Лучистый теплообмен 36

Лучистый теплообмен - перенос теплоты при помощи элек­тромагнитных волн между телами, разделенными лучепрозрач­ной средой (воздухом). Тепловая энергия, превращаясь на по­верхности тела в лучистую энергию, передается через лучепроз-рачную среду на поверхность другого тела, где вновь превраща­ется в тепловую энергию. Основной закон теплообмена излуче­нием определяется законом Стефана – Больцмана(1879 г). Установил связь между плотностью теплового потока лу­чистой энергии (излучательной способностью) абсолютно черно­го тела Вт/м, с температурой T, K.

qo=Co(T/100)⁴

где Со - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²-К⁴)

q_o - удельный тепловой поток серого тела, Вт/(м²°К⁴);

Для расчёта испоьзуют:

Qл=αл(t1-t2)F1

где а _л - коэффициент лучистого теплообмена на поверхности F₁, Вт / (м² -К);

t₁, t₂ - температуры поверхностей, между которыми проис­ходит теплообмен, °С;

Теплопередача через однослойную стенку. Коэф. Теплоперед. 37

Теплопередача - это процесс теплообмена между двумя сре­дами через разделяющую их стенку или через поверхность физического раздела между ними

Посредством теплопередачи осуще­ствляется теплообмен

• воздуха помещений с наружным воздухом через ограж­дающие конструкции зданий;

• в системах отопления;

• в теплообменных аппаратах.

Стационарная теплопроводность в плоской стенке Рассмотрим плоскую однослойную стенку толщиной 5, м, одна поверхность стенки имеет температуру t_CT1 = const, другая -t_CT2 = const, причем t_CT1 > t_CT2. Поверхностный тепловой поток через стенку q, Вт/м будет направлен от t_CT1 к t_CT2 .

q=- λ(dt/dx)=const ; t=-(qx/ λ)+C

Граничные условия:

• если х = 0, то t = t _ст1 и С = t _ст1;

если х = 5, то t = t _ст2 и С = t _ст1. где С - постоянная интегрирования на границе стенки

Тогда tст2=-(qx/ λ)+tст1 ; q=- λ/д (t _ст1- t _ст2) ; Rλ =д/ λ

где R λ - термическое сопротивление плоской однослойной стен­ки (слоя), м К/Вт.

В плоской однородной стен­ке при стационарной теплопроводности температура распределя­ется по линейному закону.

По­верхностный тепловой поток:

Q = qF Q - тепловой поток, Вт;

F - площадь поверхности стенки, м².

Теплопередача через многослойную стенку. Коэф. Теплоперед. 38

Многослойная конструкция здания. Считаем, что процесс теплопередачи стационарный (установившийся), то есть тепловой поток, передаваемый через конструкцию, постоянный.

Введем следующие обозначения:

• t_в к t_н - температуры по обе стороны ограждения

• t_CT1, t_CT2, t_CT3, t_CT4 - температуры поверхности конструк­ции ограждения, °С.

Примем t_в> t_н. Согласно условию стационарности процесса, имеем

qв =qλ1 = qλ2 =qλ3 = qн = q

коэф­фициент теплоотдачи α_рез =α _к +α _л.

• α_в - коэффициент тепловосприятия от внутреннего воздуха к внутренней поверхности ограждений

• α_н - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности ограждения к наружному воздуху

Теплопередачу через наружные ограждения здания можно представить тремя уравнения:

• от внутреннего воздуха к внутренней (горячей) поверхно­сти ограждения: qв =αв(tв-tст.1)

• ^{теплоотдача теплопроводностью внутри плоской стенки:}

qλ =λ1/δ1 (tст.1 -tст.2) + λ2/δ2 (tст.2 -tст.3) + λ3/δ3 (tст.3 -tст.4)

• от внешней (холодной) поверхности к наружному воздуху:

qн =αн(tст.4-tн)

К - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м –град):

К=1/Ro =1/ Rв +∑δi /λi + Rн