Особенно большое значение для теплотехнической оценки ограждения имеет температура на его внутренней поверхности, так как она определяет возможность образования конденсата, что недопустимо с санитарно-гигиенической точки зрения. Кроме того, образование конденсата может быть причиной порчи отделки внутренней поверхности ограждения. Распределение температуры в ограждении необходимо также знать при расчетах влажностного режима ограждения.
При стац онарном тепловом потоке температура на внутренней
поверхности определяется по формуле |
|
|
|
|
|
|||||
С |
â tâ tâ tí |
, |
|
(1.6) |
||||||
|
|
|
Ro â |
|
|
|
||||
|
|
«X» ограждения по формуле |
||||||||
а температура в лю ой |
|
|
||||||||
плоскости |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
x tâ |
tâ tí |
|
1 |
|
, |
(1.7) |
|||
|
|
R |
|
|
|
|
Rx |
|||
|
|
|
o |
|
|
|
â |
|
|
|
Значениябтемператур внутри стены ( 1, 2, …, n), измеренные с помощью соответствующих при оров, часто имеют отклонения от
где Rx – терм ческое сопротивление конструктивных слоев, расположенных между внутренней поверхностью стены и произвольной ее плоскостью «X».
значений температур, вычисленных по формулам (1.6) и (1.7).
|
Основными причинами таких отклонений являются: |
|
Д |
1. Тепловая инерция конструкции, в связи с чем, в период изменения |
|
температур может неАнаблюдаться стационарных условий теплопере- |
|
дачи. |
|
2. Повышенная воздухопроницаемость конструкции, в результате че- |
|
го могут происходить изменения температурного поля, не учитывае- |
|
мые формулами (1.6) и (1.7). |
И |
|
|
3. Иные значения коэффициентов теплопроводности материалов конструкции, по сравнению с принятыми в расчет, что может происходить, вследствие изменения влажности материалов и их объемной массы от принятых.
Чем точнее совпадает действительное распределение температур в стене со значениями, полученными по расчету, тем ближе к стационарным условиям теплопередача через конструкции. Для многослойных ограждающих конструкций график изменения температуры в наружной стене панели представляет ломаную линию, причем падение температуры будет более интенсивным в слоях, у которых материал имеет меньший коэффициент теплопроводности и менее интенсивным в слоях с большим коэффициентом теплопроводности.
6
Описание экспериментальной установки и приборов
Объектом исследования является наружная кирпичная стена лаборатории. Толщина стены и ее конструктивных слоев указана на чертеже объекта исследования.
В толще стены, на определенном расстоянии друг от друга, а Стакже на ее наружной и внутренней поверхностях, расположены дат-
чики – хромель-копелевые термопары. Кроме того, две термопары установлены для замера температуры внутреннего и наружного воздуха. Размещен е датч ков в стене и их нумерация указаны на чертеже
окружающейприборудатч к температуры, и отображает информацию об этих температурах на ц фровом жидкокристаллическом индикаторе. Прибор ИТП п тается от элемента постоянного тока 9 В. При разрядке элемента п тан я на та ло при ора индицируются пульсирующие точки. ЭксплуатацияАпри ора при температуре ниже минус 10 и выше плюс 40 С недопустима.
объекта сследован я.
Для удобства змерения установка имеет многопозиционный
переключатель.
Через многопоз ционный переключатель датчики подключены |
|
0 |
б |
к |
ИТП. Пр ор осуществляет измерение температуры среды, |
Порядок выполнения работы
1. Намеченную для исследованияДконструкцию стены вычертить в
масштабе 1:10. На чертеже указать толщину всех конструктивных слоев стены (в мм) и расположение датчиков (схему расположение см. на рис.1.2).
2. Вычислить сопротивление теплопередаче стены R по формуле
(1.4). Ио
3. Вычислить требуемую величину сопротивления теплопередаче по табл. 3 1 и сопоставить с величиной Rо. В результате устанавливается достаточность теплозащитных свойств стены.
4. Измерить с помощью датчиков измерительного прибора температуру воздуха в помещении и температуру наружного воздуха. Сравнить полученные результаты с показаниями термометров внутри помещения. Оценить точность показания датчиков. По формулам (1.6) и (1.7) вычисляют температуру на поверхности стены и на границах ее слоев. На подготовленном чертеже стены вычерчивается график теоретического распределения температур в ее толще.
7
5. Меняя позиции переключателя, измеряют температуру в выбран- |
||||||
ных точках толщи стены с помощью датчиков и прибора ИТП. |
||||||
6. На этом же чертеже и в том же масштабе, что и ранее вычерченный |
||||||
график теоретического распределения температур, вычертить гра- |
||||||
фик экспериментально измеренных температур (желательно дру- |
||||||
гим цветом). График экспериментального измерения температур |
||||||
вычерчивают по средним значениям температур. Измерения темпе- |
||||||
ратуры про зводят во всех точках, устанавливая переключатель |
||||||
последовательно в положения «1», «2» и т.д. Все результаты зане- |
||||||
сти в табл цу. После этого произвести отсчеты температуры в об- |
||||||
ратном порядке, устанавливая переключатель последовательно от |
||||||
С |
|
|
|
|
|
|
конечного датч ка к первому и записывая повторные результаты в |
||||||
ту же табл цу. Затем вычисляют среднее значение температуры |
||||||
для каждой |
змерения. |
|
|
|||
точки |
|
|
Штукатурка из це- |
|||
К рп чная |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
ментно-песчаного |
||
стена |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
раствора |
||
б |
||||||
. в . tв |
||||||
tн . н. |
|
. 3 |
. 2 |
. 1 |
||
100 |
170 |
170 |
170 |
170 |
100 |
|
20 |
|
|
640 |
|
20 |
|
|
А |
|||||
Рис. 1.2. Расположение датчиков в наружной стене лаборатории |
||||||
|
|
Контрольные вопросы |
||||
|
|
|
Д |
|||
1. Каковы причины падения температур от tв до tн при прохождении |
||||||
теплового потока через ограждение? |
|
|||||
2. Физический смысл коэффициентов теплоотдачи. Каковы их раз- |
||||||
мерности? |
|
|
|
|
|
|
3. Какова формула для расчета общего сопротивленияИтеплопереда- |
||||||
че? |
|
|
|
|
|
|
4. Какова формула для расчета требуемого сопротивления теплопе- |
||||||
редаче? |
|
|
|
|
|
|
5. Почему вычисленные и измеренные значения температур в стене |
||||||
отличаются? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
Лабораторная работа № 2
ИЗУЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ В ПОМЕЩЕНИИ
Цель работы: Изучить изменение температуры и влажности в поме-
|
щении. Определить температуру «точки росы». |
Приборы пр надлежности: |
|
1. |
Пс хрометр Ассмана МВ-4М. |
2. |
екундомер. |
С |
|
3. |
Г грометр волосяной. |
|
Теоретическая часть |
|
характеристиками микроклимата в помещении яв- |
ляются температура влажность внутреннего воздуха. Эти парамет- |
|
Основными |
|
ры тесно связаны между со ой: изменение одного из них неизбежно |
|
влечет за |
зменение другого. |
Воздухсобойпомещений всегда содержит некоторое количество влаги в виде водяного пара, что и о уславливает его влажность. Количество
влаги в граммах, содержащеесяАв 1 м3 воздуха выражает его абсолютную влажность и о означается f, г/м3, т.е. абсолютная влажность воздуха дает непосредственное представление о количестве влаги, содержащейся в 1 м3 воздуха.
В теплотехнических расчетах удобнее пользоваться величиной парциального давления водяного пара, обычно называемого упруго-
стью водяного пара e, Па.
Д Атмосферный воздух представляет собойИсмесь различных газов
и водяного пара. Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением или упругостью водяного пара.
Пересчет значений упругости водяного пара, содержащегося в воздухе, на его абсолютную влажность производится по формуле:
f |
0,7936 |
10 2 e |
, |
(2.1) |
||
1 |
t |
/ 273 |
||||
|
|
|
||||
где t – температура воздуха, 0С;
e – парциальное давление водяного пара, Па.
9
При данной температуре и барометрическом давлении упругость водяного пара имеет предельное значение, называемое давлением насыщенного пара или максимальной упругостью водяного пара –
Е, Па.
Максимальная упругость соответствует максимально возмож- Сному насыщению воздуха водяным паром Fmax, г/м3. Чем выше температура воздуха, тем больше предельное количество влаги может содержаться в нем , следовательно, тем больше будет максимальная
упругость водяного пара E.
Абсолютная влажность, так же как и упругость водяного пара, не дает полного представления степени насыщения влагой воздуха. С этой
целью ввод тся понят относительной влажности воздуха , %:
|
f |
100% |
e |
100% , |
(2.2) |
|
|
||||
б |
|
|
|||
гдеотно– процентное |
F |
|
E |
|
|
max |
|
|
|
|
|
шение действительной упругости водяного |
|||||
пара в воздухе (е) к его максимальной упругости (Е).
Относ тельная влажность и температура воздуха тесно связаны между собой. Так еслиАвоздух данной влажности повысит свою температуру, то его относительная влажность понизится, так как величина упругости водяного пара (e) останется без изменения, а значение максимальной упругости (E) увеличится с повышением температуры. Наоборот, при охлаждении воздуха, по мере понижения, его темпера-
туры, будет увеличиваться вследствие уменьшения E. При некоторой температуре, когда Е станет равно е, воздух достигнет полного
насыщения водяным паром, т.е. = 100 %. Эта температура носит на-
звание «точки росы» и обозначается р.
Д Таким образом, «точка росы» есть температураИ, при которой насту-
пает полное насыщение воздуха водяным паром. При дальнейшем понижении температуры воздуха ниже «точки росы» начнется конденсация влаги, т.е. превращение пара в капельножидкое состояние. Такое явление наблюдается в природе, в виде образования туманов около рек, в низинах в летнее время, когда с заходом солнца воздух охлаждается, его относительная влажность повышается, температура падает ниже «точки росы».
Распределение температуры и относительной влажности по объему помещения имеет большое санитарно-гигиенического значение. Наилучшими для пребывания человека являются помещения, в которых градиент (изменение) температуры и влажности как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении ничтожно мал:
10