1. Основные движущие силы процессов переноса теплоты.(стр 7)

Теплообмен- самопроизвольный необратимый перенос теплоты между телами или участками внутри тела с различной температурой. Теплота переносится в направлении меньшего значения температуры.

Теплоноситель- движущаяся среда, учавствующая в теплообмене.

2 Осн. Способа проведения тепловых процессов:

Теплоотдача – теплообмен между поверхностью раздела фаз и теплоносителем.

Теплопередача – теплообмен между 2-мя теплоносителями или иными средами через разделяющую их твердую стенку.

3 Механизма распространения теплоты:

Теплопроводность – процесс переноса теплоты, осуществляемый микрочастицами тела(молекулы,атомы,электроны), имеющие различную энергию и обменивающимися ею при своем движении и взаимодействии. Конвекция – перенос теплоты движущейся массой води или газа из области с одной температурой в область с другой температурой. Конвекция всегда сопровождается теплопроводностью, этот процесс наз-ся конвективным теплообменом.

Тепловое излучение – перенос теплоты от одних тел к другим электромагнитными волнами.

В реальных условиях передача теплоты происходит 3-мя способами одновременно.

Количество теплоты, проходящее через изотермическую поверхность в единицу времени, наз. тепловым потоком Q(Вт)

Тепловой поток, проходящий через единицу площади наз-ют плотностью теплового потока или удельным тепловым потоком q (Вт/м²)

3 Закона:

1. Закон Фурье – осн закон теплопроводности. Чем резче изменяется температура в теле, т.е. чем больше градиент температуры, тем больше тепловая нагрузка переносится теплопроводностью

q = -λ grad t

Знак минус показывает, что векторы q и grad t направлены по одной прямой в противоположные стороны.

λ - коэфф теплопроводности материалов.

2. Закон Ньютона – определяет закономерность конвективного теплообмена.

При движении среды у поверхности твердого тела за счет разности температур возникает конвективный теплообмен. Количество теплоты в этом случае определяется законом Ньютона:

Q = ( t^ст - t^ж) Fτ

- коэфф теплоотдачи.

t^ст и t^ж – соответственно температуры стенки и жидкости.

3. Закон Стефана-Больцмана – полное количество энергии, излучаемой единицей поверхности абсолютно черного тела в единицу времени

E_o = C_o( T/100)⁴.

C_o - коэфф абсолютно черного тела = 5,67 Вт/(м²К⁴)

Т.е энергия излучения пропорциональна абсолютной температуре в четвертой степени.

2.Защитные свойства ограждающих конструкций и передача теплоты через них

Защитные свойства наружных ограждений

Ограждения зданий должны обладать требуемыми теплозащитными свойствами и быть в достаточной степени воздухо- и влагонепроницаемыми.

Теплозащитные свойства наружных ограждений определяют двумя показателями: величиной сопротивления теплопередаче Ro и теплоустойчивостью, которую оценивают по величине тепловой инерции ограждения D.

Величина Ro определят сопротивление ограждения передаче теплоты в стационарных условиях, а теплоустойчивость D характеризует сопротивляемость ограждения передаче изменяющихся во времени периодических тепловых воздействий.

Процессы передачи теплоты, фильтрации воздуха и переноса влаги взаимосвязаны и одно явление оказывает влияние на другое, поэтому определение сопротивлений тепло-, воздухо- и влагопередаче должно проводиться как общий расчет защитных свойств наружных ограждений здания.

Передача теплоты через ограждающие конструкции

К ограждающим конструкциям относятся наружные стены, полы по грунту, покрытия, перекрытия над верхними этажами, подвалами, техническими подпольями, проездами, заполнения проемов (окна, витражи, витрины, двери, ворота), внутренние конструкции между помещениями с ТКП 1-2.04-43-2006.

Важной составляющей, формирующей тепловой режим помещения, является конвективный теплообмен на нагретой внутренней и охлажденной наружной поверхностях ограждения.

Теплопотери через ограждения помещений, возникающие под воздействием низкой наружной температуры воздуха и ветра,являются сложным физическим процесом теплопередачи с участием конвекции, излучения и теплопроводности(рисунок 1) Количество теплоты, которое воспринимает или отдает внутренняя поверхность в результате сложного лучисто-конвективного теплообмена в помещении, равно количеству теплоты, которое передается к поверхности или отводится от нее теплопроводностью.Теплообмен на наружной поверхности ограждений в основном определяется направлением и скоростью ветра

Переход теплоты из помещения к наружной среде через ограждение толщиной является сложным процессом теплопередачи. При этом необходимо различать:

- коэффициент теплопередачи , Вт/(м^2оС), - величина, которая показывает сколько тепла (Вт или Дж/с) теряется через ограждение площадью 1 м² при разнице температур между наружным и внутренним воздухом в 1 градус;

- сопротивление теплопередаче R₀ - величина, обратная коэффициенту теплопередачи;

- поверхностное термическое сопротивление R_В = 1/ , R_Н=1/ , - величина, обратная коэффициенту теплоотдачи (по внутренней или по наружной поверхности); термическое сопротивление слоя R =δ/λ, равное отношению толщины слоя к его коэффициенту теплопроводности.

Удельный тепловой поток q, Вт/м², проходящий через 1 м² поверхности ограждения в единицу времени, зависит от температурного перепада

(5)

где  -температуры внутреннего и наружного воздуха соответственно;

R₀=R_В+R_Т+R_Н (6)

где R_T -термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции.

В условиях стационарной передачи теплоты, т. е. когда температура и другие параметры процесса остаются неизменными во времени, тепловой поток q из помещений последовательно преодолевает сопротивления теплообмену на внутренней поверхности, термического материала толщи ограждения и теплообмена на наружной поверхности, поэтому сопротивление теплопередаче однослойного ограждения равно сумме этих сопротивлений (см. рисунок 2, а)

R₀=R_В+R_Т+R_Н=1/ + δ/λ+1/ , (7)

Если многослойное ограждение состоит из нескольких слоев мате­риала, расположенных перпендикулярно направлению теплового потока (см. рисунок 2, б), то термическое сопротивление равно сумме R отдельных слоев ограждения:

R_Т = (8)

Таким образом, общее сопротивление теплопередаче сложной многослойной конструкции

R₀=R_В+ +R_Н (9)

Коэффициент теплопередачи ограждения k находится по формуле

. k= = (10)

Из рассмотрения уравнений теплопередачи, а также в связи с электротепловой аналогией следует, что падение температуры на каждом термическом сопротивлении, если оно расположено в ряду последовательно соединенных сопротивлений, составляющих общее термическое сопротивление ограждения, пропорционально его величине. Поэтому температуру в любом произвольно принятом сечении х (см. рисунок 2, в) можно определить из формулы

(11)

где R_в-x- сопротивление теплопередаче от внутреннего воздуха до сечения х.