|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы Это тепло будет изменять температуру слоя. К концу интервала времени д2 температура слоя материала толщиной , с объемной теплоемкостью ср изменится на величину AJ. При этом фДдгД,/ = -j- aj + cJa/j Аг. (V. 16) Уравнение (V.16) можно записать в конечных разностях, пользуясь обозначениями, принятыми в § П.1: = AJ+cJAJ (V.I7> И в дифференциальной форме: дг дх \ 1 дх Для стационарного температурного поля уравнение (V.18) имеет вид Л + - =0. (V.19) dx \ dx j dx Для устранения ряда трудностей математического решения дифференциальное уравнение стационарного температурного поля мнбго-слойного ограждения (рис. V.4, б) при фильтрации удобно записать, пользуясь масштабом термических сопротивлений (рис. V.4, в). Такое уравнение получим, умножив [подобно (И 1.1)1 оба слагаемых уравнения (V.19) на X, в виде: -Ьв/=0. (V.20) dR dR Анализ показывает, что условия тепловосприятия и теплоотдачи на поверхностях при фильтрации могут быть учтены эквивалентными слоями, как и при отсутствии воздухопроницания. Доказано [V 141, что такая замена точно соответствует условиям конвективного теплообмена. При наличии вдува или отсоса воздуха через поверхность теплопередача через пограничные слои воздуха подчиняется также уравнению (V.19). Решение этого уравнения применительно к пограничному слою воздуха как в режиме ламинарного, так и в режиме турбулентного теплообмена показало [ V.121, что движение воэ1-духа через поверхность изменяет коэффициент теплообмена. При вдуве воздуха через поверхность (например, при инфильтрации на внутренней поверхности ограждения) интенсивность теплообмена уменьшается, а при отсосе (на внутренней поверхности ограждения при эксфильтрации) увеличивается. Коэффициент конвективного теплообмена при наличии фильтрации «ф может быть достаточно надежно определен по упрощенной формуле аф«а±-, (V.21) где плюс - при отсосе и минус - при вдуве. Наличие кроме конвективного лучистого теплообмена на поверхности может быть учтено в расчете теплопередачи при фильтрации, так же как при обычных расчетах, введением суммарного коэффициента теплообмена или применением условной температуры среды {формула (П.32)1. Решение дифференциального уравнения для стационарного температурного поля при фильтрации. Решением уравнения (V.20) является функция /=Ci + Cj -(V.22) На поверхностях ограждения введены эквивалентные сопротивлениям теплообмена и R пористые слои. Постоянные интегрирования С\ и Са могут быть найдены из граничных условий: при R = О i = t; при R = Ro / = tg. В результате формула для определения / в произвольном сечении .Л принимает следующий вид: tt, + (t -У -L. (V.23) Формулу для определения теплового потока q в произвольном сечении ограждения получим, продифференцировав уравнение (V.23): --Гй-(в-У- {V.24) При эксфильтрации воздуха из помещения через ограждение в формулах {V.23) и {V.24) величина / берется со знаком минус. При отсутствии фильтрации / = О уравнение (V.23) превращается в неопределенность, раскрыв которую по правилу Лопиталя: lim - = lim ISEMEsiim. А , (V.25) ,-.0 /в«» 1 d(ciR„-\)ld, R„ получим известное уравнение стационарного температурного поля При инфильтрации, как это следует из (V.24), тепловой поток на внутренней поверхности ограждения оказывается наибольшим. По мере приближения к наружной поверхности q уменьшается. Такое явление возникает в результате рекуперации (частичного возврата) тепла на нагрев наружного воздуха, фильтрующегося через ограждение навстречу потоку тепла (часто это явление называют эконо-майзерныл! эффектом). Из уравнения (V.24) следует, что разность тепловых потоков на внутренней и наружной „ термических границах ограждения (с эквивалентными слоями) равна qB-q = Cg\{tg-Q. (V.27) Влияние потока фильтрующегося воздуха на трансмиссионный перенос тепла через ограждение удобно характеризовать коэффициентом норового охлаждения е, который равен отношению входящего в ограждение потока тепла при наличии фильтрации к тепловому потоку 9о при его отсутствии: е -1 (V.28) где X i= cJRo - относительный коэффициент фильтрационного теплообмена, характеризующий отношение тепловой емкости потока воздуха (cJ) к коэффициенту теплопередачи ограждения (К = l/o)- График зависимости -j коэффициента порового охлаждения е от х при инфильтрации и эксфильтрации приведен на рис. V.5. Из графика видно, что с уэели-чением инфильтрации коэффициент порового охлаждения резко возрастает и уже при значениях х> 4 теплопотери практически определяются только переносом тепла воздухом. При эксфильтрации при »< - 4 трансмиссионные теплопотери за счет разности наружной и внутренней температур практически отсутствуют. Таким образом, например, nph больших расходах инфильтрации воздуха через пористее ограждение потерь тепла фактически не будет, TaKv как трансмиссионное тепло почти целиком используется нанагрев наружного воздуха. В результате оказывается возможным использовать эффект порового нагрева для экономии тепла при вентиляции помеще1}ий. Расход тепла можно заметно сократить, если вместо обычного проветривания с подогревом наружного воздуха применять проветривание через наружное пористое ограждение. При обычной вентиляции расход тепла будет равен сумме потерь тепла через ограждения и затрат тепла на нагрев приточного наруж-  Рис. V.5. Относительные затраты тепла при различных фильтрационных режимах (коэффициенты порового охлаждения): I - инфильтрация через пористую стенку; 2 - эксфильтрация через пористую стенку; 3 - затраты тепла на трансмиссионные теплопотери и иа иагрев приточного вентиляционного воздуха; 4-.ватраты тепла на нагрев только приточного вентиляционного воздуха; 5 - трансмиссионные теплопотери; 6 - затраты тепла при сквозном проветривании помещения; / - уменьшение общих ватрат тепла при инфильтрации; - то же, при эксфильтрации 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 |