Ciepło rozprzestrzenia się przez konwekcję (przepływ) w środowiskach płynnych i gazowych. Cząsteczki materiału poruszają się przenosząc ciepło. Lokalne ogrzanie lub ochłodzenie np. cieczy lub powietrza powoduje przemieszczanie cząsteczek tak, że temperatura wyrównuje się nie tylko na skutek przewodzenia, ale także przez konwekcję. Wywołany w ten sposób ruch powietrza (lub cieczy) ma ograniczona prędkość, wskutek czego intensywność wymiany ciepła przez konwekcje swobodną jest stosunkowo mała. Intensywność tą można zwiększyć wywołując mechanicznie ruch gazu (cieczy) przy pomocy różnych pomp i wentylatorów. Mamy wtedy do czynienia z tzw. konwekcją wymuszoną.
Przy istniejącej różnicy temp. powietrza po obu stronach przegrody, przez przegrodę przenika strumień cieplny w kierunku od temp. wyższej ti do niższej te. Spadek temperatur występuje również na powierzchniach przegrody. W związku z tym opór przegrody przy przenikaniu ciepła składa się z 3 oporów cieplnych:
przy przejmowaniu ciepła przez powierzchnie wewnętrzną przegrody z powietrza powstaje tzw. opór przejmowania ciepła przy napływie ciepła z powietrz na powierzchnie przegrody R,
przy przejściu ciepła przez przegrodę- opór cieplny R,
przy przejmowaniu ciepła z zewnątrz powierzchni przegrody przez powietrze zewnętrzne powstaje tzw. opór przejmowania ciepła przy odpływie ciepła z z powierzchni przegrody do powietrza Re
POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA Częstochowa, 18.12.2012
WYDZIAŁ BUDOWNICTWA LABORATORIUM BUDOWNICTWA OGÓLNEGO I FIZYKI BUDOWLI
ROK AKAD. 2012/2013
Ćwiczenie nr 2
WARUNKI CIEPLNE I NA POWIERZCHNI ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ
Rok II , sem. III Gr X, rok akad. 2012/2013
Skład zespołu:
x
x
x
x
x
WSTĘP TEORETYCZNY
1. Wymiana ciepła przez konwekcję, prawo Newtona
Ciepło rozprzestrzenia się przez konwekcję (przepływ) w środowiskach płynnych i gazowych. Cząsteczki materiału poruszają się przenosząc ciepło. Lokalne ogrzanie lub ochłodzenie np. cieczy lub powietrza powoduje przemieszczanie cząsteczek tak, że temperatura wyrównuje się nie tylko na skutek przewodzenia, ale także przez konwekcję. Wywołany w ten sposób ruch powietrza (lub cieczy) ma ograniczona prędkość, wskutek czego intensywność wymiany ciepła przez konwekcje swobodną jest stosunkowo mała. Intensywność tą można zwiększyć wywołując mechanicznie ruch gazu (cieczy) przy pomocy różnych pomp i wentylatorów. Mamy wtedy do czynienia z tzw. konwekcją wymuszoną.
Rozróżniamy dwa rodzaje konwekcji uwzględniające różnice w ruchu cząsteczek:
laminarną - cząsteczki poruszają się równolegle do kierunku przepływu;
turbulentną- nieuporządkowany charakterystyczny ruch cząsteczek.
Zgodnie z prawem Newtona wymiana ciepła przez konwekcję wyraża się zależnością:
qk = k (tc - tF)
gdzie:
qk W/ m2 - gęstość strumienia cieplnego przepływającego między ośrodkiem a powierzchnią, k W/ m2 K- wsp. przejmowania ciepła przez konwekcję,
tc C-temp. ośrodka; tF C- temp. powierzchni.
2. Wymiana ciepła przez promieniowanie, prawo Kirchhoffa,
prawo Stefana- Boltzmanna
Wymiana ciepła przez promieniowanie odbywa się za pośrednictwem fal elektromagnetycznych o długości 760- 3000 mm, które rozprzestrzeniają się prędkością światła. Promieniowanie cieplne różnych ciał zależy od ich temperatury. Mimo to zdolność promieniowania różnych ciał mających tę sama temperaturę nie jest jednakowa. Zdolność promieniowania materiałów w danej temp. nie może przekroczyć określonej maksymalnej wartości.
Ciało, które w danej temp. posiada max. zdolność wypromieniowania ciepła
(…)
…, które w danej temp. posiada max. zdolność wypromieniowania ciepła nazywa się ciałem doskonale czarnym.
Intensywność wymiany ciepła przez promieniowanie zależy od:
temperatury ciał,
zdolności promieniowania,
absorpcji i odbicia,
kształtu,
rozmiarów,
wzajemnego położenia ciał.
Całkowita energii promieniowania Qo = Qc + Qρ + Q gdzie:
Qc - część energii pochłoniętej przez ciało, Qρ - część energii odbitej od ciała,
Q - część energii przechodzącej przez ciało.
Prawo Stefana- Boltzmanna
Gęstość strumienia ciała doskonale czarnego jest proporcjonalna do bezwzględnej temperatury powierzchni w potędze czwartej.
qP = Co()4 gdzie:
qP , q / m2 - gęstość strumienia cieplnego,
Co , W / m2 K4- wsp. promieniowania ciała doskonale czarnego (Co = 5,77)
T , K- bezwzględna temperatura powierzchni
Prawo Kirchhoffa:
Iloraz gęstości strumienia emisji promieniowania do absorpcyjności dla wszystkich ciał stałych jest stały i równy gęstości strumienia emisji promieniowania ciała doskonale czarnego o tej samej temperaturze, a wartość zależy wyłącznie od temperatury ciała.
qP = a = C = a Co gdzie: C , W / m2 K4- wsp. promieniowania powierzchni ciała szarego
3. Przejmowanie ciepła na powierzchni przegrody przez konwekcję…
… przejmowania w wyniku promieniowana. Wynika to z dużej szybkości ruchu powietrza po zewnętrznej stronie przegrody
4.Współczynniki przejmowania ciepła, opory przejmowania ciepła
Współczynnik przejmowania ciepła i , e jest to ilość strumienia ciepła przepływającego w warunkach ustalonych z ośrodka gazowego przez 1 m2 powierzchni przegrody lub tez przepływającego z powierzchni przegrody do ośrodka gazowego…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)