkan pada 29/09/2013
Memeriksa sifat pelindung panas dari pagar luar. Periksa tidak adanya kondensasi pada permukaan bagian dalam dinding luar. Perhitungan panas untuk memanaskan udara yang disuplai melalui infiltrasi. Penentuan diameter pipa. Resistensi termal.
tugas kursus, ditambahkan 22/01/2014
Hambatan listrik- utama karakteristik listrik konduktor. Pertimbangan pengukuran resistansi pada konstanta dan arus bolak-balik. Kajian metode amperemeter-voltmeter. Memilih metode yang kesalahannya minimal.
Celah yang dapat diakses oleh aliran udara merupakan ventilasi yang memperburuk keadaan karakteristik isolasi termal dinding Celah yang tertutup (serta pori-pori tertutup dari bahan busa) adalah elemen insulasi panas. Rongga tahan angin banyak digunakan dalam konstruksi untuk mengurangi kehilangan panas melalui struktur penutup (retakan pada batu bata dan balok, saluran pada panel beton, celah di jendela berlapis ganda, dll.). Rongga berupa celah udara tahan angin juga digunakan pada dinding pemandian, termasuk rangka. Kekosongan ini seringkali merupakan elemen utama perlindungan termal. Secara khusus, adanya rongga di sisi dinding yang panas memungkinkan penggunaan plastik busa dengan titik leleh rendah (busa polistiren dan polietilen yang diperluas) di area dalam dinding pemandian suhu tinggi.
Pada saat yang sama, rongga di dinding adalah elemen yang paling berbahaya. Jika insulasi angin terganggu sedikit pun, seluruh sistem rongga dapat menjadi satu ventilasi pendingin yang tertiup angin, tidak termasuk semua lapisan insulasi termal eksternal dari sistem insulasi termal dinding. Oleh karena itu, mereka berusaha membuat rongga tersebut berukuran kecil dan dijamin akan mengisolasinya satu sama lain.
Tidak mungkin menggunakan konsep konduktivitas termal udara (dan terlebih lagi menggunakan nilai koefisien konduktivitas termal udara diam yang sangat rendah 0,024 W/m derajat) untuk menilai proses perpindahan panas melalui udara nyata, karena udara dalam rongga besar merupakan zat yang sangat mudah bergerak. Oleh karena itu, dalam praktiknya, untuk perhitungan termoteknik proses perpindahan panas, bahkan melalui udara “stasioner” konvensional, hubungan empiris (eksperimental, eksperimental) digunakan. Paling sering (dalam kasus yang paling sederhana) dalam teori perpindahan panas diyakini bahwa aliran panas dari udara ke permukaan suatu benda di udara sama dengan Q = α∆Т, Di mana α - koefisien perpindahan panas empiris dari udara "diam", ∆T- perbedaan suhu antara permukaan tubuh dan udara. Dalam kondisi perumahan normal, koefisien perpindahan panas kira-kira α = 10 W/m² memanggil Angka inilah yang akan kita patuhi ketika memperkirakan pemanasan dinding dan tubuh manusia di pemandian. Dengan bantuan aliran udara dengan kecepatan V (m/detik), aliran panas bertambah sebesar jumlah komponen konvektif Q=βV∆T, Di mana β kira-kira sama 6 W detik/m³ derajat. Semua nilai bergantung pada orientasi spasial dan kekasaran permukaan. Jadi, menurut standar SNiP 23/02/2003 saat ini, koefisien perpindahan panas dari udara ke permukaan internal struktur penutup diambil sama dengan 8,7 W/m² derajat untuk dinding dan langit-langit halus dengan rusuk agak menonjol (dengan perbandingan tinggi rusuk “h” dengan jarak “a” antara tepi rusuk yang berdekatan h/a< 0,3); 7,6 Вт/м² град для потолков с сильно выступающими рёбрами (при отношении h/a >0,3); 8,0 W/m² derajat untuk jendela dan 9,9 W/m² derajat untuk jendela atap. Para ahli Finlandia menerima koefisien perpindahan panas di udara “diam” di sauna kering sebesar 8 W/m² derajat (yang, dalam batas kesalahan pengukuran, sama dengan nilai yang kami terima) dan 23 W/m² derajat di hadapan udara mengalir dengan kecepatan rata-rata 2 m/detik.
Nilai koefisien perpindahan panas yang begitu rendah di udara “stasioner” bersyarat α = 10 W/m² hujan es sesuai dengan konsep udara sebagai penyekat panas dan menjelaskan perlunya penggunaan suhu tinggi di sauna untuk menghangatkan tubuh manusia dengan cepat. Sehubungan dengan dinding, ini berarti bahwa dengan kehilangan panas tipikal melalui dinding pemandian (50-200) W/m², perbedaan suhu udara di pemandian dan suhu permukaan bagian dalam dinding pemandian dapat mencapai (5 -20)°C. Ini adalah nilai yang sangat besar, seringkali tidak diperhitungkan oleh siapapun. Kehadiran konveksi udara yang kuat di bak mandi memungkinkan penurunan suhu berkurang setengahnya. Perhatikan bahwa perbedaan suhu yang tinggi seperti yang biasa terjadi pada bak mandi tidak dapat diterima di tempat tinggal. Dengan demikian, perbedaan suhu antara udara dan dinding, yang distandarisasi dalam SNiP 23/02/2003, tidak boleh melebihi 4°C di tempat tinggal, 4,5°C di tempat umum, dan 12°C di tempat industri. Perubahan suhu yang lebih tinggi di ruang hidup pasti menimbulkan sensasi dingin dari dinding dan embun di dinding.
Dengan menggunakan konsep koefisien perpindahan panas dari permukaan ke udara, rongga di dalam dinding dapat dianggap sebagai susunan permukaan perpindahan panas yang berurutan (lihat Gambar 35). Zona udara dekat dinding, dimana perbedaan suhu di atas ∆T teramati, disebut lapisan batas. Jika ada dua ruang kosong di dinding (atau unit kaca) (misalnya tiga panel), maka sebenarnya ada 6 lapisan batas. Jika fluks panas sebesar 100 W/m² melewati dinding tersebut (atau jendela berlapis ganda), maka pada setiap lapisan batas suhu berubah sebesar ∆T = 10°С, dan pada keenam lapisan perbedaan suhunya adalah 60°C. Mengingat panas yang mengalir melalui masing-masing lapisan batas dan melalui seluruh dinding secara keseluruhan adalah sama satu sama lain dan masih berjumlah 100 W/m², maka koefisien perpindahan panas yang dihasilkan untuk dinding tanpa rongga (jendela kaca ganda dengan satu kaca) akan menjadi 5 W/m² hujan es, untuk dinding dengan satu lapisan berongga (jendela kaca ganda dengan dua kaca) 2,5 W/m² derajat, dan dengan dua lapisan berongga (jendela kaca ganda dengan tiga kaca) 1,67 W /m² derajat. Artinya, semakin banyak rongga (atau semakin banyak kaca), semakin hangat dindingnya. Selain itu, konduktivitas termal dari bahan dinding itu sendiri (kaca) dalam perhitungan ini diasumsikan sangat besar. Dengan kata lain, bahkan dari bahan yang sangat “dingin” (misalnya baja), pada prinsipnya dimungkinkan untuk membuat dinding yang sangat hangat, hanya dengan menyediakan banyak lapisan udara di dinding. Sebenarnya, semua jendela kaca bekerja berdasarkan prinsip ini.
Untuk menyederhanakan perhitungan evaluasi, akan lebih mudah untuk menggunakan bukan koefisien perpindahan panas , tetapi nilai kebalikannya - resistansi perpindahan panas (resistensi termal lapisan batas) R = 1/ α. Tahanan termal dari dua lapisan batas yang berhubungan dengan satu lapisan bahan dinding (satu kaca) atau satu celah udara (interlayer) adalah sama dengan R = 0,2 m² derajat/W, A tiga lapisan bahan dinding (seperti pada Gambar 35) - jumlah resistansi enam lapisan batas, yaitu 0,6 m² derajat/W. Dari definisi ketahanan terhadap perpindahan panas Q =∆T/R maka dengan fluks panas yang sama sebesar 100 W/m² dan ketahanan termal sebesar 0,6 m² derajat/W, perbedaan suhu pada dinding dengan dua lapisan udara akan sama yaitu 60°C. Jika jumlah lapisan udara ditambah menjadi sembilan, maka perbedaan suhu pada dinding dengan aliran panas yang sama sebesar 100 W/m² akan menjadi 200°C, yaitu suhu yang dihitung dari permukaan bagian dalam dinding di pemandian. dengan aliran panas 100 W/m² akan meningkat dari 60°C menjadi 200°C (jika di luar 0°C).
Koefisien perpindahan panas adalah indikator yang merangkum secara komprehensif konsekuensi dari semua proses fisik yang terjadi di udara dekat permukaan benda yang melepaskan atau menerima panas. Pada perbedaan suhu yang kecil (dan aliran panas yang kecil), aliran udara konvektif kecil, perpindahan panas terutama terjadi secara konduktif karena konduktivitas termal udara diam. Ketebalan lapisan batasnya hanya kecil a=λR=0,0024 m, dimana λ=0,024 W/m derajat- koefisien konduktivitas termal udara diam, R=0,1 m²derajat/W-resistensi termal dari lapisan batas. Di dalam lapisan batas, udara memiliki suhu yang berbeda, akibatnya, karena gaya gravitasi, udara di dekat permukaan vertikal yang panas mulai mengapung (dan di dekat permukaan vertikal yang dingin, udara mulai tenggelam), menambah kecepatan, dan bergolak (berputar). Karena vortisitas, perpindahan panas udara meningkat. Jika kontribusi komponen konvektif ini secara formal dimasukkan ke dalam nilai koefisien konduktivitas termal λ, maka peningkatan koefisien konduktivitas termal ini akan sesuai dengan peningkatan formal pada ketebalan lapisan batas. a=λR(seperti yang akan kita lihat di bawah, sekitar 5-10 kali dari 0,24 cm menjadi 1-3 cm). Jelas bahwa peningkatan ketebalan lapisan batas secara formal ini sesuai dengan ukuran aliran udara dan pusaran. Tanpa mempelajari seluk-beluk struktur lapisan batas, kami mencatat bahwa yang jauh lebih penting adalah pemahaman bahwa panas yang dipindahkan ke udara dapat “terbang” ke atas bersama aliran konvektif, tanpa pernah mencapai lempeng berikutnya. dinding berlapis-lapis atau gelas berikutnya dari unit kaca ganda. Hal ini sesuai dengan kasus pemanasan udara, yang akan dibahas di bawah ini ketika menganalisis terlindung tungku logam. Di sini kita mempertimbangkan kasus ketika aliran udara di antar lapisan memiliki ketinggian yang terbatas, misalnya 5-20 kali ketebalan antar lapisan δ. Dalam hal ini timbul aliran sirkulasi pada lapisan udara, yang sebenarnya ikut serta dalam perpindahan panas bersama dengan aliran panas konduktif.
Dengan ketebalan lapisan udara yang kecil, aliran udara yang berlawanan pada dinding celah yang berlawanan mulai saling mempengaruhi (bercampur). Dengan kata lain, ketebalan lapisan udara menjadi kurang dari dua lapisan batas yang tidak terganggu, akibatnya koefisien perpindahan panas meningkat dan resistensi perpindahan panas juga menurun. Selain itu, pada suhu tinggi pada dinding lapisan udara, proses perpindahan panas secara radiasi mulai berperan. Data yang diperbarui sesuai dengan rekomendasi resmi SNiP P-3-79* disajikan pada Tabel 7, yang menunjukkan bahwa ketebalan lapisan batas yang tidak terganggu adalah 1-3 cm, tetapi perubahan drastis perpindahan panas hanya terjadi bila ketebalan lapisan udara kurang dari 1 cm, artinya celah udara antara kaca pada jendela kaca ganda tidak boleh dibuat tebalnya kurang dari 1 cm.
Tabel 7. Ketahanan termal lapisan udara tertutup, m² derajat/W
| Ketebalan celah udara, cm | untuk lapisan horizontal dengan aliran panas dari bawah ke atas atau untuk lapisan vertikal | untuk lapisan horizontal dengan aliran panas dari atas ke bawah | ||
| pada suhu udara di lapisan tersebut | ||||
| positif | negatif | positif | negatif | |
| 1 | 0,13 | 0,15 | 0,14 | 0,15 |
| 2 | 0,14 | 0,15 | 0,15 | 0,19 |
| 3 | 0,14 | 0,16 | 0,16 | 0,21 |
| 5 | 0,14 | 0,17 | 0,17 | 0,22 |
| 10 | 0,15 | 0,18 | 0,18 | 0,23 |
| 15 | 0,15 | 0,18 | 0,19 | 0,24 |
| 20-30 | 0,15 | 0,19 | 0,19 | 0,24 |
Tabel 7 juga menunjukkan bahwa lapisan udara yang lebih hangat memiliki ketahanan termal yang lebih rendah (lapisan tersebut meneruskan panas dengan lebih baik melalui dirinya sendiri). Hal ini dijelaskan oleh pengaruh mekanisme radiasi terhadap perpindahan panas, yang akan kita bahas pada bagian selanjutnya. Perhatikan bahwa viskositas udara meningkat seiring dengan kenaikan suhu, jadi udara hangat bergejolak lebih buruk.
 |
|
| Beras. 36. . Sebutannya sama seperti pada Gambar 35. Karena rendahnya konduktivitas termal bahan dinding, terjadi perbedaan suhu ∆Тc = QRc, dimana Rc adalah tahanan termal dinding RC = δc / λc(δc - ketebalan dinding, λc - koefisien konduktivitas termal bahan dinding). Dengan bertambahnya c, perbedaan suhu ∆Tc berkurang, tetapi perbedaan suhu pada lapisan batas ∆T tetap tidak berubah. Hal ini tergambar dari sebaran Timah, terkait dengan kasus konduktivitas termal yang lebih tinggi pada material dinding. Aliran panas melalui seluruh dinding Q = ∆T/R = ∆Тc/Rc = (Тinternal - Teksternal) /(3Rc+6R). Tahanan termal lapisan batas R dan ketebalannya a tidak bergantung pada konduktivitas termal bahan dinding λc dan ketahanan termalnya Rc. | |
 |
|
| Beras. 37.: a - tiga lapis logam (atau kaca), diberi jarak satu sama lain dengan jarak 1,5 cm, setara dengan kayu ( papan kayu) tebal 3,6 cm; b - lima lapis logam dengan celah 1,5 cm, setara dengan kayu setebal 7,2 cm; c - tiga lapis kayu lapis setebal 4 mm dengan celah 1,5 cm, setara dengan kayu setebal 4,8 cm; d - tiga lapis busa polietilen setebal 4 mm dengan celah 1,5 cm, setara dengan kayu setebal 7,8 cm; d - tiga lapis logam dengan celah terisi 1,5 cm isolasi yang efektif(polistiren yang diperluas, busa polietilen atau wol mineral), setara dengan kayu dengan ketebalan 10,5 cm Nilai celah yang diterima bersyarat, setara dengan ketebalan kayu dalam contoh iklan berubah sedikit ketika ukuran celah berubah dalam (1-30) cm. |
Jika bahan struktural dinding memiliki konduktivitas termal yang rendah, maka dalam perhitungannya perlu memperhitungkan kontribusinya terhadap ketahanan termal dinding (Gbr. 36). Meskipun kontribusi rongga biasanya signifikan, mengisi semua rongga dengan insulasi yang efektif memungkinkan (dengan menghentikan pergerakan udara sepenuhnya) untuk meningkatkan secara signifikan (3-10 kali lipat). ketahanan termal dinding (Gbr. 37).
Kemungkinan mendapatkan pemandian cukup cocok untuk mandi (setidaknya yang musim panas) dinding yang hangat terbuat dari beberapa lapis logam “dingin”, tentu saja menarik dan digunakan, misalnya oleh orang Finlandia untuk proteksi kebakaran pada dinding di sauna dekat kompor. Namun dalam praktiknya, solusi seperti itu ternyata sangat rumit karena kebutuhan untuk memperbaiki lapisan logam paralel secara mekanis dengan banyak jumper, yang bertindak sebagai “jembatan” dingin yang tidak diinginkan. Dengan satu atau lain cara, bahkan satu lapisan logam atau kain “menghangat” jika tidak tertiup angin. Tenda, yurt, dan tenda didasarkan pada fenomena ini, yang diketahui masih digunakan (dan telah digunakan selama berabad-abad) sebagai pemandian dalam kondisi nomaden. Jadi, satu lapis kain (apa pun jenisnya, asalkan tahan angin) hanya dua kali lebih “dingin” dari dinding bata setebal 6 cm, namun memanas ratusan kali lebih cepat. Namun, bahan tenda tetap jauh lebih dingin daripada udara di dalam tenda, sehingga tidak memungkinkan terjadinya kondisi uap dalam jangka panjang. Selain itu, setiap robekan (bahkan yang kecil) pada kain akan segera menyebabkan hilangnya panas konvektif yang kuat.
Kesenjangan udara di jendela adalah yang paling penting di pemandian (juga di bangunan tempat tinggal). Dalam hal ini, penurunan resistensi perpindahan panas jendela diukur dan dihitung untuk seluruh area pembukaan jendela, yaitu, tidak hanya pada bagian kaca, tetapi juga pada pengikatnya (kayu, baja, aluminium, plastik), yang biasanya memiliki kualitas terbaik karakteristik isolasi termal daripada kaca. Untuk orientasi, kami menyajikan nilai standar ketahanan termal jendela jenis yang berbeda menurut SNiP P-3-79* dan bahan seluler, dengan mempertimbangkan ketahanan termal lapisan batas luar di dalam dan di luar ruangan (lihat Tabel 8).
Tabel 8. Mengurangi resistensi perpindahan panas pada jendela dan material jendela
| Jenis konstruksi | Resistensi perpindahan panas, m²derajat/W | |
| Kaca tunggal | 0,16 | |
| Kaca ganda dengan ikat pinggang berpasangan | 0,40 | |
| Kaca ganda dalam bingkai terpisah | 0,44 | |
| Kaca rangkap tiga dalam ikat pinggang berpasangan terpisah | 0,55 | |
| Kaca empat lapis dalam dua bingkai berpasangan | 0,80 | |
| Jendela berlapis ganda dengan jarak antar kaca 12 mm: | ruang tunggal | 0,38 |
| dua ruang | 0,54 | |
| Balok kaca berongga (dengan lebar sambungan 6 mm) ukuran: | 194x194x98mm | 0,31 |
| 244x244x98mm | 0,33 | |
| Ketebalan polikarbonat seluler "Akuueg": | lapisan ganda 4 mm | 0,26 |
| lapisan ganda 6 mm | 0,28 | |
| lapisan ganda 8 mm | 0,30 | |
| lapisan ganda 10 mm | 0,32 | |
| tiga lapis 16 mm | 0,43 | |
| multi-septat 16 mm | 0,50 | |
| multi-septat 25 mm | 0,59 | |
| Seluler polipropilena "Akuvops!" ketebalan: | lapisan ganda 3,5 mm | 0,21 |
| lapisan ganda 5 mm | 0,23 | |
| lapisan ganda 10 mm | 0,30 | |
| Ketebalan dinding kayu (sebagai perbandingan): | 5 cm | 0,55 |
| 10 cm | 0,91 | |
| Ketebalan lapisan udara, m | Ketahanan termal dari lapisan udara tertutup R bab, m 2 °C/W | |||
| horizontal dengan aliran panas dari bawah ke atas dan vertikal | horizontal dengan aliran panas dari atas ke bawah | |||
| pada suhu udara di lapisan tersebut | ||||
| positif | negatif | positif | negatif | |
| 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 |
Data awal untuk lapisan struktur penutup;
- lantai kayu
(papan lidah dan alur); δ 1 = 0,04m; λ 1 = 0,18 W/m°C;
- penghalang uap; tidak penting.
- celah udara: Rpr = 0,16 m2 °C/W; δ 2 = 0,04 m λ 2 = 0,18 W/m °C; ( Ketahanan termal dari lapisan udara tertutup >>>.)
- isolasi(styrofoam); δ ut = ? M; λ ut = 0,05 W/m °C;
- lantai bawah(papan); δ 3 = 0,025 m; λ 3 = 0,18 W/m°C;
| Lantai kayu di rumah batu. |
Seperti yang telah kami catat untuk kesederhanaannya perhitungan termoteknik faktor pengali telah diperkenalkan ( k), yang membawa nilai ketahanan termal yang dihitung mendekati ketahanan termal yang direkomendasikan dari struktur penutup; untuk lantai atas basement dan basement koefisiennya adalah 2,0. Kami menghitung ketahanan termal yang diperlukan berdasarkan fakta bahwa suhu udara luar (di bawah tanah) adalah; - 10°C. (namun, setiap orang dapat mengatur suhu yang mereka anggap perlu untuk kasus spesifik mereka).
Kita menghitung:
Di mana Rtr- ketahanan termal yang diperlukan,
televisi- suhu desain udara internal, °C. Suhu ini diterima menurut SNiP dan sama dengan 18 °C, tetapi karena kita semua menyukai kehangatan, kami menyarankan untuk menaikkan suhu udara internal menjadi 21 °C.
tn- suhu desain udara luar, °C, sama dengan suhu rata-rata periode lima hari terdingin di area konstruksi tertentu. Kami menyarankan suhu di bawah tanah tn menerima suhu “-10°C”, tentu saja ini merupakan cadangan yang besar untuk wilayah Moskow, namun di sini, menurut pendapat kami, lebih baik melakukan hipotek berlebihan daripada tidak menghitungnya. Nah, jika mengikuti aturan, maka suhu udara luar diambil sesuai SNiP “Klimatologi Bangunan”. Anda juga dapat mengetahui nilai standar yang diperlukan dari lokal Anda organisasi konstruksi, atau departemen arsitektur regional.
δt n α masuk- hasil kali penyebut pecahan sama dengan: 34,8 W/m2 - untuk dinding luar, 26,1 W/m2 - untuk pelapis dan lantai loteng, 17,4 W/m2 ( dalam kasus kami) - untuk lantai di atas basement.
Sekarang menghitung ketebalan insulasi yang terbuat dari busa polistiren ekstrusi (styrofoam).
Di mana keluar - ketebalan lapisan isolasi, M;
δ 1…… δ 3 - ketebalan lapisan terpisah struktur penutup, M;
λ 1…… λ 3 - koefisien konduktivitas termal masing-masing lapisan, W/m °C (lihat Buku Panduan Tukang);
Rpr - ketahanan termal lapisan udara, m2 °C/W. Jika ventilasi udara tidak disediakan dalam struktur penutup, maka nilai ini dikeluarkan dari rumus;
α di, α n - koefisien perpindahan panas internal dan permukaan luar lantai, masing-masing sama dengan 8,7 dan 23 W/m2 °C;
λut - koefisien konduktivitas termal lapisan isolasi(dalam kasus kami, styrofoam adalah busa polistiren yang diekstrusi), W/m °C.
Kesimpulan; Untuk memenuhi persyaratan untuk kondisi suhu pengoperasian rumah, ketebalan lapisan isolasi dari papan busa polistiren, terletak di langit-langit ruang bawah tanah jenis kelamin oleh balok kayu(ketebalan balok 200 mm) minimal harus 11 cm. Karena kami awalnya menetapkan parameter yang meningkat, opsinya mungkin sebagai berikut; ini bisa berupa kue yang terbuat dari dua lapis lempengan styrofoam 50 mm (minimum), atau pai yang terbuat dari empat lapis lempengan styrofoam 30 mm (maksimum).
Pembangunan rumah di wilayah Moskow:
- Pembangunan rumah balok busa di wilayah Moskow. Ketebalan dinding rumah balok busa >>>
- Perhitungan ketebalan dinding bata selama pembangunan rumah di wilayah Moskow. >>>
- Konstruksi kayu rumah kayu di wilayah Moskow. Ketebalan dinding rumah kayu. >>>
Tabel menunjukkan konduktivitas termal udara λ tergantung pada suhu normal tekanan atmosfir.
Nilai koefisien konduktifitas termal udara diperlukan pada saat menghitung perpindahan panas dan merupakan bagian dari bilangan kemiripan, misalnya bilangan Prandtl, Nusselt, dan Biot.
Konduktivitas termal dinyatakan dalam dimensi dan diberikan untuk udara gas dalam kisaran suhu dari -183 hingga 1200°C. Misalnya, pada suhu 20°C dan tekanan atmosfer normal, konduktivitas termal udara adalah 0,0259 W/(m derajat).
Rendah suhu negatif udara yang didinginkan memiliki konduktivitas termal yang rendah, misalnya pada suhu minus 183°C hanya 0,0084 W/(m derajat).
Berdasarkan tabel tersebut jelas bahwa Ketika suhu meningkat, konduktivitas termal udara meningkat. Jadi, dengan peningkatan suhu dari 20 menjadi 1200°C, konduktivitas termal udara meningkat dari 0,0259 menjadi 0,0915 W/(m derajat), yaitu lebih dari 3,5 kali lipat.
| t, °С | λ, W/(m derajat) | t, °С | λ, W/(m derajat) | t, °С | λ, W/(m derajat) | t, °С | λ, W/(m derajat) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -183 | 0,0084 | -30 | 0,022 | 110 | 0,0328 | 450 | 0,0548 |
| -173 | 0,0093 | -20 | 0,0228 | 120 | 0,0334 | 500 | 0,0574 |
| -163 | 0,0102 | -10 | 0,0236 | 130 | 0,0342 | 550 | 0,0598 |
| -153 | 0,0111 | 0 | 0,0244 | 140 | 0,0349 | 600 | 0,0622 |
| -143 | 0,012 | 10 | 0,0251 | 150 | 0,0357 | 650 | 0,0647 |
| -133 | 0,0129 | 20 | 0,0259 | 160 | 0,0364 | 700 | 0,0671 |
| -123 | 0,0138 | 30 | 0,0267 | 170 | 0,0371 | 750 | 0,0695 |
| -113 | 0,0147 | 40 | 0,0276 | 180 | 0,0378 | 800 | 0,0718 |
| -103 | 0,0155 | 50 | 0,0283 | 190 | 0,0386 | 850 | 0,0741 |
| -93 | 0,0164 | 60 | 0,029 | 200 | 0,0393 | 900 | 0,0763 |
| -83 | 0,0172 | 70 | 0,0296 | 250 | 0,0427 | 950 | 0,0785 |
| -73 | 0,018 | 80 | 0,0305 | 300 | 0,046 | 1000 | 0,0807 |
| -50 | 0,0204 | 90 | 0,0313 | 350 | 0,0491 | 1100 | 0,085 |
| -40 | 0,0212 | 100 | 0,0321 | 400 | 0,0521 | 1200 | 0,0915 |
Konduktivitas termal udara dalam wujud cair dan gas pada suhu dan tekanan rendah hingga 1000 bar
Tabel menunjukkan konduktivitas termal udara pada suhu rendah dan tekanan hingga 1000 bar.
Konduktivitas termal dinyatakan dalam W/(m derajat), kisaran suhu dari 75 hingga 300K (dari -198 hingga 27°C).
Konduktivitas termal udara dalam bentuk gas meningkat seiring dengan meningkatnya tekanan dan suhu.
Udara dalam keadaan cair cenderung menurunkan koefisien konduktivitas termalnya seiring dengan meningkatnya suhu.
Garis di bawah nilai tabel berarti peralihan udara cair menjadi gas - angka di bawah garis mengacu pada gas, dan angka di atasnya mengacu pada cairan.
Mengubah keadaan agregasi udara secara signifikan mempengaruhi nilai koefisien konduktivitas termal - Konduktivitas termal udara cair jauh lebih tinggi.
Konduktivitas termal dalam tabel ditunjukkan dengan pangkat 10 3. Jangan lupa bagi dengan 1000!
Konduktivitas termal udara gas pada suhu 300 hingga 800K dan berbagai tekanan
Tabel menunjukkan konduktivitas termal udara pada suhu yang berbeda tergantung pada tekanan dari 1 hingga 1000 bar.
Konduktivitas termal dinyatakan dalam W/(m derajat), kisaran suhu dari 300 hingga 800K (dari 27 hingga 527°C).
Tabel tersebut menunjukkan bahwa dengan meningkatnya suhu dan tekanan, konduktivitas termal udara meningkat.
Hati-hati! Konduktivitas termal dalam tabel ditunjukkan dengan pangkat 10 3. Jangan lupa bagi dengan 1000!
Konduktivitas termal udara pada suhu dan tekanan tinggi dari 0,001 hingga 100 bar
Tabel menunjukkan konduktivitas termal udara pada suhu dan tekanan tinggi dari 0,001 hingga 1000 bar.
Konduktivitas termal dinyatakan dalam W/(m derajat), kisaran suhu dari 1500 hingga 6000K(dari 1227 hingga 5727°C).
Dengan meningkatnya suhu, molekul udara terdisosiasi dan nilai maksimum konduktivitas termalnya dicapai pada tekanan (debit) 0,001 atm. dan suhu 5000K.
Catatan: Hati-hati! Konduktivitas termal dalam tabel ditunjukkan dengan pangkat 10 3. Jangan lupa bagi dengan 1000!
CELAH UDARA, salah satu jenis lapisan isolasi yang mengurangi konduktivitas termal medium. DI DALAM Akhir-akhir ini Pentingnya celah udara semakin meningkat karena penggunaan material berongga dalam konstruksi. Dalam suatu medium yang dipisahkan oleh celah udara, panas berpindah: 1) melalui radiasi dari permukaan yang berdekatan dengan celah udara tersebut dan melalui perpindahan panas antara permukaan dan udara dan 2) melalui perpindahan panas melalui udara, jika bergerak, atau melalui perpindahan panas dari beberapa partikel udara ke partikel lain karena konduktivitas termalnya, jika tidak bergerak, dan eksperimen Nusselt membuktikan bahwa lapisan yang lebih tipis, di mana udara dianggap hampir tidak bergerak, memiliki koefisien konduktivitas termal k yang lebih rendah daripada lapisan yang lebih tebal, tetapi dengan arus konveksi yang timbul di dalamnya. Nusselt memberikan persamaan berikut untuk menentukan jumlah panas yang dipindahkan per jam oleh lapisan udara:
dimana F adalah salah satu permukaan yang membatasi celah udara; λ 0 - koefisien bersyarat, nilai numeriknya, tergantung pada lebar celah udara (e), dinyatakan dalam m, diberikan pada pelat terlampir:
s 1 dan s 2 adalah koefisien emisivitas kedua permukaan celah udara; s adalah koefisien emisivitas benda yang seluruhnya hitam, sama dengan 4,61; θ 1 dan θ 2 adalah suhu permukaan yang membatasi celah udara. Dengan memasukkan nilai-nilai yang sesuai ke dalam rumus, Anda dapat memperoleh nilai k (koefisien konduktivitas termal) dan 1/k (kapasitas isolasi) lapisan udara dengan berbagai ketebalan yang diperlukan untuk perhitungan. S. L. Prokhorov menyusun diagram berdasarkan data Nusselt (lihat Gambar) yang menunjukkan perubahan nilai k dan 1/k lapisan udara tergantung pada ketebalannya, dengan area yang paling menguntungkan adalah area dari 15 menjadi 45 mm.
Lapisan udara yang lebih kecil praktis sulit untuk diterapkan, tetapi lapisan udara yang lebih besar sudah memberikan koefisien konduktivitas termal yang signifikan (sekitar 0,07). Tabel berikut memberikan nilai k dan 1/k untuk berbagai bahan, dan untuk udara beberapa nilai besaran ini diberikan tergantung pada ketebalan lapisannya.
Itu. Terlihat bahwa seringkali lebih menguntungkan membuat beberapa lapisan udara yang lebih tipis daripada menggunakan satu atau beberapa lapisan isolasi. Lapisan udara dengan ketebalan hingga 15 mm dapat dianggap sebagai isolator dengan lapisan udara yang tidak bergerak, dengan ketebalan 15-45 mm - dengan lapisan yang hampir tidak bergerak, dan, terakhir, lapisan udara dengan ketebalan lebih dari 45 -50 mm harus dianggap sebagai lapisan dengan arus konveksi yang timbul di dalamnya dan oleh karena itu harus dihitung secara umum.
