|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы сопряженных потоков и сил. Поток пропорционален силе, которая определяется градиентом термодинамического потенциала. В рассматриваемом случае выбор потока обусловлен задачей расчета переноса влаги. Силой, сопряженной с потоком влаги, является градиент потенциала влажностиув, так как только этот термодинамический потенциал в уравнении состояния влажного материала (П.32) непосредственно связан с изменением массы влаги. Процесс влагопроводности в толще материала определяют уравнением поля потенциала влажности. Оно может быть получено на основе закона сохранения массы вещества из рассмотрения баланса влаги в элементарном объеме материала. Для одномерного поля имеем (11.35) где ро - объемная масса абсолютно сухого материала, кг/м. Изменение потенциала влажности зависит от температуры. В свою очередь при перемещении влаги, связанном с переносом тепла, изменяется температура. Процессы тепло- и влагообмена в толще материала взаимосвязаны, поэтому в общем случае для расчета влажностного и теплового режимов требуется рассмотрение системы из уравнения теплопроводности, осложненного наличием дополнительных источников тепла, и уравнения влагопроводности. Такой расчет оказывается весьма сложным. Учитывая отмеченную выше специфику тепловлажностного режима ограждений, его расчет может быть выполнен проще. Температурное поле рассчитывают отдельно, учитывая влажностное состояние ограждения только при выборе тепловых характеристик процесса. Влагопередачу с учетом влияния температурного поля рассчитывают по (П.35). Уравнение (П.35) удобно для расчетов режима ограждений. В нем отсутствует член, учитывающий перенос влаги только под действием температуры, как это имеет место в уравнении теории тер-мовлагопроводности [23]. Влияние температурного поля учитывается в значениях потенциала влажности и характеристик ц я к процесса влагопроводности. Граничные условия для расчета влагопередачи по (П.35) следующие. На поверхности ограждения происходит влагообмен с воздухом. Для определения этого граничного условия необходимо знать потенциал влажности воздуха вв. Зависимость 0в от температуры h и относительной влажности фв воздуха (рис. II.5) аналогична такой же зависимости для других влажных тел. Она может быть получена изотерм сорбции фильтровальной бумаги, которые дают зависимость f/ф.б (фв. t) и шкалы в(/ф.б, О, приведенной на рис. II.4. Граничное условие влагообмена поверхности ограждения с воздухом (условие III рода) имеет вид Ре(вив-в)-=~> графически перестроением где 61 пов (11.36) - соответст-
Рис. II.5. Зависимость между относительной влажностью воздуха фв и его потенциалом влажности вв и температурой венно потенциал влажности и градиент потенциала влажности в материале на поверхности конструкции; Ов - потенциал влажности воздуха; Ре - коэффициент влагообмена, кг/(м2.ч-В). * Коэффициент зависит от потенциала влажности, температуры поверхности ограждения и воздуха, а также от подвижности последнего. Для условий естественной конвекции р0 ;::;2,з.10~ A Ae/ (11.37) где и А0соответственно разность температуры и разность потенциала влажности воздуха и поверхности ограждения. Формула (11.37) выведена на основе экспериментальных данных влагообмена на вертикальной поверхности при конденсации водяных паров с использованием приближенной зависимости между разностью упругости водяных паров и разностью потенциалов влажности. В многослойных ограждениях на стыке слоев потенциалы влажности материалов равны. Это важное следствие теории потенциала влажности. Кроме того, на стыке слоев равны потоки влаги, поэтому граничное условие на стыке слоев при соприкосновении материалов (условие IV рода) имеет вид llnOB = в21пОВ; двг дЭ, ("-38) их пов пов / Постановка задачи нестационарной влагопередачи через ограждение, основанная на потенциале влажности, имеет ряд достоинств. В отличие от других теорий она может быть использована для расчета многослойных конструкций в неизотермических условиях при любой влажности и температуре материалов и окружающих сред. Для многих строительных материалов нет характеристик состояния влаги и влагопроводности в шкале потенциала влажности, что затрудняет практические расчеты. В лабораториях МИСИ, НИИстройфизики и в других институтах для некоторых материалов такие данные получены. Методика их определения, изложенная ниже, достаточно проста и может быть широко использована. 11.3. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССА ВЛАГОПЕРЕДАЧИ НА ОСНОВЕ ПОТЕНЦИАЛА ВЛАЖНОСТИ Шкала потенциала влажности Экспериментальная шкала позволяет измерить потенциал влажности и оценить общим показателем влажностное состояние произвольного материала в неизотермических условиях. В опытах определяют равновесную с искомым материалом или средой влажность фильтровальной бумаги при разных температурах. В экспериментальной шкале, как было сказано, потенциал влажности измеряют равновесным влагосодержанием эталонного материала (фильтровальной бумаги) при эталонной температуре (20°С). Для перехода от измеренного влагосо-держания фильтровальной бумаги в неизотермических условиях к потенциалу влажности пользуются шкалой (см. рис. П.4), которая построена на основе результатов экспериментов в лаборатории МИСИ [6]. Построению экспериментальной шкалы потенциала влажности предшествовали опыты, которые состояли в следующем. Влагоизолированную колонку, собранную из пачек листов фильтровальной бумаги определенного вла- 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 |