Количественные зависимости для расчета паропроницаемости.

По аналогии с формулой передачи тепла теплопроводностью через плоскую стенку в стационарных условиях, представленной в виде зависимости поверхностной плотности теплового потока (удельного)

q= , Вт/м²,

для удельного потока водяного пара, диффундирующего в стационарных условиях через плоскую однородную стенку (при отсутствии конденсации водяного пара в стенке), можно записать выражение:

g= , кг/(ч*м²) или

G=gF= F* , кг/ч,

где g – удельное количество (на единицу поверхности) диффундирующего пара, кг/(ч*м²);

G – поток диффундирующего пара, кг/ч;

- упругости (парциальные давления) водяного пара на внутренней и наружной поверхностях ограждения, Па;

- коэффициент паропроницаемости материала стенки, ;

- толщина стенки, м;

F – площадь поверхности стенки, через которую проходит поток пара, м².

Влажностный режим ограждения характеризуют коэффициентом паропроницаемости (или величиной сопротивления паропроницанию ). Коэффициент паропроницания зависит от физических свойств данного материала и отражает его способность проводить диффундирующий через него водяной пар. Он аналогичен коэффициенту теплопроводности. Коэффициент паропроницаемости определяет количесво водяного пара в граммах, который будет диффундировать в течение 1 ч. через 1 м² плоской стенки толщиной 1 м., сделанной из данного материала, при разности упругости водяного пара с одной и другой ее сторон, равной 1Па.

При диффузии водяного пара через слой материала последний оказывает сопротивление потоку пара, аналогичное сопротивлению теплового потока. Это сопротивление называется сопротивлением паропроницанию слоя и определяется по формулам:

для однослойного материала ,

а для нескольких последовательно расположенных однородных материальных слоев

_iп=R_1п+ R_2п+…+ R_n.п.

(I – слои стенки, n – количество слоев)

Для многослойных ограждающих конструкций полное сопротивление паропроницанию равно

,

где , …, R_nп– сопротивление паропроницанию отдельных слоев ограждения (определяется по предыдущей формуле);

, - сопротивления влагообмену у внутренней и наружной поверхности ограждения соответственно (аналогичны сопротивлениям теплоотдачи у поверхностей ограждения)

За какой-либо период времени количество диффундироемого пара составит G*z, кг/пер., где z – длительность периода ; ч, сут.

Для одного и того же материала коэффициент может изменяться в зависимости от температуры (при понижении температуры понижается) и влажности материала (при повышении влажности повышается).

Так как величина и значительно меньше сопротивления паропроницанию отдельных слоев, то для практических расчетов можно принимать следующие значения этих сопротивлений

(в мм рт.ст.*ч.* м²/г):

- у внутренней поверхности ограждения =0,2;

- у наружной поверхности ограждения =0,1.

или соответственно 26.7 и 13.33 кПа*ч*м²/кг.

Упругость водяного пара, диффундирующего через ограждение в его толще, будет понижаться от величины до величины , вследствие сопротивления паропроницанию ограждения. При этом в ограждении, состоящим из одного материала, падение упругости водяного пара идет по прямой линии. В слоистом ограждении линия падения упругости водяного пара будет ломаной, причем более интенсивное падение упругости будет в слоях, состоящих из малопроницаемых материалов, что аналогично при теплопереносе падению температуры в слоях, состоящих из различных теплопроводных материалов. Упругость водяного пара на границах слоев ограждения определяется по формуле

,

где – упругость любого n-го водяного пара на внутренней поверхности любого n-ого слоя ограждения;

– сумма сопротивлений паропроницанию первых слоев ограждения, считая от его внутренней поверхности, включая сопротивление влагообмена у внутренней поверхности R_в.п.