Лекция №6 лучистый теплообмен. Понятие сложного теплообмена. Термическое сопротивление ограждающих конструкций здани

Введение.

Теплообмен излучением может происходить между телами находящимися на большом расстоянии друг от друга, например, излучение Солнца на Землю.

В технике теплообмен излучением имеет место в котлах, в системах отопления зданий, в сушильных агрегатах. При высоких температурах теплообмен излучением преобладает над остальными видами теплообмена и имеет в связи с этим большое значение. Лучистая энергия, выпускаемая на какое-либо тело, в зависимости от его физических свойств, формы и состояния поверхности частично поглощается этим телом и переходит в тепловую (а иногда в другие формы энергии), а остальная часть отражается и частично проходит через него.

В зависимости от свойств тела эти коэффициенты могут изменяться от нуля до единицы.

Если A=1, то тело полностью поглощает все падающие на него лучи и называется абсолютно чёрным. Если R=1, тело полностью отражает лучи. При D=1 тело называют диатермичным, например, воздух.

Основные законы лучистого теплообмена.

В 1879 г. И. Стефан экспериментально, а Больцман в 1881 г. теоретически установили связь между излучательной способностью абсолютно чёрного тела и температурой.

,

коэффициент излучения абсолютно чёрного тела равен 5,68 (Вт/).

ЗАКОН ЛАМБЕРТА.

Максимальное излучение с единицы поверхности происходит по нормали к поверхности. Математическое выражение закона имеет вид:

- количество энергии излучаемое с единицы поверхности по направлению φ к нормали.

ЗАКОН КИРХГОФА.

Отношение излучательной способности тела к его поглощательной способности для всех тел одинаково и равно излучательной способности абсолютно чёрного тела при той же температуре.

Так как поглощательная способность тела численно равна его степени черноты.

Термическое сопротивление наружных ограждений зданий.

При проектировании отопления здания уделяется большое внимание конструкции наружных ограждений и оценке их термического сопротивления. Важно создать в помещении требуемый микроклимат, т.е. те санитарно-гигиенические условия, которые необходимы человеку для пребывания в помещениях, а с другой стороны важна экономичность конструкций здания. Применительно к наружному ограждению здания можно написать:

,

R- сопротивление тепловосприятию внутренних поверхностей;

- сопротивление всех материальных слоёв;

- суммарное тепловое сопротивление воздушных прослоек;

- сопротивление теплоотдачи наружной поверхности.

Термическое сопротивление наружных ограждений отапливаемых зданий не должно быть менее требуемого термического сопротивления, определяемого с учётом санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к помещениям, по формуле:

где расчётная температура внутри помещения по СНиП,у;

расчётная температура наружного воздуха, выбираемая в зависимости от массивности конструкции ограждения: для массивных –средняя температура наиболее холодной пятидневки, для “лёгких” ограждений – наиболее холодные сутки, для ограждений “средней” массивности – выбирается температура равная средней из температур для “массивных” и “лёгких” ограждений. Для перекрытий над подвалом и подпольями – выбирается температура равная средней температуре наиболее холодной пятидневки независимо от массивности перекрытия;

величина нормируемого температурного перепада между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения;

n- коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху.

Массивность определяется по величине тепловой инерции D:

D≥7 массивное ограждение;

4≤D≤7 средняя массивность;

D≤4 лёгкая массивность.

Для определения массивности можно воспользоваться выражением:

тепловое сопротивление слоя;

коэффициент теплоусвоения материала;

z- период колебаний теплового потока;

Разумеется, на внутренней поверхности ограждений надо избегать точки росы:

температура точки росы.