Теплообмен на поверхностях в помещении. Уравнение теплового баланса поверхностей. Радиационная температура помещения.

Отопительные устройства обычно имеют нагретые по­верхности, от которых теплота передается помещению (иск­лючение составляют воздушные системы отопления, в кото­рых теплота подается в помещение с нагретым воздухом). Поверхности наружных ограждений холодные и через них помещение теряет теплоту. Поэтому важной составляющей, формирующей тепловой режим помещения, является теп­лообмен на нагретой и охлажденной поверхностях.

Количество теплоты, которое воспринимает или отдает поверхность в результате сложного лучисто-конвективного теплообмена в помещении, равно количеству теплоты, кото­рое передается к поверхности или отводится от нее теплопро­водностью. Тепловой баланс на поверхности соблюдается в стационарных и нестационарных условиях.

Уравнение теплового баланса поверхности 1, имеющей температуру τ1 , в стационарных условиях записывают в виде

(2.5)

αЛ.1 – коэффициент лучистого теплообмена


 

С0 — коэффициент излучения абсолютно черного тела; εП.1-R— приведенный для теплообменивающихся поверхностей коэффициент относительного излучения; φ1-R— коэффициент облученности со стороны поверхности 1 в сторону остальных поверхностей, имеющих температуру tR; b1-R — температурный коэффициент; tR — радиа­ционная температура (осредненная температура всех обращенных в помещение поверхностей) помещения, определенная относительно поверхности 1,

 

φ1-i — коэффициент облученности с поверхности 1 на поверхность i, имеющую температуру τi; αk.i — коэффициент конвективного теплообмена

 

βк — численный коэффициент, равный в условиях помещения для вертикальных поверхностей 1,66; для горизонтальных поверх­ностей: при потоке теплоты сверху вниз — 1,16, при потоке теплоты снизу вверх—2,16; υв—общая подвижность воздуха в поме­щении; l — характерный размер поверхности; — теплоемкость потока воздуха, фильтрующегося через поверхность с интенсивно­стью j; с — массовая теплоемкость воздуха; k1´ — коэффициент теплопередачи от поверхности 1 до внешней среды с температурой tср.1. от которой или к которой идет поток теплоты через поверх­ность.

Для определения общего потока теплоты, проходящего через поверхность, q1 обычно пользуются общим коэффи­циентом теплообмена αВ.1 без разделения на лучистую и конвективную составляющие

Приравняв первые два слагаемых уравнения (2.5) к пра­вой части уравнения (2.9), получим

 

Если в помещении tП= tB= tR, то

(2.11)

 


 

Рис.2.3 Зависимость коэффициента теплообмена αВ для плоской нагретой поверхности, расположенной в помещении, от разности температуры на поверхности и помещения ∆t

1 – в плоскости пола, 2 – стены, 3 – потолка.

Зависимость αв по (2.11) от разности температуры τ-tП для плоских поверхностей, различно расположенных в помещении, приведена на рис. 2.3.

Проектирование отопления помещения прежде всего состоит в выборе обогревающего устройства, которое по характеру передачи теплоты помещению может быть:

лучистым — слабо нагретая сильно развитая плоская поверхность в виде панели, расположенная в плоскости одного из ограждений;

конвективным — подача в помещение подогретого воздуха или подогрев внутреннего воздуха сильно оребренными поверхностями отопительного устройства, расположенного в помещении.

Наиболее общим является решение отопления с исполь­зованием обогревающей поверхности. Дефицит (недостаток теплоты) ∆Qпом в тепловом балансе помещения в этом случае компенсируется теплоотдачей нагретой поверхности QП. Температурная обстановка в помещении при этом долж­на удовлетворять двум условиям комфортности. В резуль­тате расчет поверхности обогрева помещения состоит в ре­шении системы (2.12), в которую наряду с уравнениями теплового баланса помещения (а) и теплообмена на поверх­ности нагрева (б) входят уравнение и неравенство (в, г), определяющие требования двух условий комфортности:

AП при заданной температуре поверхности τп и других условиях, или температура по­верхности τп при заданной площади Ап, или варьируемые положение, форма, радиационные свойства нагревательной поверхности в помещении.

В уравнении теплообмена (б) составляющая лучистого теплообмена записана относительно разности температуры поверхности нагрева и осредненной температуры внутрен­ней поверхности теплотеряющих наружных ограждений ( τП—τн.0), поэтому

где индексы п—н.о относят все величины к условиям теплообмена между панелью (п) и наружным ограждением (н.о), а Фп-н.о яв­ляется коэффициентом полной облученности с нагретой поверхности панели на охлажденную поверхность наружных ограждений.

 

При воздушном (конвективном) отоплении дефицит в тепловом балансе ∆Q пом компенсируется подачей в поме­щение теплоты QВ с перегретым (относительно tв) воздухом

В (2.14) неизвестными могут быть температура tпр при­точного воздуха или количество воздуха L. В конечном итоге должна быть определена площадь оребрения поверхности обогревающего устройства в помещении или калориферной установки системы воздушного отопления.

 








Дата добавления: 2015-04-15; просмотров: 2810;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.005 сек.