|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы 1 м длины щели. Воздух в прослойку поступает с температурой 4 (в общем случае отличной от 4 и /в) и, проходя через нее, изменяет свою температуру. На некотором расстоянии /„р поток воздуха приобретает некоторую неизменную температуру /в-п. зависящую от условий  Рис. 111.34. к выводу уравнения теплопередачи через ограждение с вентилируемой воздушной прослойкой передачи тепла через ограждение и не связанную с его начальной температурой. Задача состоит в определении температуры воздуха t в произвольном сечении прослойки и в определении теплопередачи через такую конструкцию. Приступая к решению задачи, определим температуру в-п ho формуле (П1.4) в виде *в - *н Кв + Кн (1П.95) (III.96) Ка КвКн При определении Кв и Кн учитывают только конвективные составляющие теплообмена на поверхностях прослойки, т. е. Кв = Ка = 1 Св + 1/«„ (III.97) где К в и Кн - коэффициенты теплопередачи внутренней и наружной частей ограждения от поверхностей воздушной прослойки; Or - коэффициент конвективного теплообмена одной поверхности с воздухом, движущимся в прослойке со скоростью V. Конвективный теплообмен в канале может быть рассчитан по следующим зависимостям. Для ламинарного режима движения (Re<! 2-10) в канале, основываясь на рекомендациях М. А. Михеева [9], примем зависимость N„ = ,.4(Ref)»-p.-(L)«, ,„..98, где, кроме общепринятых обозначений, отношение Рг/Ргст учитывает зависимость физических свойств от температуры и направления теплового потока (Ргст определяется при температуре поверхности стенки канала). По уравнению (И 1.98) среднее значение коэффициента конвективного теплообмена для воздуха по длине прослойки равно а„ = (0,896 + 1,51 • 10-=) ("Р"" г а„ = (0,77 -f 1,3 . 10-"/) (Р°° в, (П1.99) £(0,5 где V - скорость, м/с; At - разность температур воздуха и поверхности воздушной прослойки; / - средняя из этих температур; d - эквивалентный диаметр, равный 4F/P {F - площадь и Р - периметр канала). Для прослойки (щелевого канала) d равен двойной ширине щели d = 2b. (III. 100) Значения е в зависимости от l/d следующие: lid ... \ 2 5 10 15 20 30 40 50 и более е . . . . 1,9 1,7 1,44 1,28 1,18 1,13 1,05 1,02 1,0 Для каналов весьма большой длины lld> 0,067 RePr- величина Nu становится практически постоянной Nu = 4 (Рг/Рг,/\ (111.101) В воздушной прослойке ограждения, когда для воздуха Рг « л? Ргст, Nu = 4, а ан при t = 0°С равно д4Хвозд 4.0.0244 pf-i ц о,086ГЧ (Ш.102) Для турбулентной области течения (Re> 2-10*) в каналах по [9] имеем • Nu = 0,021Re°W* (Pr/PrJ. (III. 103) в начале канала Е, принимает значения до 1,65 и далее уменьшается и при lld> 50 становится равным единице. Для воздуха соотношение (111.теЗ) упрощается и при Рг =0,71 и Рг/Ргст » 1 принимает вид: Nu = 0,018Re. (111.104) Среднее значение Он для воздуха при /в = 0° С равно 0,018.0,0244 0,8 -0,2 0,8 -0,2 оло°8-°2 а„ = -:-:- V d =3,5Ь d а„ = 3,02у d (13,28 • 10-«) (111.105) В технических расчетах изменениями конвективного теплообмена на участке стабилизации (в начале прослойки) в этом режиме можно пренебречь. Рассмотрим изменение теплопередачи по длине прослойки, относя все величины к ее ширине в 1 м. В произвольном сечении х уравнение теплового баланса воздуха в воздушной прослойке в пределах элемента dx (см. рис. 111.34) можно представить в виде dq, + dQdQ,. (111.106) Величина dQi (тепло, передаваемое через внутреннюю часть ограждения) равна dQ=KAtg-t)dx. (111.107) Через верхнюю часть конструкции передается dQi, равное dQ = KA(H-t)dx. (111.108) Суммарное количество тепла затрачивается на нагрев воздуха, который на длине dx меняет свою температуру на dt при изменении теплосодержания на dQ: dQs = cJdt. (111.109) Сумму потоков тепла через верхнюю и нижнюю части ограждения к воздуху в прослойке с учетом формулы (111.95) можно записать в виде dQ, - dQ, = (/Св + /Ся) (в.п -О dx. (II1.110) Дифференциальное уравнение (111.106) после подстановки (111.109) и (111.110) получим в виде (Хв + /Ся) (t.n-t) dx = cjdt. (111.111) Решение этого уравнения после разделения переменных и интегрирования от to до и от О до х: dx = 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 |