4. Определение распределения температур в толщине ограждающей конструкции наружной стены производственного здания с течением времени

Исходные данные:

τ₁ = 1 ч; τ ₂ = 8 ч ;

t_B=15^oC ; t_pa6=120°С;

Определим температуры на границах слоев многослойной конструкции при: t_в = 20 °С, t_н = -26 °С.

Рисунок 4.1 – Изменение температуры в наружной стене

железобетон λ ₁ = 2,04Bt/(м ∙°C);

пеносиликат λ ₂ = 0,043Bt/(м ∙°C);

железобетон λ ₃ = 2,04Bt/(м ∙°C) .

Определяем термическое сопротивление каждого слоя материала:

- тяжелый бетон

(м² ∙ ºС)/Вт;

(м² ∙ ºС)/Вт.

Термическое сопротивление пенополистирольных плит R₂ находим из формулы:

где α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, выбираем по табл.5.4[1], α_в=8,7 Вт/(м²∙°С);

α_н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, выбираем по табл. 5.7[1], α_н=23 Вт/(м²∙°С);

– термическое сопротивление ограждающей конструкции

(м²∙°С)/Вт.

Отсюда следует что, термическое сопротивление слоя теплоизоляции будет:

;

(м²∙°С)/Вт.

Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляционного слоя:

м.

Рассчитаем общую толщину стены:

м.

Термическое сопротивление всей конструкции:

(м² ∙ ºС)/Вт.

Определим тепловой поток через трехслойную конструкцию при стационарном режиме работы:

Вт/м².

где t_в - температура внутреннего воздуха, °С;

t_н - температура наружного воздуха, °С .

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где t_x - температура в любой точке конструкции, °С ;

R_x - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t₁ и t_x,(м² ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

ºС;

ºС;

ºС.

Определим тепловой поток через трехслойную конструкцию при нестационарном режиме работы:

Вт/м²,

где t_в - температура внутреннего воздуха, °С;

t_н - температура наружного воздуха, °С.

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где t_x - температура в любой точке конструкции, °С ;

R_x - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t₁ и t_x, (м² ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

ºС;

ºС;

ºС.

Рисунок 4.2 – График зависимости , для стационарного режима работы

Рисунок 4.3 – График зависимости , для нестационарного режима работы

Вывод: Определили распределения температур в толщине ограждающей конструкции наружной стены производственного здания и построил графики зависимости для стационарного и нестационарного режима работы установки.

Определяя тепловой поток через трехслойную конструкцию при стационарном режиме работы Вт/м² , при нестационарном режиме работы Вт/м² . При стационарном режиме работы тепловой поток в 3,56 раза больше чем при нестационарном режиме, однако глубина промерзания при двух режимах одинакова и равна м.

5 Расчет потерь тепла тепловой установки

Исходные данные:

• Размеры – 10 x 6 x 7 м;

• Режим работы - τ ₁ = 1 ч; τ ₂ = 8 ч ;

• Температура - t_B=15^oC ; t_pa6=120 ^oC;

(м²∙°С)/Вт ; (м²∙°С)/Вт;

(м²∙°С)/Вт.

Рисунок 5.1 – Конструкционная схема тепловой установки

Рисунок 5.2 – График режима работы тепловой установки

Определяем потери тепла, тепловой установки при стационарном режиме. Расчет ведем по формуле:

.

Сведем вычисления в таблицу.

Таблица 5.1 – Потери тепла при стационарном режиме

Ограждение	Площадь F, м2	(tв-tн), °С	R0, (м2∙°С)/Вт	Q, Вт
Наружная стена I,II	70	41	2,2	950
Наружная стена III,IV	23	41	2,2	429
Крышка	60	41	3	755
Двери	19	41	0,39	1682

Вт.

Рассчитаем теплопотери через подземную часть сены. Для этого изобразим горизонтальную развертку подземной части тепловой установки, разделим на соответственные зоны по 2м.

Рисунок 5.3 – Развертка подземной части тепловой установки

Термическое сопротивление для первой зоны, полосы, то есть от поверхности пола расположенной на расстоянии до 2м:

(m² ∙ °С)/Вт.

Для второй зоны полосы т.е для следующих двух метров от наружной стены: (m ∙ °С)/Вт.

Для третьей зоны полосы расположенной на расстоянии от 4 м до 6м в глубину помещения от наружной стены: (m² ∙ °С)/Вт.

Для четвертой зоны полосы: (m²∙ °С)/Вт

Потери тепла через подземную часть определяем по формуле:

,

где F – площадь зоны, м²;

R – термическое сопротивление зоны, (m² ∙ °С)/Вт.

м²;

м²;

м²;

Вт.

Произведем расчет при нестационарном режиме, когда установка включается:

Вт.

Потери тепла через надземную часть установки за первый период:

,

где – коэффициент теплопередачи, (м²∙°С)/Вт;

F – площадь наружных стен установки , м²;

- изменение температуры за первый период работы , °С;

– продолжительность работы , ч.

кДж.

Потери тепла через надземную часть установки за второй период:

кДж.

Полные потери тепла за первый период работы тепловой установки составит:

кДж.

Полные потери тепла за второй период работы тепловой установки составляют:

кДж.

Общие потери тепла тепловой установки за полное время её работы:

Q = Q_l+Q₂=17168 +252118 = 269286 кДж.

Вывод: При данных габаритных размерах и изменении температуры тепловой установки потери тепла за полное время работы составляют 269286 кДж.