Исследование изменения теплового режима наружных ограждений в зимний период в условиях резкого потепления
Влияние резкого увеличения температуры на тепловой режим наружных ограждающих конструкций. Оценка теплопроводности стены из кирпичной кладки. Алгоритм исследования плотности теплового потока через ограждение при нестационарных температурных условиях.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 12.01.2018 |
Размер файла | 64,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону
Исследование изменения теплового режима наружных ограждений в зимний период в условиях резкого потепления
И.Н. Фурсова
Аннотация
Для региона Юга России характерны скачкообразные изменения температуры в зимний период. В нормативной литературе рассматривается преимущественно стационарный тепловой режим. Не достаточно исследовано как будет влиять на тепловой режим наружных ограждающих конструкций резкое увеличение наружной температуры. В статье рассматривается динамическое изменение распределения температур наружных ограждающих конструкций для условий резкого потепления в зимний период на примере ограждающих конструкций, выполненных из различных материалов.
Ключевые слова: нестационарный тепловой режим, наружная ограждающая конструкция, распределение температур, зимние условия.
Для региона Юга России характерны скачкообразные изменения температуры в зимний период. В нормативной литературе рассматривается преимущественно стационарный тепловой режим. Не достаточно исследовано как будет влиять на тепловой режим наружных ограждающих конструкций резкое увеличение наружной температуры [1,2]. В статье рассматривается динамическое изменение распределения температур наружных ограждающих конструкций для условий резкого потепления в зимний период на примере ограждающих конструкций, выполненных из различных материалов.
Уравнение теплопроводности, описывает изменение температурных полей с течением времени для одномерного случая [3]:
Используя метод конечных разностей, можно заменить дифференциал конечными приращениями:
- коэффициент температуропроводности определяется:
Определить температуры на поверхности можно из условия теплового баланса, сумма теплоты от поверхности уходящей и приходящей равны нулю:
Тогда для температуры внутренней поверхности [4]:
Поведем численный эксперимент, воспользовавшись методом конечных разностей для решения уравнения теплопроводности [5]. С помочью численного эксперимента выполнила два расчета.
Расчет 1. Принимаем, что до момента скачкообразного повышения конструкция находилась в стационарных условиях с температурой наружного воздуха равной среднемесячной самого холодного месяца. В момент повышения она увеличилась до .
На приведенном рисунке видно, что внутри стены с течением времени образуется область с температурами ниже температуры наружного воздуха. Минимум температур с течением времени сглаживается и смещается в сторону внутренней поверхности ограждения.
Расчет 2. Принимаем, что до момента скачкообразного повышения конструкция находилась в стационарных условиях с температурой наружного воздуха равной среднемесячной самого холодного месяца. В момент повышения она увеличилась до .
Результаты расчетов представлены на рис. 1,2 для наружной стены, выполненной из кирпичной кладки. На рисунках представлено изменение распределения температуры внутри однослойной ограждающей конструкции, выполненной из кирпичной кладки.
Рис.1 Распределение температур в стене из кирпичной кладки для расчета 1 (через 2, 6, 12, 24 часа)
Рис.2 Распределение температур в стене из кирпичной кладки для расчета 2 (через 2, 6, 12, 24 часа)
По результатам, представленным в таблице видно, что продолжительность существования в конструкции зоны с температурой ниже температуры наружной поверхности зависит от теплофизических свойств материалов наружной стены.
Происходящий процесс возник из-за влияния массивности на максимальный тепловой поток [6,7], полученные результаты согласуются с работами [8,9,10].
Таблица 1 Тепловой поток в ограждающей конструкции от наружной поверхности
№ п/п |
Материал |
Плотность, кг/м3 |
Продолжительность теплового потока от наружной поверхности, час |
Относительная продолжительность, % |
||
Расчет 1 |
Расчет 2 |
|||||
1. |
Кирпич |
1800 |
52 |
16 |
100 |
|
2. |
Газобетон |
400 |
26 |
8 |
50 |
|
3. |
Керамзитобетон |
800 |
11 |
3 |
20 |
Одновременное существование тепловых потоков в стене от внутренней и наружной поверхностей навстречу друг другу увеличивает скорость прогрева стены и переход в стационарный тепловой режим. При этом может приводить к движению водяного пара от обеих поверхностей внутрь стены, что может резко увеличить количество влаги в конструкции и негативно повлиять на эксплуатационные свойства ограждения. Исследование, посвященное изменения влажностного режима наружного ограждения в условиях резкого потепления в зимний период, необходимо для анализа изменения количества влаги способной сконденсироваться.
ограждение кирпичный теплопроводность наружный
Литература
1. Руденко Н.Н., Фурсова И.Н. Влияние нестационарных тепловых условий на определение термического сопротивления ограждения // Инженерный вестник Дона, 2013, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2079/.
2. Фурсова И.Н., Капралов А.А. Алгоритм исследования плотности теплового потока через ограждение при нестационарных тепловых условиях // Материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2013». - Ростов н/Д: РГСУ, 2013. С.87-88.
3. Богословский В.Н. Строительная теплофизика / В.Н. Богословский. -М.: «Высшая школа», 1970. -348 с.
4. Фурсова И.Н., Терезников Ю.А. Исследование влияния температуры внутреннего воздуха на распределение температуры поверхности тёплого пола // Инженерный вестник Дона, 2013, № 2 (часть 2) URL: ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1700/.
5. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. М.: Гос. изд. физ.-мат. лит., 1963. 400 с.
6. Руденко Н.Н., Волошановская И.Н. Влияние массивности на максимальный тепловой поток. Материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2001».-Ростов н/Д: РГСУ, 2001. - 84-87 с.
7. Дьяченко А.С., Руденко Н.Н Исследование и моделирование динамики потерь тепла // Инженерный вестник Дона, 2017, № 2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2017/4105/.
8. Ulgen K. Experimental and theoretical investigation of effects of wall's thermo physical properties on time lag and decrement factor // Energy and Buildings. 2002. №34. pp. 273-278.
9. Asan H., Sancaktar Y.S. Effects of wall's thermophysical properties on time lag and decrement factor // Energy and Buildings. 1998. №28, pp. 159-166
10. Asan H. Numerical computation of time lags and decrement factors for different building materials // Building and Environment. 2006 №41. pp. 615-620.
References
1. N.N. Rudenko, I.N. Fursova. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №4. URL:ivdon.ru/uploads/article/pdf/R_84_Rudenko.pdf_2079.pdf
2. I.N. Fursova, A.A. Kapralov Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Stroitel'stvo-2013». Rostov n/D. RGSU, 2013. 88 p.
3. V.N. Bogoslovskij. Teplovoj rezhim zdanija [Thermal conditions of the building]. M.: Strojizdat, 1979. 248 p.
4. I.N. Fursova, J.A. Tereznikov Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, № 2 (часть 2). URL: ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1700
5. B.P Demidovich., I.A Maron., E.Z. Shuvalova. Chislennye metody analiza [Numerical methods of analysis]. M.: Gos. izd. Fiz.-mat. lit., 1963. 400 с.
6. Rudenko N.N., Voloshanovskaya I.N., Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Stroitel'stvo-2001». Rostov n/D. RGSU, 2001. 87 p.
7. A.S. Djachenko, А.С, N.N. Rudenko Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, № 2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2017/4105
8. Ulgen K. Energy and Buildings. 2002. №34. pp. 273-278.
9. Asan H., Sancaktar Y.S. Energy and Buildings. 1998. №28, pp. 159-166
10. Asan H. Building and Environment. 2006 №41. pp. 615-620.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение основных параметров процесса сжигания топлива при заданных температурных условиях печи. Режим сжигания, состав и объем продуктов сгорания. Методика и этапы конструирования ограждений печи. Расчет теплового баланса, сожигательного устройства.
курсовая работа [213,9 K], добавлен 22.10.2012Тепловой поток, проходящий через ограждение. Сопротивления тепловосприятию и теплоотдаче. Плотность теплового потока. Термическое сопротивление ограждения. Распределение температур по сопротивлениям. Нормирование сопротивления теплопередаче ограждений.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 23.01.2012Определение условий эксплуатации наружных ограждений. Уравнение теплового баланса здания. Тепловые потери через ограждающие конструкции. Расчет теплоты, необходимой для нагрева инфильтрующего воздуха. Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца.
курсовая работа [911,6 K], добавлен 24.12.2014Исследование распределения температуры в стенке и плотности теплового потока. Дифференциальное уравнение теплопроводности в цилиндрической системе координат. Определение максимальных тепловых потерь. Вычисление критического диаметра тепловой изоляции.
презентация [706,5 K], добавлен 15.03.2014Определение расхода охладителя для стационарного режима работы системы и расчет температуры поверхностей стенки со стороны газа и жидкости. Расчет линейной плотности теплового потока, сопротивления теплопроводности, характеристик системы теплоотвода.
курсовая работа [235,2 K], добавлен 02.10.2011Механизм процесса теплоотдачи при кипении воды. Зависимость теплового потока от температурного напора (кривая кипения). Описание устройства измерительного участка. Измерение теплового потока и температурного напора. Источники погрешностей эксперимента.
лабораторная работа [163,2 K], добавлен 01.12.2011Определение теплопродукции и радиационно-конвективной теплопотери. Расчет теплового потока со всей поверхности тела человека. Топография плотности теплового потока при ходьбе человека в состоянии комфорта. Затраты тепла на нагревание вдыхаемого воздуха.
презентация [350,7 K], добавлен 31.10.2013Определение линейного теплового потока методом последовательных приближений. Определение температуры стенки со стороны воды и температуры между слоями. График изменения температуры при теплопередаче. Число Рейнольдса и Нусельта для газов и воды.
контрольная работа [397,9 K], добавлен 18.03.2013Исследование свойств теплопроводности как физического процесса переноса тепловой энергии структурными частицами вещества в процесс их теплового движения. Общая характеристика основных видов переноса тепла. Расчет теплопроводности через плоскую стенку.
реферат [19,8 K], добавлен 24.01.2012Определение сопротивлений теплопередачи наружных ограждающих конструкций. Выбор расчетных параметров теплоносителя. Расчёт циркуляционного напора в системе водяного отопления, площади отопительных приборов. Автоматизация индивидуального теплового пункта.
дипломная работа [264,3 K], добавлен 20.03.2017Теплотехнический расчет наружных стен, чердачного перекрытия, покрытия над подвалом. Сопротивление теплопередаче наружных дверей, заполнений световых проемов. Расчет теплопотерь помещения, затраты на нагрев инфильтрующегося воздуха. Система вентиляции.
курсовая работа [212,1 K], добавлен 07.08.2013Исследование тепловых явлений, влияющих на установление температурного режима в квартире. Обзор способов теплообмена: теплопроводности, конвекции и излучения. Анализ влияния толщины стекла на скорость теплообмена. Источники тепла в современных квартирах.
презентация [2,9 M], добавлен 13.02.2013Содержание закона Фурье. Расчет коэффициентов теплопроводности для металлов, неметаллов, жидкостей. Причины зависимости теплопроводности от влажности материала и направления теплового потока. Определение коэффициента теплопередачи ограждающей конструкции.
контрольная работа [161,2 K], добавлен 22.01.2012Климатические характеристики района строительства. Расчетные параметры и показатели воздуха в помещениях. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций здания. Определение тепловой мощности системы отопления, вычисление необходимых затрат.
курсовая работа [567,1 K], добавлен 21.06.2014Расчет теплового режима блока в герметичном корпусе с внутренним перемешиванием. Средняя скорость перемешивания воздуха в блоке. Коэффициенты, зависящие от атмосферного давления окружающей среды. Определение перегрева нагретой зоны и удельной мощности.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 26.02.2015Выбор температуры уходящих газов и коэффициента избытка воздуха. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания, а также энтальпии воздуха. Тепловой баланс теплового котла. Расчет теплообменов в топке, в газоходе парового котла. Тепловой расчет экономайзера.
курсовая работа [242,4 K], добавлен 21.10.2014Проверка теплозащитных свойств наружных ограждений. Проверка на отсутствие конденсации на внутренней поверхности наружных стен. Расчет тепла на нагрев воздуха, поступающего инфильтрацией. Определение диаметров трубопроводов. Термическое сопротивление.
курсовая работа [141,0 K], добавлен 22.01.2014Величина коэффициента и единица измерения теплопроводности. Расчет теплоотдачи у наружной поверхности ограждения. Сущность теплового излучения. Удельная теплоёмкость материала, её зависимость от влажности. Связь теплопроводности и плотности материала.
контрольная работа [35,3 K], добавлен 22.01.2012Происхождение и общая структура геомагнитного поля. Воздействие потока солнечной плазмы на магнитосферу Земли. Влияние резкого изменения внешнего магнитного поля при магнитной буре или активной геомагнитной зоне на самочувствие и здоровье человека.
реферат [718,1 K], добавлен 04.08.2014Зависимость от температуры величины теплового эффекта и изменения энтропии. Термодинамический анализ реакций. Оценка среднего значения теплового эффекта в интервале температур. Расчет количества фаз, независимых компонентов и числа степеней свободы.
контрольная работа [544,2 K], добавлен 02.02.2012