|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы Движение воздуха в режиме свободной конвекции около нагретых или охлажденных горизонтальных поверхностей происходит иначе, чем около вертикальных. Если горячая поверхность обращена вверх или холодная вниз, то движение воздуха около них происходит, как это показано на рис. 1.20, а. При больших размерах поверхности воздух может подводиться к ее средней части только по нормали. Возникает так называемый «сахара-эффект», при котором воздух опускается к поверхности по границам своеобразных шестигранников и, нагревшись, поднимается в центрах этих шестигранников. К границам поверхности воздух подтекает из объ- JJi- ".... „, ема беспрепятственно. За счет ос- ШШШШтШШШШШШ ложненного подвода воздуха к центральной части при увеличении размеров горизонтальной поверхности средний коэффициент конвективного теплообмена уменьшается. Для нагретой горизонтальной поверхности, обращенной вниз, или холодной, обращенной вверх, движение воздуха показано на рис. 1.20,6. Интенсивности движения воздуха и теплообмена в этом случае незначительные. Здесь, так же как и в первом случае, с увеличением площади осложняется подвод воздуха и средний коэффициент конвективного теплообмена уменьшается. В одном из экспериментов, например, было установлено [5], что при ширине нагретых полос потолочного лучистого отопления менее 1 м коэффициент Ок = 1.52 Вт/(м • К) [(1,3 ккал/(м • ч °С)], а при большей ширине он равен лишь 0,46 Вт/(м2 . К) [0,4 ккал/(м • ч • °С)]. Во всех приведенных в параграфе формулах за определяющую принимают обычно среднюю температуру воздуха и поверхности. Если она заметно отличается от 20°С, то численные коэффициенты во всех конечных формулах следует пересчитать с учетом данных, приведенных на рис. 1.18. При небольших изменениях определяющей температуры численные значения коэффициентов меняются незначительно (при повышении температуры на 10°С численный коэффициент в формуле (1.64) уменьшается примерно на 1%, а при понижении, наоборот, увеличивается приблизительно на такую же величину). Рис. 1.20. Движение воздуха при свободной конвекции около горизонтальной нагретой поверхности, обращенной нагретой стороной вверх (а) и вниз (б) § 1.7. ОСОБЕННОСТИ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ НА ПОВЕРХНОСТЯХ В ПОМЕЩЕНИИ В отличие от свободной конвекции явления конвективного теплообмена в ограниченном объеме помещения, вызванные также только естественными силами, будем называть естественной конвекцией. Основные закономерности и уравнения свободного конвективного теплообмена, изложенные в предыдущем параграфе, являются результатом экспериментов и теоретических выводов, справедливых для идеальных условий. Опытные исследования проводились в нестесненном пространстве на небольших, тщательно отшлифованных плитах из цветного металла с небольшой излучательной способностью; в условиях опытов исключались побочные явления, усиливающие или тормозящие развитие процесса конвективного теплообмена. В реальных условиях помещения возможно нарушение идеальной картины свободного конвективного теплообмена "вследствие воздействия таких факторов, как замкнутый и ограниченный объем, наличие нескольких холодных и нагретых теплообменивающихся поверхностей и пр. Для выявления специфических особенностей естественного теплообмена в помещении на кафедре «Отопление и вентиляция» МИСИ построена специальная, хорошо оснащенная измерительными приборами камера, размеры которой близки к размерам реальных помещений. Все ее поверхности собраны из специальнВгх коробчатых элементов; каждый элемент может находиться при определенной температуре. В камере могут устойчиво поддерживаться произвольные температурные условия. Аспирант Д. Рат* провел серию экспериментов по выявлению условий конвективного теплообмена на вертикальных нагретых поверхностях, различно размещенных в камере. Экспериментами было установлено определенное своеобразие Кйнвекции в помещении Это своеобразие объясняется влиянием пола и потолка, относительным распо ложением охлажденных и нагретых пс верхностей, влиянием лучисто1;-о тепле обмена, а также неравномерностью pai пределения температуры в плане и г высоте помещения. Рассмотрение данных о тепловом р жиме пограничного слоя, полученш в эксперименте, показывает, что v чественно и количественно картина < Потолок  Рис 1.21. Качественное сопоставление локальных значений коэффициентов конвективного теплообмена на вертикальной нагретой поверхности, расположенной: / - свободно (свободная конвекция); 2-в ограниченном объеме помещения (естественная конвекция); / - зова ламинарного теплообмена; - то же. турбулентного, / - зона торможения * Рат Д. Лучисто-конвективный теп обмен в помещении при панельно-лучис отоплении Диссертация, МИСИ, 1969.  о 1,0 2,0 3,0 i,0 5,0 6,0 7,0 8,0 Цв ЩО Рис. 1.22. Естественная конвекция на нагретой перегородочной панели, расположенной по всей высоте помещения: I - внжняя граница аоны торможения; i - верхння граннаа Данинарной воиы 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 |