Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Гусев В.М. Теплоснабжение и вентиляция учеб. для вузов

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

9.96 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 243 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

(параметры Б по табл. 4 СНиП ІІ-Г.7-62), которая для Москвы —26° С, для Ленинграда —25° С (см. прилож. 3). Это значение служит расчетным и для подбора оборудования постоянно дей ствующего отопления.

Иначе (см. СНиП ІІ-А.7-62 и ІІ-А.6-62) определяется расчет ная зимняя температура наружного воздуха ta для выявления тре буемого значения общего термического сопротивления наружных ограждений. Выбор tn ведется с дифференцированным учетом поло жительной, препятствующей промерзанию, массивности огражде ний. Так, для «массивных» ограждений в качестве t„ сохраняется средняя температура наиболее холодной пятидневки (пара метры Б), для «легких» ограждений принимается более низкая на ружная температура — средняя для наиболее холодных суток, для

ограждений		«средней		массивности» — средняя			из	приведен
ных выше.
Степень массивности наружных ограждений оценивается вели
чиной	D — показателем			тепловой инерции (условной				толщиной)
ограждения.		Наружные		ограждения		считаются	«легкими»		при
D<4;	«средней		массивности»,		когда	4 < D ^ 7 ;	«массивными» —
при	D>7.
В	особо суровых		климатических		условиях	сказанное требует		уточнения,	так
как исключительно быстро идет промерзание						ограждении;	необходимо ориенти

роваться на невыгоднейший комплекс температуры и влажности наружного воз духа, учитывая резко увеличенную в северо-восточных и прибрежных районах скорость ветра (дни с весьма низкой температурой наружного воздуха могут не отвечать наиневыгоднейшей «жесткости погоды»).

При теплотехническом расчете легких ограждений (временных сооружений, изоляции трубопроводов и оборудования) в ряде случаев необходимо считаться даже с абсолютным минимумом температуры воздуха в данной местности.

При определении толщины наружного ограждения пользуются значением рас четной летней наружной температуры (в 13 ч самого жаркого месяца), когда не обходима защита помещения от воздействия солнечной радиации.

В теплотехнических расчетах к разности Лв—іи вводят коэффи циент п. Последний учитывает уменьшение этой разности для ограждений, которые отделяют отапливаемые помещения от не

отапливаемых			пространств (табл.			1-2).
								Т а б л и ц а	1-2
	Коэффициент			п к расчетной разности			температур	ів — /н
				О г р а ж д е н и я				Коэффи
				О г р а ж д е н и я				циент	п
Наружные		стены, бесчердачное			покрытие и		перекрытия	над
проездами .
Чердачные		перекрытия		и бесчердачные		покрытия с вентилируе
мыми продухами								0,9
Перекрытия		под	холодными подпольями,			расположенными		выше
уровня земли								0,75
Перекрытия		над	неотапливаемыми		подвалами,		имеющими	окна
в	наружных стенах							0,6 .
То	же, при	отсутствии		окон				0,4

Рис. 1-6. Распределение температур в однослойной									стенке		JUL

Значения tB. п наружных ограждений в холод										dt
ный период		года		ниже		температуры		воздуха
в помещении.			Поэтому			в угловых помещениях
с большой поверхностью наружных стен, обу											te*
словливающих			отрицательную				радиацию,		ком
фортная температура					воздуха		на 2—3°С		выше,	'	ч
чем в средних.
Представим				себе	плоскую		однослойную (Х = const) стенку
(рис.	1-6)	и на		расстоянии х			выделим	элементарный			слой тол
щиной	dx.

Из условия стационарности, когда равны часовые количества тепла, прохо дящие через толщу стены Q и через элементарный слой Qx [формула (1-1)] , можно написать

dx ,

Знак минус указывает, что градиент (приращение) температуры в направ лении теплового потока отрицателен.

После сокращения имеем

— dt--

•dx.

В пределах толщины стенки от 0 до х температура изменяется от

ti до

tx.

- Ç d t =

—

dx,

или — tx-\-11

—i

—

tx=h-

•x.

(1-24)

Уравнение

(1-24)

первой степени. Оно

определяет изменение температуры

в однородном плоском слое по прямой наклонной линии /і — h .

При условии того же стационарного режима рассмотрим, на

пример, трехслойную

стенку

(рис. 1-7).

Когда

^ = 1

м2;

z=\

ч,

Q B

= Q I =

Q I I =

Q I I I

<2н

Q-

Из уравнений (1-1), (1-4),

(1-7) имеем

Q =

« . '(*»

п) =

( 4 . п -

к)

ік

о 2

—

~Г~ (^2

^н. п)

— а н

(Ai. п

^н)-

бз

Отсюда

'в. п —

_ t\ — t2

—

tg. n

^н. п —

1/«в

62 Аа

Ô3A3

1/ан

или

^п. п

— ^2

^2 — ^н. п

^н. п

(1-25)

Рис. 1-7. Распределение температур в трехслойной стенке

Из уравнения (1-25) видно, что па дение температуры в слоях и у поверх ностей ограждения пропорционально соответствующим термическим сопро тивлениям. На рис. 1-7 показано харак терное распределение температур: в тол


ще	слоев — прямые		линии;	у поверхно
стей		ограждения — кривые		(восприятие
и	отдача тепла определяются конвек
цией		и лучеиспусканием, описываемыми
уравнениями выше,			чем	первой сте
пени).

Желательно сокращение в наружном ограждении зоны отрицательных температур (где влага превра щается в лед и возникают трещины при его расширении). Умень шение этой зоны достигается расположением теплозащитного слоя с внешней стороны ограждения (крутой пунктир на рис. 1-7).

Для	определения температуры				в	любой		точке		ограждения, например	h,
сложим	(и приравняем)	по правилу			производной				пропорции как все числители и
и знаменатели, уравнения		(1-25),		так и числители					и знаменатели его первых		трех
равенств:
	— ^в. п ~Ь ^в. п — ti		~Ь		— t2		-f- to — tn.			n 4- ^п. п —
		RB+	RI +		Rt	+	R»+		Ян
	^в — ^в. п ~Ь ^в. п —							~Ь	—
				~г" Ri				Ri
После сокращения и упрощения
		^в				^в		'а
		R0				RB+		y\R
						RB+		y\R
отсюда
	•b = tB—[			RB +		y,R		^в
	•b = tB—[			RB +		y,R

Для вычисления температуры на внутренней поверхности лю бого слоя ограждения

л—1 _

(1-26)

Температура на внутренней поверхности наружного ограждения

^в. п	^в	'н	(1-27)

a на наружной

(1-28)

П р и м е р

2. Определить

температуру на

внутренней

поверхности

наружной

стены

здания

фильтров

водопроводной

станции,

расположенной

в г.

Кирове.

Стена

сложена

из красного кирпича

(бц = 0,66

м; у1 ( =1700

кг/м3)

на легком

рас

творе

и изнутри

покрыта

известковой

штукатуркой ( о ш = 0 , 0 2 м; ^„, = 1600

кг/м3)

мокрым

способом,

?n = 12°C;

tn=—

З Г С

(см. прилож.

3), Хи =0,65, a

Іт=

= 0,6

ккал/ч-

м- град

(СНиП

ІІ-А.

7-62,

табл.

1); #в =0,133,

/?„ =

= 0,05 м2

• ч • град/'ккал (СНиП

ІІ-А 7-62, § 3, табл. 5 и 6).

Из выражений (1-19)

и (1-27)

R0 =

0,13 +

0,66/0,65 +

0,02/0,6 =

0,05 =

1,23

м*-$-град/ккал;

< в . п =

12 — 0,13 1 2

+ 3

= 7 , 4 5 ° С .

§ 4. Передача тепла через криволинейную и цилиндрическую стенки

Такие ограждения широко встречаются в водопроводно-кана- лизационных сооружениях.

Пусть дана криволинейная стенка одинаковой толщины о, поверхности кото рой FB и FB имеют температуры ^в.п и tn.n (рис. 1-8). Количество тепла, прохо дящее через .любую изотермическую поверхность выделенного участка стенки, должно быть одно и то же. Для некоторой поверхности Fx по формуле Фурье

где dt — изменение температуры в элементарном слое толщиной dx. Площадь Fx зависит от х, поэтому

во

Рис. 1-8. Теплопередача через кри	Рис. 1-9. Теплопередача через
волинейную стенку	цилиндрическую стенку .

Отделяя переменные и интегрируя,

	6	' н . п
Q d t ;	ç f =	Г Л = - Х ( / Н . „ - / . . „ ) ;

	0	<в.п
	Q =	X < ° - п ~ / и - п ,		(1-29)
		Ö
		\ dxlf (X)
		о
Известно, что
Q = a D f B	('в — <в . п) и Q =		a „ F „	(/„ . П — <„);
'в . п =	^в	— И tn. п =	'н H	~ — •
	a B F B			a№F„.

Подстановка значений tBM и /ц.п в равенство (1-29) приводит к выражению

п _ t n - t n - Q (i/g B F B + I / « H F H )

	І А		f dxff (X)
			о
a решение его относительно Q дает	выражение
Q =	І в	~	< н	.	(1-30)
1 •	1 J	d*/ / (X) +		l / a „ F „
a B F B	Л,	Q

Если известна F=f(x), то интеграл может быть взят, и выражение для Q будет представлено в форме, удобной для практических расчетов.

Для часто встречающейся цилиндрической трубы (рис. 1-9), отнеся количество тепла к 1 м ее длины, имеем

FB = 7id; F„ = nD;			Fx = / (x) = я (2x '+ d) и ô =						£jZLÉ .
									2
Интеграл, входящий в знаменатель					выражения			(1-30),
		D-d				D—d
	6	2				2		d {2x +	d)
	[dx__C		dx	_	1	Г		d {2x +	d)
	J f (ж) ~ J		я (2x +	d) ~		2я J		2x+ d
	0	0				0
1	l n [ 2 -	- + d ) — l n ( 0 + d)				=	—	(ln D — ln d) = —		ln —
2я	l n [ 2 -	- + d ) — l n ( 0 + d)				=	—	(ln D — ln d) = —		ln —
2я							2я		2я	d
Подставляя в выражение				(1-30)			значения FB , FH и интеграла,
получим
	Q =							[ккал/м-ч].		(1-31)
Если принять, что ta—•/„=				1° С, то
		'						— ^ Р	[ккал/м-ч-град],
	1/ав ягі - f 1/2яА, ln Did +			1/а„пІ)

а выражение (1-31) примет вид

Q =	Kp(tB-ttt).
Множитель Кр называется	к о э ф ф и ц и е н т о м	т е п л о п е
р е д а ч и ц и л и н д р и ч е с к о й	т р у б ы (количество	тепла, пере

даваемое в 1 ч через 1 м длины трубы от одной среды к другой при разности их температур в 1°С).

Величина,обратная

Кр,

І/Кр

= l/aBnd

+ 1/2яХ In Did + l/aHnD = R0,P

(1-33)

называется

о б щ и м

т е р м и ч е с к и м

с о п р о т и в л е н и е м

о д н о с л о й н о й т р у б ы .

По аналогии с формулой (1-19) она

слагается

из

сопротивле

ний тепловосприятию

RBp

= \/aBnd,

теплоотдаче RHp=\/aHnD

и слоя

стенки Rp = l/2nK\nD/d.

Теплопотеря для многослойной

цилиндри

ческой трубы

(рис. 1-10),

таким образом,

будет:

h -

ï/aBnD

1/2яЯ,! In djd

1/2лА,21п йг1ах

1/2лХ31п D/d2

l / a H n D

(1-34)

Имея в виду уравнение

(1-26), можно

написать:

'в

'в —

или

RB,

р + Ri,

р +

Яг, р

яо,

^ 2 — 4

—

(-^в. р +

Ri,р +

Ri,

р ) t j L : — — •

Я,о, р

Для вычисления температуры на внутренней поверхности лю

бого

слоя

цилиндрической

трубы

t B -

_ 1

\ и

Ro,p

(1-35)

Поскольку

термическое

сопротивление

цилиндриче

ского

слоя

описывается

уравнением

не

первой

сте

пени

( ^ і , р = 1 / 2 я А г

\ndi/di-i),

изменение

температуры

в слое происходит по кри

вой линии. На рис. 1-10

показана соответствующая

„

с -

. , п

о т е Р »

распределение

« в е п е в о ч н я я

к п и в я я »

Р и

М 0 >

е п

л о п

^ и с р е и и ш л и

купаап»

ів,

iB. п

температур

для

многослойной

цилиндриче-

Ч> ^2. ^н-пі Іп-

ской трубы


П р и м е р	3. По стальному		трубопроводу (/=300 м, d n n = 100 мм, бС т = 5 мм,
Хст=50 ккал/'м	• ч • град),	изолированному минеральной ватой ( ô M . n			= 50	мм, Ям .и =
= 0,06) и имеющему цементную			армированную затирку	( б ц . 3 = 1 0	мм, Хц.з—ІЛ)
транспортируется вода с		температурой 80° С. Снаружи		трубопровод		омывается

воздухом с температурой — 20° С. Коэффциенты тепловоспрнятня (от воды к тру

бопроводу) aD =500 ккал/м2		• ч • град,			а теплоотдачи				(от трубопровода к воздуху)
а „ = 2 0 .
Рассчитать теплопотерю			трубопроводом				п температуру				на его внешней по
верхности.
По формуле (1-34)	имеем
Q =					80 — (—20)				*
Q =				1	.	0,11	,		1	.	0,21 ,
1				1	.	0,11	,		1	.	0,21 ,
500-3,14	0,10		2-3,14-50			0,10		2-3,14-0,06			0,11
		1		,	. ÇK23				1
	2 3,14 1,4				0,21		20-3,14-0,23
					100
0,0064 + 0,0032-0,041 +					2,67-0,279 +			0,11-0,395 + 0,070
		= —		=	Ц 4 ккал/м			• ч.
			0,8649
Общая потеря трубопроводом				будет
	2Q	=	114-300 =			34 200		ккал/ч.
Искомая температура на внешней поверхности изолированной трубы по фор
муле (1-35)
/„ п =	80 — (0,8649 — 0,070)						1 0	0	—12° С.
							0,8649

Трубопроводы имеют и запорно-регулирующую арматуру, и фланцевые соединения. Для приближенной оценки их теплопотерь удобны табл. 1-3 и 1-4.

Т а б л и ц а 1-3

Т а б л и ц а 1-4

Длина / э изолированной трубы, теплопотеря которой эквивалентна теплопотери задвижки, вентиля и т. п.

Кучету теплопотерь фланцев

ндлин остающихся при них

неизолированных участков труб

Средний темпера		Д и а м е т р	Д л и н а неизолиро	Общая длина
турный перепад,	' э , м	трубы,	ванной трубы,	неизолированной
		мм	эквивалентная	трубы, остающей
		мм	двум фланцам, м	ся у фланцев, м
			двум фланцам, м	ся у фланцев, м

50	3	50	0,45	0,15
100	5	100	0,50	0,20
200	7	200-300	0,55	0,25
300	10	200-300	0,55	0,25
300	10	400	0,60	0,25
		400	0,60	0,25

При выборе материала изоляции следует отдавать предпочте ние тому, накладка которого на трубу обуславливает меньшее уве личение внешней поверхности изолированной трубы. В этом слу

чае	при одинаковых значениях Я изоляции теплопотеря трубы бу
дет	снижена.

Расчет теплопотерь подземных прокладок труб и каналов су щественно отличен от приведенного выше, в § 4. Так, теплопотери

трубы, проложенной		в грунте,	могут	определяться		по выражению
		Q = b(t-tn)l4>,					(1-36)
где À — коэффициент		теплопроводности			грунта,	ккал/м	• ч	град;
t — температура	поверхности трубы			(средняя температура			переме
щаемой среды),	°С; tn—расчетная			температура		наружного		воз
духа, °С; / — длина трубы, м;			Ф — так		называемый формфактор,
зависящий от внешнего радиуса г трубы и от глубины							заложе
ния H (от оси трубы		до внешней поверхности грунта).
При — < 4
	Ф = -		2л					(1-37)
	Ф = -							(1-37)
		In
При 4 - > 4
		Ф:	2л					(1-38)
		Ф:	2 Я					(1-38)
			2 Я

Формулы (1-36) — (1-38) применимы и в приближенном расчете теплопотерь подземными каналами, если взамен г трубы подста вить значение эквивалентного для канала радиуса

г э к в = Р/2л,	(1-39)
где Р — внешний периметр подземного	канала.

Нередко при прокладке подземных теплопроводов и наземных сооружений приходится определять температуру в определенной точке грунта (например, Л). Для этих случаев

ш '	т / У	+
tA=U + ( t - Q	*м{"~У)Ш	[°С]'	( М 0 )

где X и «/ — горизонтальное и вертикальное расстояния в м не которой точки А, исчисляемые от оси координат (место пересече ния вертикальной оси трубы с внешней поверхностью грунта).

Глава 2

ОСНОВЫ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА СТРОИТЕЛЬНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

§ 5. Отсыревание ограждений. Конденсация влаги

на поверхности и в толще					ограждения
	Тесно связан с теплотехническим режимом ограждений про
цесс конденсации влаги из воздуха							помещения. При значительном
падении / в . п (на внутренних поверхностях наружных										ограждений)
из	окружающего воздуха				может		конденсироваться			водяной	пар
в	виде	капель. «Точка росы» — температура						начала		конденсации
влаги ^т.р.
	При стационарном режиме количества тепла, воспринятые внут
ренней		поверхностью		ограждения и проходящие					через	него, равны
		К (4 — 4)	=	(4		—4.	и К = а"в\	—	7"
			=	а в• B \ ' D		' вп). п / " ' \ —		—	7"
									'в — 'н
	Для	устранения		конденсации			необходимо,		чтобы ^„.п		была
всегда		выше /т .р или
				К<ав			'т. р				(2-1)
							'т. р
	Воздух всегда содержит					водяной пар. Влажный				воздух	при

определенной температуре становится насыщенным. В зависимости

от значения

относительной

влажности воздуха

ф Б

помещения

под

разделяются на сухие (срв

до

5 0 % ) , с

нормальной

влажностью

(фв до 6 0 % ) ,

влажные( ф в

до 7 5 % )

и мокрые

( ф в > 7 5 % ) .

Упру

гость водяных паров е„ резко

возра

22\ £,M*tpmcm.

стает

увеличением

температуры

воздуха

(рис. 2 - 1) . Определение

тем

20\

пературы «точки росы» ведется на

основе

значений

£ в

и ф в .

П р и м е р

Найти

«точку росы»,

если

t„ = 18° С и

ф „ = 6 5 % .

максимальная уп

Из

графика

(рис. 2-1)

ругость

водяных паров,

насыщающих

воздух

при

18° С,

составляет 15 мм рт. ст. Фактиче

ская

упругость

е„ = 15,0-0,65=9,75 мм

рт. ст.

Из того же графика находим, что при этой

упругости

воздух будет иметь

полное

насы

-24-20-16-12-8-1 0 Ц В 12 16 20 24

щение при

температуре

11,8° С. Последняя и

является

температурой

«точки

росы»

tr.p.

Рис. 2-1. Зависимость макси мальной упругости водяных паров £ о т температуры воз душно-паровой смеси

Для борьбы с конденсацией влаги на внутренних поверхностях наруж ных ограждений *, помимо уменьше-

1 В банях, прачечных, «мокрых» производственных помещениях (например, некоторые водоканализационные сооружения) такая конденсация допускается.

ния коэффициента теплопередачи К и вентиляции помещений, по лезны непосредственная обдувка или обогрев этих поверхностей (витринные вентиляторы, нагревательные приборы у окон, под фонарями т. д.).

Выражение (2-1) не учитывает повышения Ев,п за счет тепла, образующегося у внутренней поверхности при конденсации на ней влаги. Это, однако, способствует устранению значительного пони жения температуры ts.u в углах зданий, у наружных карнизов, колонн, в стыках («тепловых мостах»), т. е. на участках, имеющих увеличенные внешние поверхности Fu по сравнению с тепловоспринимающими внутренними FB.

В зимнее время, когда е в > е и , водяной пар, диффундируя через наружные ограждения, может встретить слои ограждения, темпе ратура которых будет ниже «точки росы». Возникает конденсация влаги -уже в толще ограждения.

Между законами диффузии газов и паров и законами тепло проводности имеется аналогия. Руководствуясь этим, по формуле

Фурье (1-1) количество водяного

пара G, которое проходит без

конденсации через плоскую однородную стенку,

G =

(eB

e„) Fz,

(2-2)

где [і — коэффициент

паропроыицания

материала

стенки,

г/м-ч-

•мм.рт.

ст.; ô и F — толщина и площадь

стены соответственно, м

и м2; ев

и е„ — упругости

водяного пара у внутренней и наружной

поверхностей

ограждения, мм рт. ст.; z — продолжительность диф

фузии пара,

ч.

Коэффициент р характеризует количество водяного пара в г,

которое

диффундирует

течение

1 ч через

1 м2

плоской

стенки

данного

материала

толщиной

1 м при разности упругостей

водя

ного пара на поверхностях стенки

1 мм рт. ст.

Значение

р, дано в прилож.

1. Металлы, стекло — паронепрони

цаемы

(р, = 0);

для

рубероида

ц = 0,00018. Наибольшими коэффи

циентами обладают

минеральная

и стеклянная вата — 0,065 и воз

дух— 0,08l-f-0,135 г/м-ч-мм

рт. ст., в зависимости

от его подвиж

ности.

При диффузии водяного пара через слой материала последний

оказывает сопротивление паропроницанию

^ п

—

[м2-ч-мм

pm. спг./г].

(2-3)

Общее сопротивление

ограждения паропроницанию R0. п

равно

Я.о.п =

Яв . п +

Ri„ + Rz.„ + . . .

+ Ян . п -

(2-4)

Значения сопротивлений паропроницанию у внутренней поверх

ности ограждения

# в .п = 0,2;

наружной

поверхности ^н .п=0,2,

а при наличии ветра 0,1

м2-ч-мм

рт. ст./г, т. е. весьма невелики.

Выявление

наличия

или

отсутствия

конденсации

влаги

в ограждении

ведется

обычно

по

графоаналитическому

методу

К. Ф. Фокина.

Вычислив

температуры

на

всех поверхностях

слоев

<<< < Предыдущая 1 23 / 243 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ