2.4 Расчет параметров теплообмена в воздушных пространствах конструкций вентфасадов

В работе [107] приводятся расчетные формулы для ламинарного и турбулентного режимов, среднее значение коэффициентов теплоотдачи по длине пластины с постоянной температурой. Для переходного режима расчетные формулы не рассматриваются.

По данным, приведенным в работе [58], процесс конвективного теплообмена при переходе ламинарного течения в турбулентный наблюдается на небольшом участке. Он имеет нестабильный характер и называется переходным (рисунок 2.26).

Как видно, в начальной области движения воздушного потока вдоль поверхности наблюдается возникновение ламинарного пограничного слоя. Для этой области ламинарного режима приводятся формулы среднего значения коэффициента конвективного теплообмена.

Рисунок 2.26 - Схема пограничного слоя. 1 - ламинарный пограничный слой; 2 - переходная область; 3 - турбулентный пограничый слой; 4 - ламинарный подслой турбулентного слоя

Условия теплообмена при ламинарном и турбулентном режимах определяются числом Рейнольдса Re. Так, критической величиной для конца ламинарного режима является критическое значение числа Рейнольдса Re^.i = = vx_κρ.₁lυ,а для начала турбулентного движения с учетом определения режимов течения по критическому значению числа Рейнольдсагде v-

скорость воздушного потока, м/с; x_jφ.ι, Хкр.2 - координаты, отсчитываемые от входного отверстия воздуха в конструкцию вентфасада,м; υ -кинематическая вязкость воздуха, м²/с. Они позволяют установить границы перехода ламинарного течения Reκp.₁в переходный, а затем переходного Re^₂в турбулентный режим.

На основе выведенных уравнений (2.5), (2.8) и (2.10) получены зависимости для определения коэффициента конвективного теплообмена от числа Рейнольдса (рисунок 2.14, 2.20, 2.25) для ламинарного, переходного и турбулентного режимаов.

исследованиям [16, 96] общий теплообмен на всем протяжении воздушного пространства можно рассчитать путем суммирования средних коэффициентов теплообмена в предположении их ступенчатого изменения.

Анализ параметров коэффициентов конвективного режима при ламинарном, переходном и турбулентных режимах показал, что при температурах і ) і і

і

5

) I і теплообмен. В этих условиях, как отмечалось в работах [16, 96], локальные коэффициенты конвективной теплоотдачи, например, при ламинарном режиме равны среднем коэффициенту теплообменаПосле

проведения соответствующих преобразований получим следующие уравнения для вычисления коэффициентом конвективного теплообмена:

- при ламинарном режиме

- при переходном режиме

)

- при турбулентном режиме

Таким образом, в результате проведенных исследований получены выражения, позволяющие вычислить средние коэффициенты конвективного теплообмена в вентилируемом воздушном пространстве вентфасада при ламинарном, переходном и турбулентном режимах движения воздуха в диапазоне температур наружного воздуха от t∏= 0 ^оС до t∏= -30 ^оС.

В ходе теоретических исследований вентилируемого воздушного пространства рассмотрим влияние на теплозащитные качества воздушного пространства в конструкции вентфасада лучистого теплообмена.

минераловатной плиты равняется 4,5 Вт/(м² К⁴); С_о- коэффициент излучения абсолютного черного тела равняется 5,76 Вт/(м² К⁴); Ω - температурный коэффициент, определяется таблице 2.8 или по зависимостям, представленным на рисунке 2.27, для средней температуры воздуха в воздушном пространстве или по средней разности температур поверхностей вентилируемого воздушного пространства.

Также, величину а_л._воз._пр можно определить графически по разработанным в настоящей работе номограммам по приведенному коэффициенту излучения поверхностей воздушного пространстваи температурному

коэффициенту Ω в зависимости от средней температуры воздуха. Величину С_пр можно найти по графику на рисунке 2.27 в зависимости от коэффициентов излучения поверхностей воздушных прослоек С₁и С₂. По средней температуре воздуха в воздушном пространстве по левому полю рисунка 2.28 находится величина Ω, а затем для этого значения Ω в правом поле рисунка 2.28 выбирается наклонно-вертикальная линия С_пр, для которой находится искомое значение ^ал.воз.пр .

Таблица 2.8 - Значения температурного коэффициента Ω

Графики на рисунке 2.28 позволяют проанализировать влияние отражательных свойств поверхностей воздушного пространства на интенсивность лучистого теплообмена: при малых значения коэффициента излучения поверхностей коэффициент лучистого теплообмена имеет малое значение, например, припри увеличении

коэффициента излучения поверхности, например, при коэффициент лучистого теплообмена увеличивается до а_л._воз._пр= (3-4) Вт/(м^{2 о}С), что свидетельствует об увеличении лучистого теплообмена в воздушном пространстве.

На основе разработанного графического метода расчета коэффициента теплообмена излучением и полученных зависимостей для вычисления коэффициентов теплообмена конвекцией получены численные значения термического сопротивления вентилируемых воздушных пространств в зависимости от скорости ветра при их толщине 0,06 м, 0,1 м и 0,15 м. При расчете термического сопротивления вентилируемых воздушных пространств также учитывался коэффициент излучения поверхностей, обращенных в пространство (таблицы 7.1-7.3).

Таким образом, на основе проведенных расчетов по зависимостям (2.11, 2.12, 2.13) для вычисления коэффициентов конвективного теплообмена и графического метода определения коэффициентов лучистого теплообмена

83

Рисунок 2.27 - Определение приведенного коэффициента излучения в зависимости от коэффициентов излучения поверхностей, обращенных в воздушное пространство при коэффициенте излучения поверхности: 1 - C₂=5,76 Вт/ (м^{2 о}С⁴); 2 - C₂=5,0 Вт/(м^{2 о}С⁴); 3 - C₂=4,0 Вт/(м^{2 о}С⁴); 4 - C₂= 3,0 Вт/(м^{2 о}С⁴); 5 - C₂= 2,0 Вт/(м^{2 о}С⁴); 6 - C₂=1,0 Вт/(м^{2 о}С⁴); 7 - C2 =0,5 Вт/(м^{2 о}С⁴)

84

Рисунок 2.28 - Определение коэффициента теплообмена излучением в зависимости от средней температуры воздуха в воздушном пространстве с учетом приведенного коэффициента излучения поверхностей воздушного пространства: 1 - Спр= 0,25 Вт/(м^{2 о}С⁴); 2 - Спр= 0,5 Вт/(м^{2 о}С⁴); 3 - Спр= 1,0 Вт/(м^{2 о}С⁴); 4 - Спр= 1,5 Вт/(м^{2 о}С⁴); 5 - Спр= 2,0 Вт/(м^{2 о}С⁴); 6 - Спр= 2,5 Вт/(м^{2 о}С⁴); 7 - Спр=3,0 Вт/(м^{2 о}С⁴); 8 - Спр=3,5 Вт/(м^{2 о}С⁴); 9 - Спр= 4,0 Вт/(м^{2 о}С⁴); 10 - Спр= 4,5 Вт/(м^{2 о}С⁴); 11 - Спр= 5,0 Вт/(м^{2 о}С⁴); 12 - Спр= 5,5 Вт/(м^{2 о}С⁴); 13 - Спр= 5,7 Вт/(м^{2 о}С⁴)

(рисунок 2.27 и 2.28) для вентилируемых воздушных пространств толщиной 0,06 м, 0,1 м и 0,15 м в конструкциях вентфасадов получены значения термических сопротивлений при различных скоростях ветра и коэффициентах излучения поверхностей, обращенных в вентилируемое воздушное пространство (см. Главу 7).

2.5