Prestup tepla vzduchovou medzerou pri rozdiele teplôt na jej protiľahlých plochách prebieha konvekciou, sálaním a vedením tepla (obr. 1.12).
Tepelná vodivosť stacionárneho vzduchu je veľmi nízka a ak by bol vzduch vo vzduchových priestoroch v pokoji, ich tepelný odpor by bol veľmi vysoký. V skutočnosti sa vzduch vo vzduchových priestoroch obklopujúcich štruktúr vždy pohybuje, napríklad na teplejšom povrchu vertikálnych vrstiev sa pohybuje hore a na studenom povrchu - dole. V medzivrstvách s pohybujúcim sa vzduchom je množstvo prenášaného tepla vedením tepla veľmi malé v porovnaní s prenosom tepla prúdením.
So zväčšujúcou sa hrúbkou vzduchovej medzery sa zvyšuje množstvo prenášaného tepla konvekciou, pretože sa znižuje účinok trenia prúdov vzduchu o steny. Vzhľadom na to pre vzduchové medzery neexistuje priama úmernosť charakteristická pre pevné materiály medzi nárastom hrúbky vrstvy a hodnotou jej tepelného odporu.
Pri prenose tepla konvekciou z teplejšieho povrchu vzduchovej vrstvy do chladnejšej je prekonaný odpor dvoch hraničných vrstiev vzduchu priľahlých k týmto povrchom, preto je hodnota koeficientu, ktorú možno vziať pre voľnú konvekciu na akomkoľvek povrchu. je polovičná.
Množstvo sálavého tepla odovzdaného z teplejšieho povrchu na chladnejší nezávisí od hrúbky vzduchovej medzery; ako už bolo spomenuté, je určená emisivitou povrchov a rozdielom úmerným štvrtým mocninám ich absolútnych teplôt (1.3).
Vo všeobecnosti možno tepelný tok Q prenášaný vzduchovou medzerou vyjadriť takto:
kde α to je koeficient prestupu tepla pre voľnú konvekciu; δ — hrúbka medzivrstvy, m; λ - koeficient tepelnej vodivosti vzduchu v medzivrstve, kcal · m · h / deg; α l je koeficient prestupu tepla sálaním.
Na základe experimentálnych štúdií sa hodnota súčiniteľa prestupu tepla vzduchovej medzery zvyčajne interpretuje ako spôsobená prestupom tepla konvekciou a vedením tepla:
ale závisí hlavne od konvekcie (tu λ eq je podmienený ekvivalent teplovodivého vzduchu v medzivrstve); potom pri konštantnej hodnote Δt bude tepelný odpor vzduchovej medzery R c.p.:
Javy konvekčného prenosu tepla vo vzduchových priestoroch závisia od ich geometrického tvaru, veľkosti a smeru tepelného toku; vlastnosti tohto prestupu tepla možno vyjadriť hodnotou bezrozmerného súčiniteľa konvekcie ε, ktorý predstavuje pomer ekvivalentnej tepelnej vodivosti k tepelnej vodivosti stacionárneho vzduchu ε = λ eq / λ.
Zovšeobecnením veľkého množstva experimentálnych údajov pomocou teórie podobnosti M.A.Mikheev stanovil závislosť konvekčného koeficientu od súčinu Grashofových a Prandtlových kritérií, t.j.:
Koeficienty prestupu tepla α к "získané z výrazu
stanovené na základe tejto závislosti pri t cf = + 10 °, sú uvedené pre teplotný rozdiel na povrchoch medzivrstvy, Δt = 10 ° v tabuľke. 1.6.
Relatívne malé hodnoty koeficientov prestupu tepla vodorovnými vrstvami s tepelným tokom zhora nadol (napríklad v suterénoch vykurovaných budov) sa vysvetľujú nízkou pohyblivosťou vzduchu v takýchto vrstvách; najteplejší vzduch sa koncentruje na teplejšom hornom povrchu medzivrstvy, čo bráni prenosu tepla konvekciou.
Množstvo prestupu tepla sálaním α l, určené na základe vzorca (1.12), závisí od emisivity a teploty; na získanie α l v plochých rozšírených medzivrstvách stačí vynásobiť znížený koeficient vzájomného ožiarenia C "zodpovedajúcim teplotným koeficientom prijatým podľa tabuľky 1.7.
Takže napríklad pri C "= 4,2 a priemernej teplote medzivrstvy rovnajúcej sa 0 ° dostaneme α l = 4,2 · 0,81 = 3,4 kcal / m 2 · h · deg.
V letných podmienkach sa hodnota α l zvyšuje, tepelný odpor medzivrstiev klesá. V zime je pozorovaný opačný jav pre vrstvy umiestnené vo vonkajšej časti štruktúr.
Pre aplikáciu v praktických výpočtoch udávajú normy stavebnej tepelnej techniky obvodových konštrukcií SNiP hodnoty tepelných odporov uzavretých vzduchových vrstiev
uvedené v tabuľke. 1.8.
Hodnoty R c.pr uvedené v tabuľke zodpovedajú teplotnému rozdielu na povrchoch medzivrstiev rovným 10 °. Pri teplotnom rozdiele 8 ° sa hodnota R c.pr vynásobí faktorom 1,05 a pri rozdiele 6 ° - 1,10.
Uvedené údaje o tepelnom odpore sa vzťahujú na uzavreté ploché vzduchové priestory. Uzavretý znamená vzduchové priestory ohraničené nepriepustnými materiálmi, izolované od prenikania vzduchu zvonku.
Keďže pórovité stavebné materiály sú priedušné, napríklad vzduchové medzery v konštrukčných prvkoch z hutného betónu alebo iných hutných materiálov, ktoré sú prakticky nepriepustné pre vzduch pri tých tlakových rozdieloch, ktoré sú typické pre budovy v prevádzke, možno klasifikovať ako uzavreté.
Experimentálne štúdie ukazujú, že tepelný odpor vzduchových vrstiev v murive je znížený asi o polovicu v porovnaní s hodnotami uvedenými v tabuľke. 1.8. Pri nedostatočnom vyplnení škár medzi tehlami maltou (napríklad pri práci v zimných podmienkach) sa môže zvýšiť prievzdušnosť muriva, tepelný odpor vzduchových vrstiev sa blíži k nule. Dostatočná ochrana konštrukcií so vzduchovými medzerami pred prestupom vzduchu je bezpodmienečne nevyhnutná pre zabezpečenie požadovaných termofyzikálnych vlastností obvodových konštrukcií.
Niekedy sú v betónových alebo keramických blokoch vytvorené obdĺžnikové dutiny krátkej dĺžky, ktoré sa často približujú k štvorcovému tvaru. V takýchto dutinách je zvýšený prenos sálavého tepla v dôsledku dodatočného vyžarovania bočných stien. Zvýšenie hodnoty α l je nevýznamné, keď sa pomer dĺžky medzivrstvy k jej hrúbke rovná 3: 1 alebo viac; v dutinách štvorcového alebo okrúhleho tvaru toto zvýšenie dosahuje 20%. Ekvivalentný súčiniteľ tepelnej vodivosti, ktorý zohľadňuje prenos tepla konvekciou a sálaním v štvorcových a okrúhlych dutinách významných veľkostí (70-100 mm), sa výrazne zvyšuje, a preto použitie takýchto dutiniek v materiáloch s obmedzenou tepelnou vodivosťou (0,50 kcal / m menej) nedáva zmysel z hľadiska tepelnej fyziky. Použitie štvorcových alebo okrúhlych dutín uvedenej veľkosti v ťažkých betónových výrobkoch má hlavne ekonomický význam (zníženie hmotnosti); táto hodnota sa stráca pri výrobkoch z ľahkého a pórobetónu, pretože použitie takýchto dutín môže viesť k zníženiu tepelného odporu obvodových konštrukcií.
Na rozdiel od toho je vhodné použiť ploché tenké vzduchové vrstvy, najmä ak sú viacradovo usporiadané (obr. 1.13). Pri jednoradovom uložení vzduchových vrstiev je efektívnejšie ich umiestnenie vo vonkajšej časti konštrukcie (ak je zabezpečená jej vzduchotesnosť), keďže tepelný odpor takýchto vrstiev sa v chladnom období zvyšuje.
Použitie vzduchových medzier v izolovaných stropoch pivníc nad studeným podzemím je racionálnejšie ako vo vonkajších stenách, pretože prenos tepla konvekciou v horizontálnych vrstvách týchto konštrukcií je výrazne znížený.
Termofyzikálna účinnosť vzduchových medzier v letných podmienkach (ochrana pred prehrievaním priestorov) v porovnaní s chladným obdobím roka klesá; táto účinnosť sa však zvyšuje použitím medzivrstiev vetraných v noci vonkajším vzduchom.
Pri projektovaní je užitočné mať na pamäti, že uzatváracie konštrukcie so vzduchovými medzerami majú menšiu zotrvačnosť vlhkosti v porovnaní s pevnými. V suchých podmienkach konštrukcie so vzduchovými priestormi (vetrané a uzavreté) rýchlo prechádzajú prirodzeným vysychaním a získavajú dodatočné vlastnosti ochrany pred teplom v dôsledku nízkeho obsahu vlhkosti v materiáli; naopak vo vlhkých miestnostiach - konštrukcie s uzavretými vrstvami môžu byť veľmi podmáčané, čo je spojené so stratou termofyzikálnych vlastností a pravdepodobnosťou ich predčasného zničenia.
Z predchádzajúcej prezentácie bolo vidieť, že prenos tepla cez vzduchové vrstvy závisí vo veľkej miere od teploty žiarenia. Použitie reflexnej izolácie s obmedzenou životnosťou (hliník, náter a pod.) na zvýšenie tepelného odporu vzduchových medzier však možno odporučiť len v suchých budovách s obmedzenou životnosťou; v suchých trvalých budovách je užitočný aj dodatočný efekt reflexnej izolácie, ale treba mať na pamäti, že aj keď sa jej odrazové vlastnosti stratia, termofyzikálne vlastnosti konštrukcií nesmú byť menšie, ako sa vyžaduje na zabezpečenie normálnej prevádzky. štruktúry.
V kamenných a betónových konštrukciách s vysokou počiatočnou vlhkosťou (ako aj vo vlhkých miestnostiach) stráca použitie hliníkovej fólie zmysel, pretože koróziou hliníka vo vlhkom alkalickom prostredí môžu byť rýchlo zničené jej reflexné vlastnosti. Použitie reflexnej izolácie je najefektívnejšie vo vodorovných uzavretých vzduchových priestoroch, kde prúdenie tepla smeruje zhora nadol (podlahy pivníc a pod.), teda v prípade, keď takmer nedochádza k prúdeniu a k prenosu tepla dochádza najmä sálaním.
Reflexnou izoláciou (teplejšou, relatívne zaručenou od občasného vzniku kondenzácie, ktorá rýchlo zhoršuje odrazové vlastnosti izolácie) stačí prekryť len jednu z plôch vzduchovej medzery.
Niekedy vznikajúce návrhy na termofyzikálnu vhodnosť delenia vzduchových vrstiev v hrúbke clonami z tenkej hliníkovej fólie za účelom drastického zníženia toku sálavého tepla nie je možné použiť na obvodové konštrukcie kapitálových budov, nakoľko nízka prevádzková spoľahlivosť takejto tepelnej ochrany nezodpovedá požadovanej životnosti konštrukcií týchto budov.
Vypočítaná hodnota tepelného odporu vzduchovej medzery s reflexnou izoláciou na teplejšom povrchu je približne dvojnásobná v porovnaní s hodnotami uvedenými v tabuľke. 1.8.
V južných oblastiach sú vzduchom umiestnené konštrukcie dostatočne účinné na ochranu priestorov pred prehriatím; Použitie reflexnej izolácie sa za týchto podmienok stáva obzvlášť zmysluplným, pretože prevažná časť tepla sa v horúcom období prenáša sálaním. Pre zvýšenie tepelno-tieniacich vlastností plotov a zníženie ich hmotnosti je vhodné tieniť vonkajšie steny viacposchodových budov reflexnými odolnými úpravami (napríklad leštené hliníkové plechy) tak, aby sa pod nimi nachádzala vzduchová medzera. clony, ktorých druhý povrch je pokrytý farbou alebo inou úspornou reflexnou izoláciou.
Zintenzívnenie konvekcie vo vzduchových vrstvách (napríklad v dôsledku ich aktívneho vetrania vonkajším vzduchom prichádzajúcim zo zatienených, zelených a podmáčaných plôch priľahlého územia) sa v letnom období mení na pozitívny termofyzikálny proces, na rozdiel od zimných podmienok, kedy tento typ prenosu tepla je vo väčšine prípadov úplne nežiaduci.
Pre konzistenciu, odolnosť proti prestupu tepla uzavreté vzduchové vrstvy umiestnené medzi vrstvami uzatváracej konštrukcie sa nazývajú tepelná odolnosť Rv.p, m². ºС / W.
Schéma prestupu tepla vzduchovou medzerou je na obr.5.
Obr. Prenos tepla vo vzduchovej medzere.
Tepelný tok prechádzajúci vzduchovou medzerou qv.p, W / m2 je súčet tokov prenášaných tepelnou vodivosťou (2) qt, W / m2, konvekciou (1) qk, W / m2 a sálaním. 
(3) ql, W/m².
24. Podmienená a znížená odolnosť voči prenosu tepla. Koeficient tepelnotechnickej rovnomernosti obvodových konštrukcií.
25. Normalizácia odolnosti voči prestupu tepla na základe sanitárnych a hygienických podmienok
R°= *
Potom normalizujeme Δ t n R°tr = * , tie. aby bolo Δ t≤ Δ t n Je potrebné
R 0 ≥ R 0 tr
SNiP rozširuje túto požiadavku na znížený odpor. prenos tepla.
R 0 pr ≥ R 0 tr
t in - návrhová teplota vnútorného vzduchu, ° С;
vziať. podľa noriem pre dizajn. budova
t n - je odhadovaná zimná teplota vonkajšieho vzduchu ° С, ktorá sa rovná priemernej teplote najchladnejšieho päťdňového obdobia s rezervou 0,92
A v (alfa) - koeficient prestupu tepla vnútorného povrchu obvodových konštrukcií, braný podľa SNiP
Δt n - štandardný teplotný rozdiel medzi teplotou vnútorného vzduchu a teplotou vnútorného povrchu uzatváracej konštrukcie, prijatý podľa SNiP
Požadovaná odolnosť voči prenosu tepla R tr o dvere a brány musia byť aspoň 0,6 R tr o steny budov a konštrukcií, určené podľa vzorca (1) pri odhadovanej zimnej teplote vonkajšieho vzduchu rovnajúcej sa priemernej teplote najchladnejšieho päťdňového obdobia so zabezpečením 0,92.
Pri určovaní požadovanej odolnosti proti prestupu tepla vnútorných obvodových konštrukcií vo vzorci (1) by sa malo brať miesto t n- odhadovaná teplota vzduchu v chladnejšej miestnosti.
26. Tepelný výpočet potrebnej hrúbky materiálu plotu na základe podmienok na dosiahnutie požadovanej odolnosti proti prestupu tepla.
27. Vlhkosť materiálu. Dôvody na zvlhčenie štruktúry
vlhkosť - fyzikálne množstvo rovnajúce sa množstvu vody obsiahnutej v póroch materiálu.
Stáva sa to hromadne a objemovo
1) Stavebná vlhkosť.(pri výstavbe budovy). Závisí od konštrukcie a spôsobu stavebných prác. Masívne murivo je horšie ako keramické bloky. Najpriaznivejšie je drevo (prefabrikované steny). w / w nie vždy. Mala by zmiznúť po 2 = -3 rokoch používania.
Prízemná vlhkosť. (kapilárna absorpcia). Dosahuje úroveň 2-2,5 m. Hydroizolačné vrstvy pri správnom zariadení neovplyvňujú.
2) zemná vlhkosť, preniká cez plot zo zeme vďaka kapilárnemu nasávaniu
3) Atmosférická vlhkosť... (šikmý dážď, sneh). Zvlášť dôležité pre strechy a rímsy .. plné tehlové steny nevyžadujú ochranu so správne vykonaným spojením.Železobetónové panely, pozornosť na spoje a okenné bloky, textúrovaná vrstva vodotesných materiálov. Ochrana = ochranná stena na svahu
4) Prevádzková vlhkosť... (v dielňach priemyselných objektov, hlavne v podlahách a spodných častiach stien) riešenie: vodotesné podlahy, drenážne zariadenie, keramická dlažba na spodnej časti, vodotesná omietka. Ochrana = ochranná podšívka s vnútorným strany
5) Hygroskopická vlhkosť... Vďaka zvýšenej hygroskopickosti materiálov (schopnosť absorbovať vodnú paru z vlhkého vzduchu)
6) Kondenzácia vlhkosti zo vzduchu: a) na ploche plotu b) v hrúbke plota
28. Vplyv vlhkosti na vlastnosti konštrukcií
1) So zvyšujúcou sa vlhkosťou sa zvyšuje tepelná vodivosť konštrukcie.
2) Deformácia vlhkosťou. Vlhkosť je oveľa horšia ako tepelná rozťažnosť. Odlupovaním omietky vplyvom nahromadenej vlhkosti pod ňou potom vlhkosť zamrzne, roztiahne svoj objem a omietku odtrhne. Materiály, ktoré nie sú odolné voči vlhkosti, sa pri navlhčení deformujú. Napríklad sadra so zvýšenou vlhkosťou tečie., Preglejka napučiava, delaminácia.
3) Znížená životnosť – počet rokov bezporuchovej prevádzky konštrukcie
4) Biologické poškodenie (huby, plesne) v dôsledku straty rosy
5) Strata estetického vzhľadu
Preto sa pri výbere materiálov zohľadňuje ich vlhkostný režim a vyberajú sa materiály s najnižšou vlhkosťou. Tiež nadmerná vlhkosť v miestnosti môže spôsobiť šírenie chorôb a infekcií.
Z technického hľadiska vedie k strate životnosti a štruktúry a jej mrazuvzdornosti sv-v. Niektoré materiály pri vysokej vlhkosti strácajú mechanickú pevnosť, menia svoj tvar. Napríklad sadra so zvýšenou vlhkosťou tečie., Preglejka napučiava, delaminácia. Korózia kovu. zhoršenie vzhľadu.
29. Sorpcia vodnej pary vytvára. mater. Sorpčné mechanizmy. Sorpčná hysterézia.
Sorpcia- proces absorpcie vodnej pary, ktorý vedie k rovnovážnemu stavu vlhkosti materiálu so vzduchom. 2 javy. 1. Absorpcia v dôsledku zrážky molekuly pary s povrchom pórov a adhézia k tomuto povrchu (adsorpcia) 2. Priame rozpúšťanie vlhkosti v tele (absorpcia). Vlhkosť sa zvyšuje so zvyšujúcou sa relatívnou elasticitou a klesajúcou teplotou. "Desorpcia" Ak sa vlhká vzorka umiestni do exsikátorov (roztok kyseliny sírovej), uvoľňuje vlhkosť.
Sorpčné mechanizmy:
1.Adsorpcia
2.Kapilárna kondenzácia
3.Objemové vyplnenie mikropórov
4.Vyplnenie medzivrstvového priestoru
1. fáza Adsorpcia je jav, pri ktorom je povrch pórov pokrytý jednou alebo viacerými vrstvami molekúl vody (v mezopóroch a makropóroch).
2. fáza Polymolekulárna adsorpcia – vytvára sa viacvrstvová adsorbovaná vrstva.
3. fáza Kapilárna kondenzácia.
PRÍČINA. Tlak nasýtených pár nad konkávnym povrchom je menší ako nad plochým povrchom kvapaliny. V kapilárach s malým polomerom tvorí vlhkosť konkávne minisky, preto sa objavuje možnosť kapilárnej kondenzácie. Ak D> 2 * 10 -5 cm, potom nedôjde ku kapilárnej kondenzácii.
Desorpcia - proces prirodzeného sušenia materiálu.
Hysteréza ("rozdiel") sorpcia spočíva v rozdiele medzi sorpčnou izotermou získanou zvlhčením materiálu od desorpčnej izotermy získanej z vysušeného materiálu. ukazuje % rozdiel medzi hmotnostnou vlhkosťou počas sorpcie a hmotnostnou desorpciou vlhkosti (desorpcia 4,3 %, sorpcia 2,1 %, hysterézia 2,2 %), keď je sorpčná izoterma zvlhčená. Desorpčné suché.
30. Mechanizmy prenosu vlhkosti v materiáloch stavebných konštrukcií. Priepustnosť vodných pár, kapilárna absorpcia vody.
1.V zime vplyvom rozdielu teplôt a pri rôznych parciálnych tlakoch prechádza cez plot prúd vodnej pary (od vnútorného povrchu k vonkajšiemu) - difúzia vodnej pary. V lete je to naopak.
2. Konvekčný prenos vodnej pary(s prúdením vzduchu)
3... Kapilárny prenos vody(presakovanie) cez porézny materiál.
4. Gravitačný únik vody cez trhliny, diery, makropóry.
Priepustnosť vodných pár - vlastným materiálom alebo z nich vyrobenou štruktúrou, nech cez seba prejde vodná para.
Koeficient pórovitosti- fyz. hodnota sa číselne rovná počtu pary, ktorá prešla doskou pri jednotkovej ploche, pri jednotkovej tlakovej strate, pri jednotkovej hrúbke dosky, za jednotkový čas pri parciálnej tlakovej strate na stranách dosky e 1 Pa. Teplota, mu klesá, so zvyšujúcou sa vlhkosťou mu stúpa.
Odolnosť proti prestupu pary: R = hrúbka / mu
Mu je koeficient paropriepustnosti (určený podľa SNIP 2379 tepelná technika)
Kapilárna absorpcia vody stavebnými materiálmi - zabezpečuje nepretržitý prenos tekutej vlhkosti cez porézne materiály z oblasti s vysokou koncentráciou do oblasti s nízkou koncentráciou.
Čím tenšie sú kapiláry, tým väčšia je kapilárna sacia sila, ale vo všeobecnosti sa rýchlosť prenosu znižuje.
Kapilárny prenos možno znížiť alebo eliminovať inštaláciou vhodnej bariéry (malá vzduchová medzera alebo kapilárne neaktívna vrstva (nepórovitá)).
31. Fickov zákon. Koeficient priepustnosti pár
P (množstvo pary, g) = (ev-sk) F * z * (mu / hrúbka),
Mu- koef. paropriepustnosť (určená podľa tepelnej techniky SNIP 2379)
Phys. hodnota sa číselne rovná množstvu pary, ktorá prešla doskou pri jednotkovej ploche, pri jednotkovej tlakovej strate, pri jednotkovej hrúbke dosky, za jednotkový čas pri parciálnej tlakovej strate na stranách dosky e 1 Pa. [ mg / (m2 * Pa)].Najmenšia mu má ruberoid 0,00018, najväčšia minerálna vlna = 0,065g / m * h * mm Hg, okenné sklá a kovy sú parotesné, vzduch je najviac paropriepustný. Pri znižovaní. Teplota, mu klesá, so zvyšujúcou sa vlhkosťou mu stúpa. Závisí od fyzikálnych vlastností materiálu a odráža jeho schopnosť viesť vodnú paru difundujúcu cez neho. Anizotropné materiály majú rôzne mu (pre strom pozdĺž vlákien = 0,32, naprieč = 0,6).
Ekvivalentná odolnosť proti prestupu pary plotu s postupným usporiadaním vrstiev. Fickov zákon.
Q = (ei-e2)/Rn qR n1n = (e n1n-1 -e 2)
32 Výpočet rozloženia parciálneho tlaku vodnej pary po hrúbke konštrukcie.
Kvôli nízkej tepelnej vodivosti vzduchu sa vzduchové priestory často používajú ako tepelná izolácia. Vzduchová medzera môže byť vzduchotesná alebo vetraná, v druhom prípade sa nazýva vzduchovod. Ak by bol vzduch v kľude, potom by bol tepelný odpor veľmi vysoký, avšak vplyvom prenosu tepla konvekciou a sálaním sa odpor vzduchových vrstiev znižuje.
Konvekcia vo vzduchovej medzere. Pri odovzdávaní tepla sa prekonáva odpor dvoch hraničných vrstiev (viď obr. 4.2), takže súčiniteľ prestupu tepla sa zníži na polovicu. Vo vertikálnych vzduchových priestoroch, ak je hrúbka úmerná výške, sa vertikálne prúdy vzduchu pohybujú bez rušenia. V tenkých vzduchových vrstvách sa vzájomne inhibujú a tvoria vnútorné cirkulačné okruhy, ktorých výška závisí od šírky.
Ryža. 4.2 - Schéma prenosu tepla v uzavretej vzduchovej medzere: 1 - konvekcia; 2 - žiarenie; 3 - tepelná vodivosť
V tenkých vrstvách alebo pri malom teplotnom rozdiele na povrchoch () dochádza k paralelnému prúdovému pohybu vzduchu bez miešania. Množstvo preneseného tepla vzduchovou medzerou je
. (4.12)
Kritická hrúbka medzivrstvy bola stanovená experimentálne, δ kr, mm, pre ktoré sa zachováva režim laminárneho prúdenia (pri priemernej teplote vzduchu v medzivrstve 0 о С):
V tomto prípade sa prenos tepla uskutočňuje tepelnou vodivosťou a
Pre ostatné hrúbky je hodnota súčiniteľa prestupu tepla
. (4.15)
S nárastom hrúbky zvislej vrstvy sa zvyšuje α až:
pri δ = 10 mm - o 20 %; δ = 50 mm - o 45% (maximálna hodnota, potom dôjde k zníženiu); δ = 100 mm - o 25% a δ = 200 mm - o 5 %.
Vo vodorovných vrstvách vzduchu (s teplejším horným povrchom) nedôjde takmer k žiadnemu miešaniu vzduchu, preto platí vzorec (4.14). Pri teplejšom spodnom povrchu (vytvárajú sa šesťuholníkové cirkulačné zóny) je hodnota α až sa zistí podľa vzorca (4.15).
Prenos tepla sálaním vo vzduchovej medzere
Sálavá zložka tepelného toku je určená vzorcom
. (4,16)
Koeficient prestupu sálavého tepla sa berie ako rovný α l= 3,97 W / (m 2 ∙ o C), jeho hodnota je väčšia α až, teda hlavný prenos tepla prebieha sálaním. Vo všeobecnosti je množstvo tepla prenášaného cez medzivrstvu násobkom
.
Tepelný tok je možné znížiť prekrytím teplého povrchu (aby nedochádzalo ku kondenzácii) fóliou, pomocou tzv. "Vystuženie." Žiarivý tok sa zníži asi 10-krát a odpor sa zdvojnásobí. Niekedy sa do vzduchovej medzery zavádzajú fóliové voštinové bunky, ktoré tiež znižujú prenos tepla konvekciou, ale toto riešenie nie je odolné.
Test
Termofyzika č.11
Tepelný odpor vzduchovej medzery
1. Dokážte, že čiara poklesu teploty v hrúbke viacvrstvového plotu v súradniciach "teplota - tepelný odpor" je priamka
2. Čo určuje tepelný odpor vzduchovej medzery a prečo
3. Príčiny vzniku tlakového rozdielu na jednej a druhej strane plotu
teplotný odpor vzduchu medzivrstvové oplotenie
1. Dokážte, že čiara poklesu teploty v hrúbke viacvrstvového plotu v súradniciach "teplota - tepelný odpor" je priamka
Pomocou rovnice odporu proti prestupu tepla plotu je možné určiť hrúbku jednej z jeho vrstiev (najčastejšie izolácie - materiál s najnižšou tepelnou vodivosťou), pri ktorej bude mať plot danú (požadovanú) hodnotu. odolnosti voči prenosu tepla. Potom je možné vypočítať požadovaný odpor izolácie ako, kde je súčet tepelných odporov vrstiev so známymi hrúbkami a minimálna hrúbka izolácie je nasledovná:. Pre ďalšie výpočty je potrebné zaokrúhliť hrúbku izolácie nahor v násobkoch jednotných (továrenských) 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 medzi návrhovými teplotami a odporom prestupu tepla konštrukcie. A dotyčnica uhla sklonu nie je nič iné ako hustota tepelného toku prechádzajúceho daným plotom:.
V stacionárnych podmienkach je hustota tepelného toku konštantná v čase, a teda kde R NS- odpor časti konštrukcie vrátane odolnosti proti prestupu tepla vnútorného povrchu a tepelného odporu vrstiev konštrukcie z vnútornej vrstvy do roviny, na ktorej sa hľadá teplota.
Potom. Napríklad teplotu medzi druhou a treťou vrstvou konštrukcie možno zistiť takto:.
Znížené odpory prestupu tepla nehomogénnych obvodových konštrukcií alebo ich úsekov (úlomkov) je potrebné určiť podľa referenčnej knihy, znížené odolnosti plochých obkladových konštrukcií s tepelne vodivými inklúziami tiež určiť podľa referenčnej knihy.
2. Čo určuje tepelný odpor vzduchovej medzery a prečo
Okrem prenosu tepla vedením tepla a konvekciou vo vzduchovej medzere dochádza aj k priamemu žiareniu medzi plochami, ktoré vzduchovú medzeru obmedzujú.
Rovnica prenosu tepla sálaním:, kde b l - koeficient prestupu tepla sálaním, vo väčšej miere v závislosti od materiálov povrchov medzivrstvy (čím nižšia je emisivita materiálov, tým menšia a b l) a priemerná teplota vzduchu v medzivrstve (so zvýšením teploty sa zvyšuje koeficient prestupu tepla sálaním).
Tak kde l eq - ekvivalentný koeficient tepelnej vodivosti vzduchovej medzery. Vedieť l ekv, môžete určiť tepelný odpor vzduchovej medzery. Avšak odpor R VP možno určiť aj podľa referenčnej knihy. Závisia od hrúbky vzduchovej medzery, teploty vzduchu v nej (kladná alebo záporná) a typu vrstvy (vertikálna alebo horizontálna). Množstvo tepla odovzdaného vedením, prúdením a sálaním cez vertikálne vzduchové priestory možno posúdiť z nasledujúcej tabuľky.
|
Hrúbka medzivrstvy, mm |
Hustota tepelného toku, W/m2 |
Množstvo odovzdaného tepla v % |
Ekvivalentný súčiniteľ tepelnej vodivosti, m o С / W |
Tepelný odpor medzivrstvy, W / m 2о С |
|||
|
tepelná vodivosť |
konvekcia |
žiarenia |
|||||
|
Poznámka: hodnoty uvedené v tabuľke zodpovedajú teplote vzduchu v medzivrstve rovnej 0 °C, teplotnému rozdielu na jej povrchoch 5 °C a emisivite povrchov C = 4,4. |
Preto pri navrhovaní vonkajších bariér so vzduchovými medzerami zvážte nasledovné:
1) zvýšenie hrúbky vzduchovej medzery má malý vplyv na zníženie množstva tepla, ktoré ňou prechádza, a vrstvy s malou hrúbkou (3-5 cm) sú účinné v tepelnom inžinierstve;
2) je racionálnejšie urobiť niekoľko vrstiev malej hrúbky v plote ako jednu vrstvu veľkej hrúbky;
3) hrubé medzivrstvy je vhodné vyplniť nízko tepelne vodivými materiálmi na zvýšenie tepelného odporu plotu;
4) vzduchová medzera musí byť uzavretá a nesmie komunikovať s vonkajším vzduchom, to znamená, že vertikálne vrstvy musia byť blokované horizontálnymi membránami na úrovni medzipodlažných podláh (častejšie blokovanie vrstiev na výšku nemá praktický význam). Ak je potrebné zariadenie medzivrstvy vetrané vonkajším vzduchom, potom podliehajú špeciálnemu výpočtu;
5) vzhľadom na to, že prevažná časť tepla prechádzajúceho vzduchovou medzerou sa prenáša sálaním, je vhodné vrstvy umiestniť bližšie k vonkajšej strane plotu, čím sa zvýši ich tepelný odpor;
6) okrem toho sa odporúča prekryť teplejší povrch medzivrstvy materiálom s nízkou emisivitou (napríklad hliníkovou fóliou), ktorý výrazne znižuje sálavý tok. Pokrytie oboch povrchov takýmto materiálom prakticky neznižuje prenos tepla.
3. Príčiny vzniku tlakového rozdielu na jednej a druhej strane plotu
V zime má vzduch vo vykurovaných miestnostiach vyššiu teplotu ako vonkajší vzduch, a preto má vonkajší vzduch vyššiu objemovú hmotnosť (hustotu) v porovnaní s vnútorným vzduchom. Tento rozdiel v objemových hmotnostiach vzduchu vytvára rozdiely v jeho tlakoch na oboch stranách plotu (tepelná hlava). Vzduch vstupuje do miestnosti cez spodnú časť vonkajších stien a opúšťa ju cez hornú časť. V prípade vzduchotesnosti horného a dolného oplotenia a pri uzavretých otvoroch dosahuje rozdiel tlaku vzduchu maximálne hodnoty pri podlahe a pod stropom a v strede výšky miestnosti je nula (neutrálna zóna).
Podobné dokumenty
Prúdenie tepla cez plot. Odolnosť proti absorpcii tepla a prenosu tepla. Hustota tepelného toku. Tepelný odpor plotu. Rozdelenie teplôt odporom. Normalizácia odolnosti plotov voči prenosu tepla.
test, pridané 23.01.2012
Prenos tepla vzduchovou medzerou. Nízky súčiniteľ tepelnej vodivosti vzduchu v póroch stavebných materiálov. Základné princípy návrhu uzavretého vzdušného priestoru. 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 pridaná dňa 14.08.2013
Štúdia možných opatrení na zvýšenie teploty vnútorného povrchu plotu. Určenie vzorca na výpočet odolnosti proti prestupu tepla. Odhadovaná vonkajšia teplota a prenos tepla cez kryt. Súradnice teploty a hrúbky.
test, pridané 24.01.2012
Projekt ochrany relé prenosovej linky. Výpočet parametrov prenosovej linky. Špecifický indukčný odpor. Reaktívna a špecifická kapacitná vodivosť nadzemného vedenia. Určenie režimu núdzového maxima pri jednofázovom skratovom prúde.
semestrálna práca, pridaná 02.04.2016
Diferenciálna rovnica vedenia tepla. Podmienky pre jednoznačnosť. Merný tepelný tok Tepelný odpor tepelnej vodivosti trojvrstvovej plochej steny. Grafická metóda na určenie teplôt medzi vrstvami. Určenie integračných konštánt.
prezentácia pridaná dňa 18.10.2013
Vplyv Biotovho čísla na rozloženie teploty v platni. Vnútorný, vonkajší tepelný odpor tela. Zmena energie (entalpie) platne počas doby jej úplného zahriatia a ochladenia. Množstvo tepla vydaného doskou počas procesu chladenia.
prezentácia pridaná 15.03.2014
Strata trecej hlavy v horizontálnych potrubiach. Celková strata hlavy ako súčet trecieho odporu a lokálneho odporu. Strata tlaku pri pohybe tekutiny v prístroji. Odporová sila média pri pohybe guľovej častice.
prezentácia pridaná 29.09.2013
Kontrola tepelno-tieniacich vlastností vonkajších plotov. Skontrolujte kondenzáciu na vnútornej strane vonkajších stien. Výpočet tepla na ohrev vzduchu privádzaného infiltráciou. Stanovenie priemerov rúr. Tepelná odolnosť.
semestrálna práca pridaná 22.01.2014
Elektrický odpor je hlavnou elektrickou charakteristikou vodiča. Zváženie merania odporu pri jednosmernom a striedavom prúde. Štúdium metódy ampérmeter-voltmeter. Výber metódy, pri ktorej bude chyba minimálna.
V tabuľke sú uvedené hodnoty tepelnej vodivosti vzduchu λ v závislosti od teploty pri normálnom atmosférickom tlaku.
Hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti vzduchu je potrebná pri výpočte prestupu tepla a je zahrnutá v číslach podobnosti, ako sú napríklad čísla Prandtl, Nusselt, Bio.
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 nízkych záporných teplotách má ochladený vzduch nízku tepelnú vodivosť, napríklad pri teplote mínus 183 °C je to len 0,0084 W / (m · deg).
Podľa tabuľky je to vidieť so zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje tepelná vodivosť vzduchu... Takže so zvýšením teploty z 20 na 1200 ° C sa hodnota tepelnej vodivosti vzduchu zvyšuje z 0,0259 na 0,0915 W / (m · stupňov), to znamená viac ako 3,5-krát.
| t, ° С | λ, W / (m · stupeň) | t, ° С | λ, W / (m · stupeň) | t, ° С | λ, W / (m · stupeň) | t, ° С | λ, W / (m · stupeň) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 sú uvedené hodnoty tepelnej vodivosti vzduchu pri nízkych teplotách a tlakoch do 1000 bar.
Tepelná vodivosť je vyjadrená vo W / (m · deg), teplotný rozsah je od 75 do 300 K (od -198 do 27 ° C).
Hodnota tepelnej vodivosti vzduchu v plynnom stave rastie so zvyšujúcim sa tlakom a teplotou.
Vzduch v kvapalnom stave so zvyšovaním teploty má tendenciu znižovať súčiniteľ tepelnej vodivosti.
Čiara pod hodnotami v tabuľke znamená prechod kvapalného vzduchu na plyn - čísla pod čiarou sa vzťahujú na plyn a nad ním - na kvapalinu.
Zmena stavu agregácie vzduchu výrazne ovplyvňuje hodnotu súčiniteľa tepelnej vodivosti - tepelná vodivosť kvapalného vzduchu je oveľa vyššia.
Tepelná vodivosť v tabuľke je uvedená v mocnine 10 3. Nezabudnite deliť 1000!
Tepelná vodivosť plynného vzduchu pri teplotách od 300 do 800K a rôznych tlakoch
V tabuľke sú uvedené hodnoty tepelnej vodivosti vzduchu pri rôznych teplotách 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).
Podľa tabuľky je vidieť, že so zvyšovaním teploty a tlaku sa zvyšuje tepelná vodivosť vzduchu.
Buď opatrný! Tepelná vodivosť v tabuľke je uvedená v mocnine 10 3. Nezabudnite deliť 1000!
Tepelná vodivosť vzduchu pri vysokých teplotách a tlakoch od 0,001 do 100 bar
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 zvyšovaním teploty dochádza k disociácii molekúl vzduchu a maximálna hodnota jeho tepelnej vodivosti sa dosiahne pri tlaku (výboji) 0,001 atm. a teplotou 5000K.
Poznámka: Buďte opatrní! Tepelná vodivosť v tabuľke je uvedená v mocnine 10 3. Nezabudnite deliť 1000!