Test
v Termofyzike č.11
Tepelný odpor vzduchovej vrstvy
1. Dokážte, že čiara poklesu teploty v hrúbke viacvrstvového plotu v súradniciach „teplota - tepelný odpor“ je rovná
2. Od čoho závisí tepelný odpor vzduchovej vrstvy a prečo?
3. Dôvody, ktoré spôsobujú vznik tlakového rozdielu na jednej a druhej strane plota
teplotne odolné oplotenie vzduchovej vrstvy
1. Dokážte, že čiara poklesu teploty v hrúbke viacvrstvového plotu v súradniciach „teplota - tepelný odpor“ je rovná
Pomocou rovnice pre tepelný odpor plotu môžete určiť hrúbku jednej z jeho vrstiev (najčastejšie izolácie - materiál s najnižším súčiniteľom tepelnej vodivosti), pri ktorej bude mať plot danú (požadovanú) hodnotu odpor prestupu tepla. Potom požadovaný izolačný odpor možno vypočítať ako, kde je súčet tepelných odporov vrstiev so známymi hrúbkami, a minimálna hrúbka izolácia - takto: . Pre ďalšie výpočty je potrebné zaokrúhliť hrúbku izolácie nahor násobkom štandardizovaných (výrobných) hodnôt hrúbky konkrétneho materiálu. Napríklad hrúbka tehly je násobkom polovice jej dĺžky (60 mm), hrúbka betónových vrstiev je násobkom 50 mm a hrúbka vrstiev iných materiálov je násobkom 20 alebo 50 mm, v závislosti na stupni, s ktorým sa vyrábajú v továrňach. Pri vykonávaní výpočtov je vhodné použiť odpory, pretože rozloženie teploty na odporoch bude lineárne, čo znamená, že je vhodné vykonávať výpočty graficky. V tomto prípade je uhol sklonu izotermy k horizontu v každej vrstve rovnaký a závisí len od pomeru rozdielu návrhových teplôt a odporu konštrukcie pri prestupe tepla. A dotyčnica uhla sklonu nie je nič iné ako hustota tepelného toku prechádzajúceho týmto plotom: .
V stacionárnych podmienkach je hustota tepelného toku konštantná v čase, a teda kde R X- odpor časti konštrukcie vrátane odolnosti proti prestupu tepla vnútorného povrchu a tepelný odpor vrstiev konštrukcie z vnútornej vrstvy do roviny, na ktorej sa hľadá teplota.
Potom. Napríklad teplotu medzi druhou a treťou vrstvou konštrukcie možno zistiť nasledovne: .
Danú odolnosť proti prestupu tepla heterogénnych obvodových konštrukcií alebo ich úsekov (fragmentov) je potrebné určiť z referenčnej knihy.
2. Od čoho závisí tepelný odpor vzduchovej vrstvy a prečo?
Okrem prenosu tepla tepelnou vodivosťou a konvekciou vo vzduchovej medzere dochádza aj k priamemu sálaniu medzi plochami obmedzujúcimi vzduchovú medzeru.
Rovnica prenosu tepla sálaním: , kde b l - koeficient prestupu tepla sálaním, ktorý do značnej miery závisí od materiálov medzivrstvových povrchov (čím nižšie sú koeficienty emisivity materiálov, tým menšie a b l) a priemerná teplota vzduchu vo vrstve (so stúpajúcou teplotou sa zvyšuje súčiniteľ prestupu tepla sálaním).
Teda kde l ekv - ekvivalentný koeficient tepelnej vodivosti vzduchovej vrstvy. Vedieť l ekv, môžete určiť tepelný odpor vzduchovej vrstvy. Avšak odpor R VP možno určiť aj z referenčnej knihy. Závisia od hrúbky vzduchovej vrstvy, teploty vzduchu v nej (kladná alebo záporná) a typu vrstvy (vertikálna alebo horizontálna). Množstvo tepla odovzdaného tepelnou vodivosťou, konvekciou a sálaním cez vertikálne vzduchové vrstvy možno posúdiť z nasledujúcej tabuľky.
|
Hrúbka vrstvy, mm |
Hustota tepelného toku, W/m2 |
Množstvo odovzdaného tepla v % |
Ekvivalentný súčiniteľ tepelnej vodivosti, m o C/W |
Tepelný odpor medzivrstvy, W/m 2o C |
|||
|
tepelná vodivosť |
konvekcia |
žiarenia |
|||||
|
Poznámka: hodnoty uvedené v tabuľke zodpovedajú teplote vzduchu vo vrstve rovnej 0 o C, teplotný rozdiel na jej povrchoch je 5 o C a emisivita povrchov je C = 4,4. |
Preto pri navrhovaní vonkajších plotov so vzduchovými medzerami je potrebné vziať do úvahy:
1) zvýšenie hrúbky vzduchovej vrstvy má malý vplyv na zníženie množstva tepla, ktoré ňou prechádza, a vrstvy s malou hrúbkou (3-5 cm) sú účinné z hľadiska tepelného inžinierstva;
2) je racionálnejšie urobiť niekoľko vrstiev tenkej hrúbky v plote ako jednu vrstvu veľkej hrúbky;
3) hrubé vrstvy je vhodné vyplniť materiálmi s nízkou tepelnou vodivosťou, aby sa zvýšil tepelný odpor plotu;
4) vzduchová vrstva musí byť uzavretá a nesmie komunikovať s vonkajším vzduchom, to znamená, že vertikálne vrstvy musia byť zablokované horizontálnymi membránami na úrovni medzipodlažné stropy(častejšie blokovanie vrstiev na výšku nemá praktický význam). Ak je potrebné inštalovať vrstvy vetrané vonkajším vzduchom, podliehajú špeciálnym výpočtom;
5) vzhľadom na to, že hlavný podiel tepla prechádzajúceho vzduchovou vrstvou sa prenáša sálaním, je vhodné vrstvy umiestniť bližšie k vonku ploty, čo zvyšuje ich tepelný odpor;
6) navyše viac teplý povrch Medzivrstvy sa odporúča prekryť materiálom s nízkou emisivitou (napríklad hliníkovou fóliou), ktorý výrazne znižuje sálavý tok. Potiahnutie oboch povrchov takýmto materiálom prakticky neznižuje prenos tepla.
3. Dôvody, ktoré spôsobujú vznik tlakového rozdielu na jednej a druhej strane plota
IN zimný čas Vzduch vo vykurovaných miestnostiach má vyššiu teplotu ako vonkajší vzduch, a preto má vonkajší vzduch vyššiu objemovú hmotnosť (hustotu) v porovnaní s vnútorným vzduchom. Tento rozdiel objemové váhy vzduchu a vytvára rozdiel v jeho tlaku na oboch stranách plotu (tepelný tlak). Vzduch vstupuje do miestnosti cez spodnú časť jej vonkajších stien a odchádza cez hornú časť. V prípade vzduchotesnosti horného a spodného krytu a pri uzavretých otvoroch dosahuje rozdiel tlaku vzduchu maximálne hodnoty pri podlahe a pod stropom a v strednej výške miestnosti je nulový (neutrálna zóna).
Podobné dokumenty
Tepelný tok prechádzajúci cez kryt. Odolnosť voči vnímaniu tepla a prenosu tepla. Hustota tepelného toku. Tepelný odpor plotu. Rozloženie teploty odporom. Štandardizácia odporu prestupu tepla plotov.
test, pridané 23.01.2012
Prenos tepla vzduchovou medzerou. Nízky súčiniteľ tepelnej vodivosti vzduchu v póroch stavebné materiály. Základné princípy navrhovania uzavretých vzduchových priestorov. Opatrenia na zvýšenie teploty vnútorného povrchu plotu.
abstrakt, pridaný 23.01.2012
Trecí odpor v ložiskových skriniach alebo ložiskách nápravových hriadeľov trolejbusov. Porušenie symetrie rozloženia deformácií po povrchu kolesa a koľajnice. Odolnosť voči pohybu pri vystavení vzduchu. Vzorce na určenie odporu.
prednáška, pridané 14.08.2013
Študovať možné opatrenia zvýšením teploty vnútorného povrchu plotu. Stanovenie vzorca na výpočet odporu prestupu tepla. Návrh vonkajšej teploty vzduchu a prenosu tepla cez kryt. Súradnice teploty a hrúbky.
test, pridané 24.01.2012
Projekt ochrany relé elektrického vedenia. Výpočet parametrov elektrického vedenia. Špecifická indukčná reaktancia. Reaktívna a špecifická kapacitná vodivosť nadzemného vedenia. Určenie núdzového maximálneho režimu s jednofázovým skratovým prúdom.
kurzová práca, pridané 02.04.2016
Diferenciálnej rovnice tepelná vodivosť. Jednoznačnosť podmienok. Merný tepelný tok Tepelný odpor voči tepelnej vodivosti trojvrstvovej plochej steny. Grafická metóda stanovenie teplôt medzi vrstvami. Stanovenie integračných konštánt.
prezentácia, pridané 18.10.2013
Vplyv Biotovho čísla na rozloženie teploty v platni. Vnútorný a vonkajší tepelný odpor tela. Zmena energie (entalpie) platne počas doby jej úplného zahriatia a ochladenia. Množstvo tepla vydaného doskou počas procesu chladenia.
prezentácia, pridané 15.03.2014
Strata hlavy v dôsledku trenia v horizontálnych potrubiach. Celková tlaková strata ako súčet trecieho odporu a lokálneho odporu. Strata tlaku pri pohybe tekutiny v prístroji. Odporová sila média pri pohybe guľovej častice.
prezentácia, pridané 29.09.2013
Kontrola tepelno-ochranných vlastností vonkajších plotov. Skontrolujte neprítomnosť kondenzácie na vnútornom povrchu vonkajších stien. Výpočet tepla na ohrev vzduchu privádzaného infiltráciou. Stanovenie priemerov potrubí. Tepelná odolnosť.
kurzová práca, pridané 22.01.2014
Elektrický odpor- Hlavná elektrická charakteristika vodič. Zváženie merania odporu pri konštantných a striedavý prúd. Štúdium metódy ampérmeter-voltmeter. Výber metódy, pri ktorej bude chyba minimálna.
Medzery prístupné prúdeniu vzduchu sú prieduchy, ktoré sa zhoršujú tepelnoizolačné vlastnosti steny Uzavreté medzery (rovnako ako uzavreté póry penového materiálu) sú tepelne izolačné prvky. Vetruvzdorné dutiny sa široko používajú v stavebníctve na zníženie tepelných strát cez uzavreté konštrukcie (trhliny v tehlách a blokoch, kanály v betónové panely, medzery v oknách s dvojitým zasklením atď.). Dutiny vo forme vetruodolných vzduchových medzier sa používajú aj v stenách kúpeľných domov, vrátane rámových. Tieto dutiny sú často hlavnými prvkami tepelnej ochrany. Najmä je to prítomnosť dutín na horúcej strane steny, ktorá umožňuje použitie penových plastov s nízkou teplotou topenia (expandovaný polystyrén a penový polyetylén) v hlbokých zónach stien vysokoteplotných kúpeľov.
Dutiny v stenách sú zároveň tými najzákernejšími prvkami. Pri najmenšom narušení veternej izolácie sa celý systém dutín môže stať jedným vyfukovaným chladiacim otvorom, s vylúčením všetkých vonkajších tepelnoizolačných vrstiev zo systému zatepľovania stien. Preto sa snažia, aby boli dutiny malé a zaručene ich od seba izolovali.
Na posúdenie procesov prenosu tepla reálnym vzduchom nie je možné použiť pojem tepelná vodivosť vzduchu (a ešte viac ultranízku hodnotu súčiniteľa tepelnej vodivosti tichého vzduchu 0,024 W/m°), keďže vzduch vo veľkých dutinách je mimoriadne pohyblivá látka. Preto sa v praxi pre tepelnotechnické výpočty procesov prenosu tepla aj cez konvenčne „stacionárny“ vzduch používajú empirické (experimentálne, experimentálne) vzťahy. Najčastejšie (v najjednoduchších prípadoch) v teórii prenosu tepla sa verí, že tok tepla zo vzduchu na povrch telesa vo vzduchu sa rovná Q = α∆T, Kde α - empirický koeficient prestupu tepla „stacionárneho“ vzduchu, ∆T- rozdiel teplôt medzi povrchom tela a vzduchom. V bežných bytových podmienkach je súčiniteľ prestupu tepla približne a = 10 W/m² krupobitie Práve tohto čísla sa budeme držať pri odhade zahrievania stien a ľudského tela v kúpeľnom dome. Pomocou prúdenia vzduchu rýchlosťou V (m/s) sa tepelný tok zvyšuje o množstvo konvekčnej zložky Q=βV∆T, Kde β približne rovnaké 6 W s/m³ stup. Všetky hodnoty závisia od priestorovej orientácie a drsnosti povrchu. Podľa súčasných noriem SNiP 23/2003 sa teda koeficient prestupu tepla zo vzduchu na vnútorné povrchy obvodových konštrukcií rovná 8,7 W/m² stupňa pre steny a hladké stropy s mierne vyčnievajúcimi rebrami (s pomerom výšky rebier „h“ k vzdialenosti „a“ medzi okrajmi susedných rebier 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 stupňa pre okná a 9,9 W/m² stupňa pre strešné okná. Fínski odborníci akceptujú koeficient prestupu tepla v „nehybnom“ vzduchu suchých sáun ako 8 W/m² stupňov (čo sa v medziach chýb merania zhoduje s nami akceptovanou hodnotou) a 23 W/m² stupňov za prítomnosti vzduchu. prúdi priemernou rýchlosťou 2 m/sec.
Takáto nízka hodnota súčiniteľa prestupu tepla v podmienečne „stacionárnom“ vzduchu a = 10 W/m² krupobitie zodpovedá pojmu vzduch ako tepelný izolant a vysvetľuje potrebu využitia vysokých teplôt v saunách na rýchle zahriatie ľudského tela. Vo vzťahu k stenám to znamená, že pri typických tepelných stratách cez steny kúpeľného domu (50 – 200) W/m² môže rozdiel teplôt vzduchu v kúpeľoch a teplôt vnútorných povrchov stien kúpeľov dosiahnuť (5 -20°C. Ide o veľmi veľkú hodnotu, ktorú často nikto neberie do úvahy. Prítomnosť silného prúdenia vzduchu v kúpeli umožňuje zníženie poklesu teploty na polovicu. Upozorňujeme, že také vysoké teplotné rozdiely, charakteristické pre kúpele, sú v obytných priestoroch neprijateľné. Teplotný rozdiel medzi vzduchom a stenami, štandardizovaný v SNiP 23/2003, by teda nemal presiahnuť 4 °C v obytných priestoroch, 4,5 °C vo verejných priestoroch a 12 °C v priemyselných priestoroch. Vyššie teplotné zmeny v obytných priestoroch nevyhnutne vedú k pocitom chladu zo stien a roseniu stien.
Pomocou zavedeného konceptu súčiniteľa prestupu tepla z povrchu do vzduchu možno dutiny vo vnútri steny považovať za postupné usporiadanie teplosmenných plôch (pozri obr. 35). Blízkostenné zóny vzduchu, kde sú pozorované vyššie uvedené teplotné rozdiely ∆T, sa nazývajú hraničné vrstvy. Ak sú v stene (alebo sklenenej jednotke) dva prázdne miesta (napríklad tri tabule), potom je v skutočnosti 6 hraničných vrstiev. Ak cez takúto stenu (alebo okno s dvojitým zasklením) prechádza tepelný tok 100 W/m², potom sa pri každej hraničnej vrstve teplota mení o ∆T = 10°С a na všetkých šiestich vrstvách je teplotný rozdiel 60°C. Vzhľadom na to, že tepelné toky cez každú jednotlivú hraničnú vrstvu a cez celú stenu ako celok sú navzájom rovnaké a stále dosahujú hodnotu 100 W/m², výsledný koeficient prestupu tepla pre stenu bez dutín (okno s dvojitým zasklením sklo) bude 5 W/m² krupobitia, pre stenu s jednou dutou vrstvou (okno s dvojitým sklom s dvoma sklami) 2,5 W/m² stupňa a s dvoma dutými vrstvami (okno s dvojitým sklom s tromi sklami) 1,67 W /m² stupňov. To znamená, že čím viac dutín (alebo čím viac skla), tým je stena teplejšia. Okrem toho sa v tomto výpočte predpokladalo, že tepelná vodivosť samotného materiálu steny (skla) je nekonečne veľká. Inými slovami, aj z veľmi „studeného“ materiálu (napríklad ocele) je v zásade možné vyrobiť veľmi teplú stenu, ktorá zabezpečuje iba prítomnosť mnohých vzduchových vrstiev v stene. Na tomto princípe fungujú vlastne všetky sklenené okná.
Pre zjednodušenie vyhodnocovacích výpočtov je vhodnejšie použiť nie súčiniteľ prestupu tepla α, ale jeho prevrátenú hodnotu - odpor prestupu tepla (tepelný odpor hraničnej vrstvy) R = 1/a. Tepelný odpor dvoch hraničných vrstiev zodpovedajúci jednej vrstve materiálu steny (jedno sklo) alebo jednej vzduchovej medzere (medzivrstva) sa rovná R = 0,2 m2 deg/W, A tri vrstvy materiál steny (ako na obrázku 35) - súčet odporov šiestich hraničných vrstiev, to znamená 0,6 m² deg/W. Z definície odporu prenosu tepla Q = ∆T/R z toho vyplýva, že pri rovnakom tepelnom toku 100 W/m² a tepelnom odpore 0,6 m² deg/W bude rozdiel teplôt na stene s dvoma vzduchovými vrstvami rovnakých 60°C. Ak sa počet vzduchových vrstiev zvýši na deväť, potom teplotný rozdiel na stene s rovnakým tepelným tokom 100 W/m² bude 200 °C, teda vypočítaná teplota vnútorného povrchu steny v kúpeľnom dome. s tepelným tokom 100 W/m² sa zvýši zo 60 °C na 200 °C (ak je vonku 0 °C).
Súčiniteľ prestupu tepla je výsledný ukazovateľ, ktorý komplexne sumarizuje dôsledky všetkých fyzikálnych procesov prebiehajúcich vo vzduchu v blízkosti povrchu teplo uvoľňujúceho alebo teplo prijímajúceho telesa. Pri malých rozdieloch teplôt (a malých tepelných tokoch) sú konvekčné prúdenia vzduchu malé, k prenosu tepla dochádza hlavne vodivo v dôsledku tepelnej vodivosti nehybného vzduchu. Hrúbka hraničnej vrstvy by bola malá a = λR = 0,0024 m, kde λ = 0,024 W/m stup- súčiniteľ tepelnej vodivosti nehybného vzduchu, R = 0,1 m2deg/W-tepelný odpor hraničnej vrstvy. V rámci hraničnej vrstvy má vzduch rozdielne teploty, v dôsledku čoho sa v dôsledku gravitačných síl vzduch v blízkosti horúceho vertikálneho povrchu začne vznášať (a v blízkosti studeného vertikálneho povrchu začne klesať), naberá rýchlosť a turbulizuje (víri). V dôsledku vírov sa zvyšuje prenos tepla vzduchu. Ak sa príspevok tejto konvekčnej zložky formálne zavedie do hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λ, potom zvýšenie tohto súčiniteľa tepelnej vodivosti bude zodpovedať formálnemu zvýšeniu hrúbky hraničnej vrstvy. a=λR(ako uvidíme nižšie, asi 5-10 krát od 0,24 cm do 1-3 cm). Je zrejmé, že táto formálne zvýšená hrúbka hraničnej vrstvy zodpovedá veľkosti prúdenia vzduchu a vírov. Bez toho, aby sme sa ponorili do zložitosti štruktúry hraničnej vrstvy, poznamenávame, že oveľa dôležitejšie je pochopiť, že teplo prenášané do vzduchu môže „odletieť“ nahor s konvekčným prúdením bez toho, aby sa kedy dostalo na ďalšiu platňu. viacvrstvová stena alebo ďalšie sklo jednotky s dvojitým zasklením. To zodpovedá prípadu ohrevu vzduchu, ktorý sa bude brať do úvahy nižšie pri analýze tienenia kovové pece. Tu uvažujeme prípad, keď prúdenie vzduchu v medzivrstve má obmedzenú výšku, napríklad 5-20-násobok hrúbky medzivrstvy δ. V tomto prípade vznikajú vo vrstvách vzduchu cirkulačné prúdenia, ktoré sa vlastne podieľajú na prenose tepla spolu s vodivými tepelnými tokmi.
Pri malých hrúbkach vzduchových vrstiev sa protiprúdy vzduchu na protiľahlých stenách štrbiny začnú navzájom ovplyvňovať (miešať). Inými slovami, hrúbka vzduchovej vrstvy je menšia ako dve nenarušené hraničné vrstvy, v dôsledku čoho sa zvyšuje koeficient prestupu tepla a zodpovedajúcim spôsobom klesá odpor prestupu tepla. Navyše pri zvýšených teplotách stien vzduchových vrstiev začínajú hrať úlohu procesy prenosu tepla sálaním. Aktualizované údaje v súlade s oficiálnymi odporúčaniami SNiP P-3-79* sú uvedené v tabuľke 7, z ktorej vyplýva, že hrúbka nenarušených hraničných vrstiev je 1-3 cm, ale výrazná zmena k prenosu tepla dochádza len vtedy, keď je hrúbka vzduchových vrstiev menšia ako 1 cm To znamená, že vzduchové medzery medzi sklami v okne s dvojitým zasklením by nemali byť menšie ako 1 cm.
Tabuľka 7. Tepelný odpor uzavretej vzduchovej vrstvy, m² deg/W
| Hrúbka vzduchovej medzery, cm | pre horizontálnu vrstvu s teplom prúdiacim zdola nahor alebo pre vertikálnu vrstvu | pre vodorovnú vrstvu s tepelným tokom zhora nadol | ||
| pri teplote vzduchu vo vrstve | ||||
| pozitívne | negatívne | pozitívne | negatívne | |
| 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 |
Z ich tabuľky 7 tiež vyplýva, že teplejšie vzduchové vrstvy majú nižšie tepelné odpory (lepšie cez seba prepúšťajú teplo). Vysvetľuje sa to vplyvom sálavého mechanizmu na prenos tepla, ktorý budeme uvažovať v ďalšej časti. Všimnite si, že viskozita vzduchu sa zvyšuje s teplotou, tzv teplý vzduch horšie turbulizuje.
 |
|
| Ryža. 36. Označenia sú rovnaké ako na obrázku 35. V dôsledku nízkej tepelnej vodivosti materiálu steny dochádza k teplotným rozdielom ∆Тc = QRc, kde Rc je tepelný odpor steny Rc = ôc / Ác(δc - hrúbka steny, λc - súčiniteľ tepelnej vodivosti materiálu steny). Ako c rastie, teplotné rozdiely ∆Tc sa zmenšujú, ale teplotné rozdiely na hraničných vrstvách ∆T zostávajú nezmenené. Ilustruje to rozloženie cínu, súvisiace s prípadom vyššej tepelnej vodivosti materiálu steny. Prúdenie tepla cez celú stenu Q = ∆T/R = ∆Тc/Rc = (Тinterné - Texterálne) /(3Rc+6R). Tepelný odpor hraničných vrstiev R a ich hrúbka a nezávisia od tepelnej vodivosti materiálu steny λc a ich tepelného odporu Rc. | |
 |
|
| Ryža. 37.: a - tri vrstvy kovu (alebo skla), vzdialené od seba s medzerami 1,5 cm, zodpovedajú drevu ( drevená doska) hrúbka 3,6 cm; b - päť vrstiev kovu s medzerami 1,5 cm, čo zodpovedá hrúbke dreva 7,2 cm; c - tri vrstvy preglejky s hrúbkou 4 mm s medzerami 1,5 cm, čo zodpovedá hrúbke dreva 4,8 cm; d - tri vrstvy polyetylénovej peny s hrúbkou 4 mm s medzerami 1,5 cm, čo zodpovedá hrúbke dreva 7,8 cm; d - tri vrstvy kovu s 1,5 cm vyplnenými medzerami účinná izolácia(expandovaný polystyrén, polyetylénová pena alebo minerálna vlna), ekvivalentné drevu s hrúbkou 10,5 cm Akceptovaná hodnota medzier je podmienená, ekvivalentné hrúbky dreva v príklady a-d mierne zmeniť, keď sa veľkosť medzier zmení v rámci (1-30) cm. |
Ak má konštrukčný materiál steny nízku tepelnú vodivosť, potom je pri výpočtoch potrebné zohľadniť jeho príspevok k tepelnému odporu steny (obr. 36). Aj keď je prínos dutín spravidla významný, vyplnenie všetkých dutín účinnou izoláciou umožňuje (úplným zastavením pohybu vzduchu) výrazne (3 až 10-krát) zvýšiť tepelná odolnosť steny (obr. 37).
Samotná možnosť získania kúpeľov celkom vhodných pre kúpele (aspoň letné) teplé steny z niekoľkých vrstiev „studeného“ kovu, samozrejme, je zaujímavý a používajú ho napríklad Fíni na protipožiarnu ochranu stien v saunách pri kachliach. V praxi sa však takéto riešenie ukazuje ako veľmi komplikované, pretože je potrebné mechanicky fixovať paralelné vrstvy kovu početnými prepojkami, ktoré pôsobia ako nežiaduce „mosty“ chladu. Tak či onak, aj jedna vrstva kovu alebo látky „hreje“, ak ju neprefúkne vietor. Na tomto fenoméne sú založené stany, jurty a stany, ktoré, ako je známe, dodnes slúžia (a po stáročia slúžia) ako kúpeľné domy v kočovných podmienkach. Takže jedna vrstva látky (nezáleží na druhu, pokiaľ je odolná proti vetru) je len dvakrát „studená“ ako 6 cm hrubá tehlová stena, ale zahreje sa stokrát rýchlejšie. Látka stanu však zostáva oveľa chladnejšia ako vzduch v stane, čo neumožňuje žiadne dlhodobé parné podmienky. Okrem toho akékoľvek (aj malé) trhliny v tkanine okamžite vedú k silným stratám tepla konvekciou.
Vzduchové medzery v oknách majú najväčší význam v kúpeľoch (ako aj v obytných budovách). V tomto prípade sa meria znížený tepelný odpor okien a vypočíta sa pre celú plochu otváranie okna, teda nielen na sklenenej časti, ale aj na väzbe (drevo, oceľ, hliník, plast), ktorá má spravidla najlepšie tepelnoizolačné vlastnosti než sklo. Pre orientáciu uvádzame štandardné hodnoty tepelného odporu okien odlišné typy podľa SNiP P-3-79* a bunkových materiálov, berúc do úvahy tepelný odpor vonkajších hraničných vrstiev v interiéri a exteriéri (pozri tabuľku 8).
Tabuľka 8. Znížený tepelný odpor okien a okenných materiálov
| Typ konštrukcie | Odolnosť proti prestupu tepla, m²deg/W | |
| Jednoduché zasklenie | 0,16 | |
| Dvojité zasklenie v párových krídlach | 0,40 | |
| Dvojité zasklenie v samostatných rámoch | 0,44 | |
| Trojité zasklenie v samostatne spárovaných krídlach | 0,55 | |
| Štvorvrstvové zasklenie v dvoch párových rámoch | 0,80 | |
| Okno s dvojitým zasklením s medzisklenou vzdialenosťou 12 mm: | jednokomorový | 0,38 |
| dvojkomorový | 0,54 | |
| Duté sklenené tvárnice (so spojmi šírky 6 mm) rozmer: | 194x194x98 mm | 0,31 |
| 244x244x98 mm | 0,33 | |
| Bunkový polykarbonát "Akuueg" hrúbka: | dvojitá vrstva 4 mm | 0,26 |
| dvojitá vrstva 6 mm | 0,28 | |
| dvojitá vrstva 8 mm | 0,30 | |
| dvojitá vrstva 10 mm | 0,32 | |
| trojvrstvový 16 mm | 0,43 | |
| viacprepážka 16 mm | 0,50 | |
| viacprepážka 25 mm | 0,59 | |
| Polypropylénový bunkový "Akuvops!" hrúbka: | dvojitá vrstva 3,5 mm | 0,21 |
| dvojitá vrstva 5 mm | 0,23 | |
| dvojitá vrstva 10 mm | 0,30 | |
| Hrúbka drevenej steny (na porovnanie): | 5 cm | 0,55 |
| 10 cm | 0,91 | |
| Hrúbka vzduchovej vrstvy, m | Tepelný odpor uzavretej vzduchovej vrstvy R ch m2 °C/W | |||
| horizontálne s tepelným tokom zdola nahor a vertikálne | horizontálne s tepelným tokom zhora nadol | |||
| pri teplote vzduchu vo vrstve | ||||
| pozitívne | negatívne | pozitívne | negatívne | |
| 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 |
Počiatočné údaje pre vrstvy obklopujúcich štruktúr;
- drevená podlaha
(doska s perom a drážkou); 51 = 0,04 m; Xi = 0,18 W/m °C;
- parozábrana; nehmotný.
- vzduchová medzera Rpr = 0,16 m2 °C/W; 52 = 0,04 m A2 = 0,18 W/m °C; ( Tepelný odpor uzavretej vzduchovej vrstvy >>>.)
- izolácia(styropor); δ ut = ? m; Aut = 0,05 W/m °C;
- podklad(doska); 53 = 0,025 m; A3 = 0,18 W/m °C;
| Drevená podlaha v kamennom dome. |
Ako sme už uviedli pre jednoduchosť tepelnotechnický výpočet bol zavedený násobiaci faktor ( k), čím sa hodnota vypočítaného tepelného odporu približuje odporúčaným tepelným odporom obvodových konštrukcií; pre nadzemné podlažia a podzemné podlažia je tento koeficient 2,0. Potrebný tepelný odpor vypočítame na základe toho, že vonkajšia teplota vzduchu (v podzemí) je rovná; -10 °C. (každý si však môže nastaviť teplotu, ktorú považuje za potrebnú pre svoj konkrétny prípad).
Počítame:
Kde Rtr- požadovaný tepelný odpor,
tв- návrhová teplota vnútorného vzduchu, °C. Je akceptovaná podľa SNiP a rovná sa 18 °C, ale keďže všetci milujeme teplo, odporúčame zvýšiť vnútornú teplotu vzduchu na 21 °C.
tн- návrhová teplota vonkajšieho vzduchu, °C, rovná priemerná teplota najchladnejšie päťdňové obdobie v danej stavebnej oblasti. Navrhujeme teplotu v podzemí tн akceptovať „-10°C“, to je, samozrejme, veľká rezerva pre moskovský región, ale tu je podľa nás lepšie prehnať hypotéku ako nerátať. No, ak budete dodržiavať pravidlá, potom sa vonkajšia teplota vzduchu tn berie podľa SNiP „Building Climatology“. Požadovanú štandardnú hodnotu môžete zistiť aj od svojho miestneho stavebných organizácií, alebo krajské odbory architektúry.
δt n α in- súčin v menovateli zlomku sa rovná: 34,8 W/m2 - za vonkajšie steny, 26,1 W/m2 - pre nátery a podkrovné podlahy, 17,4 W/m2 ( v našom prípade) - pre nadzemné podlažia.
Teraz Vypočítame hrúbku izolácie vyrobenej z extrudovanej polystyrénovej peny (styrofoam).
Kdeδ ut - hrúbka izolačnej vrstvy m;
δ 1…… δ 3 - hrúbka oddelené vrstvy uzatváracie konštrukcie m;
λ 1…… λ 3 - súčiniteľov tepelnej vodivosti jednotlivých vrstiev, W/m °C (pozri Príručku pre stavebníka);
Rpr - tepelný odpor vzduchovej vrstvy, m2 °C/W. Ak v uzatváracej konštrukcii nie je zabezpečená ventilácia vzduchu, potom je táto hodnota vylúčená zo vzorca;
α in, α n - súčiniteľmi prestupu tepla vnútorných a vonkajší povrch podlahy rovná 8,7 a 23 W/m2 °C;
λ ut - súčiniteľ tepelnej vodivosti izolačnej vrstvy(v našom prípade je polystyrén extrudovaná polystyrénová pena), W/m °C.
Záver; Aby boli splnené požiadavky na teplotné podmienky prevádzka domu, hrúbka izolačnej vrstvy od dosky z penového polystyrénu, ktorý sa nachádza v pivničný strop pohlavie podľa drevené trámy(hrúbka nosníka 200 mm) musí byť minimálne 11 cm. Keďže sme na začiatku nastavili nafúknuté parametre, možnosti môžu byť nasledovné; je to buď koláč vyrobený z dvoch vrstiev 50 mm polystyrénových dosiek (minimálne), alebo koláč vyrobený zo štyroch vrstiev 30 mm polystyrénových dosiek (maximálne).
Výstavba domov v regióne Moskva:
- Výstavba domu z penového bloku v moskovskom regióne. Hrúbka steny domu z penového bloku >>>
- Výpočet hrúbky tehlové steny pri stavbe domu v Moskovskej oblasti. >>>
- Konštrukcia z dreva drevodom v Moskovskej oblasti. Hrúbka steny dreveného domu. >>>
Tabuľka ukazuje tepelnú vodivosť vzduchu λ v závislosti od normálnej teploty atmosferický tlak.
Hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti vzduchu je potrebná pri výpočte prestupu tepla a je súčasťou čísel podobnosti, ako sú napríklad čísla Prandtl, Nusselt a Biot.
Tepelná vodivosť sa vyjadruje v rozmeroch a udáva sa pre plynný vzduch v rozsahu teplôt od -183 do 1200°C. Napríklad, pri teplote 20°C a normálnom atmosférickom tlaku je tepelná vodivosť vzduchu 0,0259 W/(m deg).
Pri nízkej negatívne teploty ochladený vzduch má nízku tepelnú vodivosť, napríklad pri teplote mínus 183°C je to len 0,0084 W/(m deg).
Podľa tabuľky je jasné, že So zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje tepelná vodivosť vzduchu. So zvýšením teploty z 20 na 1200 °C sa teda tepelná vodivosť vzduchu zvyšuje z 0,0259 na 0,0915 W/(m°), teda viac ako 3,5-krát.
| t, °С | λ, W/(m°) | t, °С | λ, W/(m°) | t, °С | λ, W/(m°) | t, °С | λ, W/(m°) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
Tepelná vodivosť vzduchu v kvapalnom a plynnom skupenstve pri nízkych teplotách a tlakoch do 1000 bar
V tabuľke je uvedená tepelná vodivosť vzduchu pri nízke teploty a tlaky do 1000 barov.
Tepelná vodivosť je vyjadrená vo W/(m deg), teplotný rozsah je od 75 do 300 K (od -198 do 27°C).
Tepelná vodivosť vzduchu v plynnom stave sa zvyšuje so zvyšujúcim sa tlakom a teplotou.
Vzduch v kvapalnom stave má tendenciu znižovať svoj koeficient tepelnej vodivosti so zvyšujúcou sa teplotou.
Čiara pod hodnotami v tabuľke znamená prechod kvapalného vzduchu na plyn - čísla pod čiarou označujú plyn a čísla nad ňou kvapalinu.
Zmeniť stav agregácie vzduch výrazne ovplyvňuje hodnotu súčiniteľa tepelnej vodivosti - Tepelná vodivosť kvapalného vzduchu je oveľa vyššia.
Tepelná vodivosť v tabuľke je uvedená s mocninou 10 3. Nezabudnite deliť 1000!
Tepelná vodivosť plynného vzduchu pri teplotách od 300 do 800K a rôznych tlakoch
V tabuľke je uvedená tepelná vodivosť vzduchu pri rozdielne teploty v závislosti od tlaku od 1 do 1000 bar.
Tepelná vodivosť je vyjadrená vo W/(m deg), teplotný rozsah je od 300 do 800 K (od 27 do 527°C).
Tabuľka ukazuje, že so zvyšujúcou sa teplotou a tlakom sa zvyšuje tepelná vodivosť vzduchu.
Buď opatrný! Tepelná vodivosť v tabuľke je uvedená s mocninou 10 3. Nezabudnite deliť 1000!
Tepelná vodivosť vzduchu pri vysokých teplotách a tlakoch od 0,001 do 100 barov
V tabuľke je uvedená tepelná vodivosť vzduchu pri vysokých teplotách a tlakoch od 0,001 do 1000 barov.
Tepelná vodivosť je vyjadrená vo W/(m deg), teplotný rozsah od 1500 do 6000K(od 1227 do 5727 °C).
So zvyšujúcou sa teplotou dochádza k disociácii molekúl vzduchu a maximálna hodnota jeho tepelnej vodivosti sa dosiahne pri tlaku (výboji) 0,001 atm. a teplota 5000K.
Poznámka: Buďte opatrní! Tepelná vodivosť v tabuľke je uvedená s mocninou 10 3. Nezabudnite deliť 1000!
VZDUCHOVÁ MEDZERA, jeden z typov izolačných vrstiev, ktoré znižujú tepelnú vodivosť média. IN V poslednej dobe Dôležitosť vzduchovej medzery vzrástla najmä vďaka použitiu dutých materiálov v stavebníctve. V médiu oddelenom vzduchovou medzerou dochádza k prenosu tepla: 1) sálaním z povrchov susediacich so vzduchovou medzerou a prenosom tepla medzi povrchom a vzduchom a 2) prenosom tepla vzduchom, ak je pohyblivý, resp. prenos tepla z niektorých častíc vzduchu na iné v dôsledku tepelnej vodivosti to, ak je nehybný, a Nusseltove pokusy dokazujú, že tenšie vrstvy, v ktorých možno vzduch považovať za takmer nehybný, majú nižší súčiniteľ tepelnej vodivosti k ako hrubšie vrstvy, ale s v nich vznikajúce konvekčné prúdy. Nusselt uvádza nasledujúci výraz na určenie množstva tepla preneseného za hodinu vzduchovou vrstvou:
kde F je jedna z plôch obmedzujúcich vzduchovú medzeru; λ 0 - podmienený koeficient, ktorého číselné hodnoty v závislosti od šírky vzduchovej medzery (e), vyjadrené v m, sú uvedené na priloženom štítku:
s 1 a s 2 sú koeficienty emisivity oboch povrchov vzduchovej medzery; s je koeficient emisivity úplne čierneho telesa rovný 4,61; θ 1 a θ 2 sú teploty povrchov obmedzujúcich vzduchovú medzeru. Nahradením zodpovedajúcich hodnôt do vzorca môžete získať hodnoty k (koeficient tepelnej vodivosti) a 1/k (izolačná schopnosť) vzduchových vrstiev rôznych hrúbok potrebných na výpočty. S. L. Prokhorov zostavil diagramy na základe Nusseltových údajov (pozri obr.) zobrazujúce zmenu hodnôt k a 1/k vzduchových vrstiev v závislosti od ich hrúbky, pričom najvýhodnejšou oblasťou je oblasť od 15 do 45 mm.
Menšie vzduchové vrstvy sú prakticky ťažko realizovateľné, no väčšie už poskytujú značný súčiniteľ tepelnej vodivosti (asi 0,07). Nasledujúca tabuľka uvádza hodnoty k a 1/k pre rôzne materiály a pre vzduch je uvedených niekoľko hodnôt týchto veličín v závislosti od hrúbky vrstvy.
To. Je vidieť, že často je výhodnejšie vyrobiť niekoľko tenších vzduchových vrstiev ako použiť jednu alebo druhú izolačnú vrstvu. Vzduchovú vrstvu s hrúbkou do 15 mm možno považovať za izolant so stacionárnou vrstvou vzduchu, s hrúbkou 15-45 mm - s takmer stacionárnou vrstvou a nakoniec za vzduchové vrstvy s hrúbkou nad 45 mm. -50 mm by sa mali považovať za vrstvy s konvekčnými prúdmi, ktoré v nich vznikajú, a preto podliehajú výpočtu pre všeobecný základ.
