3. Расчет температуры на внутренней поверхности ограждения с теплопроводным включением

Встречаются конструкции, в которых ребра из теплопроводных включений (бетонные и железобетонные каркасы, железобетонные слоистые панели, связующие ряды в облегченной кирпичной кладке) полностью или частично прорезают малотеплопроводную толщу основной конструкции. В таких случаях может происходить местное понижение температуры на внутренней поверхности, приводящее к образованию конденсата.

На. рис. 5.5 рассмотрена конструкция одинаковой толщины δ, состоящая из нетеплопроводного материал (а), затем имеющая (б) теплопроводное включение толщиной а и, наконец, полностью (в) состоящая из теплопроводного материала. Температуры на внутренней поверхности соответственно обозначены через , и . Очевидно, что во втором случае при большой толщине (а >> δ) температура в средней части близка к .

Рис. 5.5 – Схема к расчету температуры на внутренней поверхности ограждения в месте теплопроводного включения

Для расчета температуры обычно пользуются показателем относительной избыточной температуры η, определяемой зависимостью

. (5.16)

Величина η показывает насколько от перепада ( - ) понизилась температура в середине температуропроводного включения, величина которой определяется зависимостью

. (5.13)

При несквозных включениях также имеет место снижение температуры на внутренней поверхности. Для основных вариантов таких включений можно использовать формулы (13) и (13а) [2]. Следует добавить, что на основании экспериментальных исследований установлено, что боковые грани включений имеют более низкую температуру и способствуют снижению . Величина η зависит от геометрической схемы и размеров включения, а также от способа расположения в основном материале конструкции.

4. Моделирование двумерного температурного поля

Существуют различные способы моделирования. Наиболее современным является численное моделирование с использованием персональной ЭВМ. Однако долгое время для оценки новых конструктивных решений и узлов использовался метод электроналогии. Суть его заключается в том, что процессы переноса тепла и процессы электропроводности дифференциальными уравнениями одного и того же вида.

Полная аналогия между тепловым потоком и потоком электричества , термическим и омическим сопротивлениями дает возможность быстро измерять приборами параметры электрического поля. Моделирование в таком случае ведется на электроинтеграторах. Схема для изучения температурного поля представлена на рис. 5.6.

Собирается электрическая цепь из электрических сопротивлений кратных термическим (R_к)и сопротивлениям у поверхностей (R_в и R_н), к токопроводящим шинам (ш₁, ш₂) которой подается разность потенциалов . С помощью гальванометра определяется разность потенциала ( ) между шиной и соответствующим узлом сетки.

Рис. 5.6 – Схема моделирования температурного поля

Из соотношения вычисляется значение температуры (t_n) в интересующем узле

. (5.17)

Этот способ часто используется в учебных целях для иллюстрации двумерного температурного поля.

Литература

1. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. - М.: Стройиздат,1982.

2. СНиП II-3-79**  Строительная теплотехника, Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстоя СССР, 1986. - 32с.

3. Тимофєєв М.В., Носаль А.М. Теплотехнічні розрахунки і конструювання зовнішніх огороджень. – Макіївка, ДонДАБА, 2003. - 53. стор.

4. Ильинский В.М. Строительная теплофизика. – М.: Высш. школа. – 1974.