Модели движения воздуха в воздушных пространствах конструкций вентфасадов при переходном режиме

В переходном режиме, как отмечено в работе [58, 169], сложный характер течения в переходной области числа Рейнольдса затрудняет количественное описание процесса теплообмена. Приближенная оценка наибольшего и наименьшего значения коэффициента теплообмена может быть произведена по соответствующим формулам для турбулентного режима.

Однако в работе [110] отмечается, что уравнение турбулентного режима нельзя распространять на область переходного режима. На рисунке 2.15 представлен ход кривых комплексов в переходной области числа Рейнольдса. Из графиков видно, что в области переходного режима опытные точки не объединяются единой зависимостью. С увеличением числа Рейнольдса теплоотдача резко возрастает. Причем существенное влияние на теплообмен оказывает естественная конвекция. При развитом турбулентном течении все кривые сливаются в одну линию. Для переходной области определение конвективного коэффициента теплоотдачи может быть сделано только приближенно с помощью уравнения подобия [110]

Максимальное значение комплекса Ко приведенного на графике (рисунок 2.14) [5]. Аппроксимируя эту прямую, получим

Рисунок 2.15 - Средняя теплоотдача при переходном режиме [110]

Приравняв уравнение (2.6) и (2.7) с подставляя в это равенство выражение

(2.3) получим формулу для определения коэффициента среднего конвективного теплообмена [169]

Полученное уравнение (2.8) позволяет вычислить для переходного режима коэффициент среднего конвективного теплообмена в вентилируемом пространстве в зависимости от скорости ветра и высоты его расположения на конструкции вентфасада (рисунок 2.16).

Рисунок 2.16 - Характер изменения коэффициента теплообмена конвекцией в вентилируемом воздушном пространстве толщиной 0,06 м и шириной 1м при различной высоте его расположения на вентилируемом фасаде в зависимости от скорости ветра при температуре наружного воздуха минус 10 ^оС

Рисунок 2.17 - Характер изменения коэффициента теплообмена конвекцией в

вентилируемом воздушном пространстве толщиной 0,06 м и шириной 1м при различной высоте его расположения на вентилируемом фасаде в зависимости от скорости ветра при температуре наружного воздуха минус 20 ^оС

Зависимости, представленные на рисунке 2.16 и 2.17, позволили установить, что с увеличением высоты расположения воздушного пространства в конструкции вентфасада коэффициент теплообмена конвекцией несколько увеличивается.

На рисунке 2.18 приводится графики зависимости коэффициента теплообмена конвекцией при переходном режиме движения воздуха в воздушном

пространстве вентфасада от температуры наружного воздуха. На них видно, что графики изменения ак.воз.пр при различных скоростях ветра находятся на некотором расстоянии друг от друга, что свидетельствует о значительном влиянии ветра на величину ак.воз.пр . При этом каждая из линий ак.воз.пр = 7(t∏) расположена практически горизонтально, и при температурах наружного воздуха в диапазоне от 0 до минус 30 ^оС - At = 0 - (-30) = 30 ^оС при скорости ветра 1 м/с изменение величины коэффициента теплообмена конвекцией составляет Аак.воз.пр = 1,57 - 1,44 = 0, 13 Вт/(м^2оС), т.е. А ак.воз.пр = 0,043 Вт/(м^2оС) на каждые 10 ^оС; при скорости ветра 5 м/^оС Аак.воз.пр = 3,24 - 3,05 = 0, 19 Вт/(м^2оС), т.е. А ак.воз.пр = 0,063 Вт/(м^2оС) на каждые 10 ^оС. Это позволяет считать, что изменение температуры в диапазоне от 0 ^оС до минус 30 ^оС на величину ак.воз.пр практически не оказывает влияния. Однако, при увеличении скорости ветра влияние температуры наружного воздуха на величину ак.воз.пр резко увеличивается.

Рисунок 2.18 - Характер изменения коэффициента теплообмена конвекцией в

вентилируемом воздушном пространстве от температуры наружного воздуха при различных скоростях ветра

Проведенный анализ изменений коэффициента теплообмена конвекцией (рисунок 2.19) позволил установить, что при переходном режиме толщина вентилируемого воздушного пространства оказывает влияние на конвективный теплообмен: наибольшие значения коэффициента конвективного теплообмена наблюдаются в воздушном пространстве толщиной 0,06 м и наименьшие - при ее толщине 0,15 м.

Рисунок 2.19 - Изменение коэффициента теплообмена конвекцией в вентилируемом воздушном пространстве толщиной 0,06 м; 0,1 м и 0,15 м на высоте 30 м при различной скорости ветра при температуре наружного воздуха минус 10 ^оС

На основе вычисленных значений а_к.воз._прпри переходном режиме движения воздушного потока получена зависимость коэффициента теплообмена конвекцией

в вентилируемом воздушном пространстве от числа Рейнольдса при различных температурах наружного воздуха. На рисунке 2.20 видно, что эта зависимость имеет прямолинейный характер, и полученные значения в диапазоне чисел Рейнольдса от 2000 до 5000 прямые сливаются в одну линию, а в диапазоне чисел Re от 6000 до 8000 происходит незначительное расхождение. Это позволяет считать, что на коэффициент конвективного теплообмена значительное влияние оказывает скорость ветра, а температурный фактор имеет существенно меньшее значение.

Анализ величины коэффициента теплообмена конвекцией в вентилируемой воздушном пространстве в зависимости от числа Рейнольдса позволил установить, что при переходном режиме течения воздуха а_к._воз._пр. изменяется от 1,4 до 4,4 Вт/(м²°С) (рисунок 2.20).

Рисунок 2.20 - Коэффициент теплообмена конвекцией при переходном режиме в вентилируемом воздушном пространстве толщиной 0,06 м и шириной 1 м от

значения числа Рейнольдса при температуре наружного воздуха: 1 - минус

10^оС; 2 - минус 20 ^оС; 3 - минус 30 ^оС

2.3.3