O ustalonym przenikaniu ciepła możemy mówić, gdy temperatura w poszczególnych punktach jest stała w określonym czasie. W takim przypadku temperatury w poszczególnych punktach określane są tylko położeniem t = f(x).
Jeżeli temperatura w poszczególnych punktach zależy zarówno od położenia jak i od czasu, mówimy o nieustalonym przenikaniu ciepła. Wykresem będzie wtedy zależność t=f(x, t).
W praktyce zazwyczaj mówimy o nieustalonym przenikaniu ciepła, jednak w obliczeniach cieplno – wilgotnościowych przegród budowlanych zakłada się najczęściej przenikanie ustalone.
Stanowisko pomiarowe składa się z urządzenia APEK AL 154. Urządzenie to zaopatrzone jest w czujniki do pomiaru temperatury oraz gęstości strumienia ciepła. Czujniki znajdują się wewnątrz przegrody (w dwóch polach pomiarowych) na rożnych głębokościach, podłączone są one do urządzenia przetwarzającego dane oraz do komputera na którym zapisywane są odczyty. Każde pole zawiera siedem czujników do pomiaru temperatury i trzy do pomiaru gęstości.
Głębokość umiejscowienia czujników pomiaru temperatury liczona od strony interieru kolejno: 0, 12cm, 22cm, 32cm, 42 cm, 52cm oraz na zewnątrz – 63cm.
Czujniki pomiaru gęstości strumienia ciepła umiejscowione są w trzech miejscach na głębokości 14cm, 28cm oraz 42cm (licząc od strony interieru). Bezpośrednio przy nich znajdują się również czujniki pomiaru temperatury.
POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA Częstochowa, 18.12.2012
WYDZIAŁ BUDOWNICTWA LABORATORIUM BUDOWNICTWA OGÓLNEGO I FIZYKI BUDOWLI
ROK AKAD. 2012/2013
ĆWICZENIE NR 3
WYMIANA CIEPŁA PRZEZ ŚCIANĘ ZEWNĘTRZNĄ
Rok II , sem. III Gr X, rok akad. 2012/2013
Skład zespołu:
X
X
X
X
Cel ćwiczenia i zakres ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest pomiar zmian temperatury i gęstości strumienia ciepła w przegrodzie zewnętrznej. Pomiary zostały dokonane w laboratorium fizyki budowli. Wstęp teoretyczny
Ustalone i nieustalone warunki przebiegu procesu przenikania ciepła przez przegrodę
O ustalonym przenikaniu ciepła możemy mówić, gdy temperatura w poszczególnych punktach jest stała w określonym czasie. W takim przypadku temperatury w poszczególnych punktach określane są tylko położeniem t = f(x). Jeżeli temperatura w poszczególnych punktach zależy zarówno od położenia jak i od czasu, mówimy o nieustalonym przenikaniu ciepła. Wykresem będzie wtedy zależność t=f(x, t).
W praktyce zazwyczaj mówimy o nieustalonym przenikaniu ciepła, jednak w obliczeniach cieplno - wilgotnościowych przegród budowlanych zakłada się najczęściej przenikanie ustalone.
Wymiana ciepła przez przewodzenie, prawo Fouriera
Wymiana ciepła przez przewodzenie polega na przekazywaniu energii kinetycznej bezładnego ruchu cząsteczek w wyniku ich zderzeń. Proces prowadzi do wyrównania temperatury między ciałami. W płynach przekazywana jest energia kinetyczna atomów i cząsteczek, zaś w ciałach stałych energia drgań atomów w sieci krystalicznej.
I prawo Fouriera
Gęstość strumienia ciepła jest wprost proporcjonalna do gradientu temperatury
II prawo Fouriera
Zmiana temperatury w czasie w określonym punkcie obiektu ( tzw. Pochodna lokalna) przy założeniu i qv = 0
- operator Laplace`a
- laplasjan temperaturowy
Pole temperatury
Pole temperatury jest to układ wartości temperatur w przestrzeni rozpatrywanych w tej samej chwili. Pole temperatur może być ustalone lub nieustalone.
Nieustalone pole temperaturowe to obszar, w którym rozkład temperatury jest funkcją położenia punktu i czasu T = T(x,y,z,) odpowiadający nieustannej wymianie ciepła;
(…)
… na powierzchni i mamy do czynienia z przenikaniem ciepła. Przenikanie ciepła składa się z następujących zjawisk:
- Napływu ciepła z otoczenia do przegrody;
- Przewodzenie ciepła w przegrodzie;
- Odpływu ciepła z przegrody do powietrza.
Ciepło właściwe
Ciepło właściwe jest to ilość ciepła potrzebna do podwyższenia temperatury 1 kg masy danego materiału o 1 K przy stałym ciśnieniu.
gdzie:
c - ciepło właściwe
Q - ciepło
- różnica temperatur
m - masa materiału
Współczynnik wyrównania temperatury
Współczynnik wyrównywania temperatury: a = 1 Posiada taki materiał, którego współczynnik przewodności cieplnej , a iloczyn gęstości objętościowej i ciepła właściwego równy 1 .
Na podstawie wartości współczynnika temperatury „a” możemy oszacować prędkość wyrównania temperatury w ciele. Współczynnik „a” możemy określić doświadczalnie lub obliczyć ze wzoru: gdzie:
a - współczynnik wyrównania temperatury;
- współczynnik przewodności cieplnej;
c - ciepło właściwe;
- gęstość objętościowa.
Aktywność cieplna, współczynnik ciepłochłonności
Współczynnik ciepłochłonności to zdolność materiałów do pochłaniania lub oddawania ciepła. gdzie:
b - współczynnik ciepłochłonności, - współczynnik przewodności cieplnej,
c - ciepło właściwe…
… wartość ilorazu różnicy temperatury między dwiema powierzchniami izotermicznymi do długości normalnej do powierzchni izotermicznej, gdy odległość maleje do zera, wyrażony w .
- operator Hamiltona
Współczynnik przewodzenia ciepła, opór przewodzenia ciepła
Współczynnik przewodzenia ciepła jest to gęstość strumienia ciepła przepływającego przez jednolitą warstwę materiału, jeżeli spadek temperatury…
…,
- gęstość objętościowa.
Rozkład ciśnień pary wodnej we wnętrzu przegrody w warunkach ustalonych przenikania ciepła i dyfuzji pary wodnej
W przypadku gdy wilgotność powietrza zewnętrznego i wewnętrznego jest jednakowa, rzeczywiste ciśnienie pary wodnej w pomieszczeniach będzie znacznie wyższa od ciśnienia pary wodnej na zewnątrz.
Opis stanowiska:
Stanowisko pomiarowe składa się z urządzenia APEK AL 154…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)