6.2. Прерывистые поступления лучистой и конвективной теплоты

Изменения теплопоступлений любой сложности можно представить в виде ряда прерывистых поступлений, пользуясь методом наложения. Рассмотрение и решение задачи для прерывистых поступлений позволяет определить тепловой режим помещения при любых изменениях подачи теплоты во времени.

Прерывистой называют периодическую подачу теплоты (рис. 6.1, а), когда в течение части периода , в продолжении m, ч, поступление теплоты поддерживается на постоянном уровне Q_п и полностью прерывается на остальную его часть 1 - . Прерывистая подача теплоты может быть математически представлена в форме ряда Фурье - суммы гармоник, имеющих разные амплитуды и периоды. Для ряда в целом, как и для слагаемых гармоник, справедливы общие закономерности процесса. Это обстоятельство позволило получить общее решение, которое можно использовать в инженерном методе.

При расчете теплоустойчивости помещения необходимо определить (рис. 6.1, б) отклонения температуры воздуха Dt_в.П и поверхностей Dt_ос.П от их средних за период значений при прерывистых поступлениях (обозначено "П"). Отклонения температуры поверхностей в помещении при прерывистой подаче Q_П лучистой или конвективной теплоты равны:

Dt_ос.П = . (6.11)

Коэффициент прерывистости W в формуле (6.11) зависит от и момента времени z/Т, для которого определяется величина Dt_ос (рис. 6.2). Максимальное повышение температуры t_ос.П относительно среднего значения соответствует моменту времени окончания подачи теплоты (рис. 6.1, б). Принимаем величину за амплитуду колебания температуры поверхностей в режиме прерывистых поступлений:

= , (6.12)

где W^макс - максимальное значение коэффициента прерывистости, значения которого даны в таблице 6.2.

Т а б л и ц а 6.2

Значения W^макс = f

Wмакс	0	0,73	0,84	0,84	0,76	0,63	0,45	0,24	0
m/Т	0	1/8	1/4	3/8	1/2	5/8	3/4	7/8	1

Полный перепад температуры поверхностей в перерыве между теплопоступлениями:

- = Q_П , (6.13)

где W^мин - минимальное значение коэффициента прерывистости.

При поступлении только лучистой теплоты изменения t_в.П равны по величине t_ос.П (6.11), (6.12) и (6.13) и совпадают во времени. Время максимального значения температур совпадает с моментом окончания прерывистой подачи.

Рис. 6.1. Изменения температуры воздуха (б) и температуры внутренней поверхности (в) ограждения под влиянием прерывистых поступлений теплоты (а)

Рис. 6.2. Зависимость коэффициента прерывистости W от относительной продолжительности периода m/Т

При прерывистом притоке конвективной теплоты Q_П.к величина Dt_в отличается от Dt_ос и равна:

Dt_в.П.к = Dt_ос.П.к + . (6.14)

Максимальное превышение температуры воздуха над средним значением обозначим . Величина этой амплитуды равна:

= + . (6.15)

Полный перепад температуры воздуха за перерыв между поступлениями от максимального до минимального значений равен:

- = Q_П.к . (6.16)

Поступления лучистой теплоты прямой солнечной радиации непосредственно в помещение близки к прерывистым поступлениям.

Для получения температурного режима помещения при совместном действии прерывистых поступлений теплоты необходимо для каждой составляющей отдельно рассчитать соответствующие температурные изменения с последующим их сложением в отдельные моменты времени.