|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы можно определить с помощью одного общего коэффициента теплообмена ai и одной температуры, характеризующей температурную обстановку в помещении. Температурные условия в помещении можно характеризовать так называемой температурой помещения п, равной среднему значению между h и tn. В этом случае лучисто-конвективный теплообмен на поверхности 1 можно записать в виде Лб.+ Сб. = а,(т,-д,. (1.40) где коэффициент теплообмена ai из (1.40) и (1.38) равен 1 = л,; г +K.r-f • (1.41) при практических расчетах как общим показателем температурной обстановки в помещении по традиции пользуются температурой воздуха в. В этом случае и коэффициент теплообмена а равен: Следует особо отметить, что часто применяемая зависимость а = ал+ак справедлива только при в = к, что далеко не всегда выполняется в условиях помещения. Естественный конвективный теплообмен на поверхности в ограниченном объеме помещения Основные закономерности свободного конвективного теплообмена и его уравнения являются результатом экспериментов и теоретических выводов, справедливых для идеальных условий. Свободную конвекцию исследовали в нестесненном пространстве на небольших, тщательно отшлифованных плитах из цветного металла с изометрическими поверхностями, имеющими небольшую излучательную способность. Условия опытов исключали побочные явления, усиливающие или тормозящие развитие процесса конвективного теплообмена. Специфичность условий в помещении не исчерпывается влиянием общей подвижности воздуха на конвективный теплообмен, о котором говорилось в данной главе. Картина идеального свободного конвективного теплообмена нарушается из-за замкнутого и ограниченного объема, наличия холодных и нагретых поверхностей, различной их геометрии и др. В связи с этим представляет научный и практический интерес специальное изучение естественного конвективного теплообмена в помещении. Для его исследования в МИСИ им. В. В. Куйбышева был выполнен ряд экспериментов. Первые опыты были поставлены в 1963 г. Была построена небольшая камера с двумя торцовыми стенами в виде охлаждающих панелей. Одна панель была собрана из трех плоских металлических коробок, поставленных одна на другую, другая - в виде металлического листа с приваренным змеевиком. Через коробки и змеевик пропускали холодную воду. Тепловыделения в помещении имитировали экранированной электрической печью, расположенной на полу. Поверхности камеры были теплоизолированы. Электронагрев и система охлаждения имели простейшие устройства регулирования и контроля. Задача эксперимента состояла в определении особенностей конвективного теплообмена на холодных поверхностях в условиях помещения. При решении задачи использовали общепринятую методику опытного определения конвективного теплового потока. При конвективном теплообмене, как это следует из теории пограничного слоя [23], около поверхности образуется ламинарный слой или подслой, в пределах которого наблюдается параллельно-струйное течение воздуха. Толщина этого слоя небольшая, но в ее пределах передача тепла от воздуха поверхности подчиняется закону теплопроводности Фурье, согласно которому тепловой поток в данной точке X поверхности (локальное значение) равен: ( dt Цх=-~-К - , (1.44) \dn) где - теплопроводность воздуха; dtldn - градиент температуры в воздухе около поверхности по нормали п к поверхности. В Пределах небольшой толщины прилегающего к поверхности слоя воздуха градиент температуры постоя- нен и может быть заменен конечным приращением температуры At/An, Количество конвективного тепла, передаваемого в данной точке поверхности, можно также определить по закону Ньютона: Аг = ак.;с (в - тх), (1.45) где /"в - температура воздуха; Тх - температура поверхности в точке измерения х. Локальное значение коэффициента конвективного теплообмена из двух последних уравнений равно: ак,д;= ---- . (1.46) (в - Чтобы определить ак,х по формуле (1.46) необходимо измерить {М/Ап)ху и т. Наибольшую трудность представляет измерение перепада температуры Д/на расстоянии An в пределах небольшой толщины слоя с линейным распределением температуры. Для этой цели применяли микродатчик температуры в виде лучковой электролитической медь-константановой термопары с проволокой диаметром 0,05 мм. Гидравлическое возмущение у такого датчика незначительно. Доказано, что погрешностью измерений на разных расстояниях от поверхности, связанной с изменением условий лучистого теплообмена температурного датчика с поверхностью, также можно пренебречь. Лучковую термопару укрепляли на координатнике с микрометром. С помощью ко-ординатника термопару точно устанавливали на небольших расстояниях по нормали к поверхности. Непосредственно около поверхности температуру замеряли через 0,1-0,2 мм, по мере удаления от поверхности интервал увеличивался. Измерения проводили в нескольких точках по высоте панели для каждого режима охлаждения. По полученным данным строили кривые изменения температуры воздуха около поверхности в каждой точке х измерения, определяли (AtlAn)x и по ним - локальные значения ак,х и средние по поверхности значения коэффициента конвективного теплообмена ак. Значения ак,х рассчитывали при температуре воздуха средней по высоте камеры /в и при температуре, соответствующей отметке измерения х в,. Средние по поверхности значения коэффициента ак определяли только для температуры 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 |