كيفية تحديد التدفق الحراري. تدفق الحرارة
تدفق الحرارة
تدفق الحرارة
كمية الحرارة المنقولة عبر متساوي الحرارة في الوحدات زمن. يتطابق بُعد T. p. مع بُعد القوة. T. p. يقاس بالواط أو كيلو كالوري / ساعة (1 كيلو كالوري / ساعة \ u003d 1.163 واط). T. p. ، يشار إليها بالوحدات. متحاور أسطح تسمى كثافة T. ص. ، يدق. إلخ أو الحمل الحراري ؛ يُشار إليها عادةً بـ q ، وتُقاس بـ W / m2 أو kcal / (m2 h). الكثافة T. p. متجه ، أي مكون منه يساوي عدديًا كمية الحرارة المنقولة بالوحدات. الوقت بالوحدات المنطقة المتعامدة مع الاتجاه المتخذ.
قاموس موسوعي فيزيائي. - م: الموسوعة السوفيتية. . 1983 .
تدفق الحرارة
متجه موجه في الاتجاه المعاكس لتدرج درجة الحرارة ومتساوٍ في القيمة المطلقة. كمية الحرارة التي تمر عبر متساوي الحرارة. السطح لكل وحدة زمنية. يقاس بالواط أو كيلو كالوري / ساعة (1 كيلو كالوري / ساعة \ u003d 1.163 واط). T. p. ، المتعلقة بالوحدة متساوي الحرارة. أسطح تسمى كثافة T. ص. أو دقات. T. ص. ، في التكنولوجيا - الحمل الحراري. وحدات يدق. T. p. بمثابة W / m 2 و kcal / (m 2 h).
موسوعة فيزيائية. في 5 مجلدات. - م: الموسوعة السوفيتية. رئيس التحرير أ.م.بروخوروف. 1988 .
شاهد ما هو "HEAT FLOW" في القواميس الأخرى:
تدفق الحرارة- التدفق الحراري - مقدار الحرارة التي تمر عبر العينة لكل وحدة زمنية. [GOST 7076 99] تدفق الحرارة - تدفق الطاقة الحرارية المنقولة في عملية التبادل الحراري. [قاموس مصطلحات للخرسانة والخرسانة المسلحة. FSUE ... ... موسوعة مصطلحات وتعريفات وشروح مواد البناء
مقدار الحرارة التي تمر لكل وحدة زمنية عبر سطح متساوي الحرارة تعسفيًا ... قاموس موسوعي كبير
- (a. التدفق الحراري ، التدفق الحراري ، معدل التدفق الحراري ؛ n. Warmefluβ ، Warmestromung ؛ f. curant calorifique ، flux de chaleur ؛ و. corriente termico ، torrente calorico ، flujo termico) كمية الحرارة المنقولة عبر متساوي الحرارة. السطح لكل وحدة ... ... الموسوعة الجيولوجية
كمية الحرارة المنقولة عبر أي سطح في عملية نقل الحرارة. يتميز بكثافة T. p. ، وهي نسبة كمية الحرارة المنقولة عبر السطح إلى الفترة الزمنية التي ... ... موسوعة التكنولوجيا
تدفق الحرارة- - [Ya.N. Luginsky، MS Fezi Zhilinskaya، Yu.S. Kabirov. القاموس الإنجليزي الروسي للهندسة الكهربائية وهندسة الطاقة ، موسكو ، 1999] موضوعات في الهندسة الكهربائية ، مفاهيم أساسية إن التدفق الحراري للتيار الحراري ، تدفق الحرارة الحراري ... دليل المترجم الفني
تدفق الحرارة س- W هو مقدار الحرارة التي تمر عبر غلاف المبنى لكل وحدة زمنية.
1. جدار متجانس. ضع في اعتبارك سمك الجدار المتجانس (الشكل 1-7) ، الموصلية الحرارية ، وهي ثابتة. يتم الحفاظ على درجات حرارة ثابتة على الأسطح الخارجية للجدار. تتغير درجة الحرارة فقط في اتجاه المحور السيني. في هذه الحالة ، يكون مجال درجة الحرارة أحادي البعد ، وتكون الأسطح متساوية الحرارة مسطحة وتقع بشكل عمودي على المحور x.
على مسافة x ، نختار طبقة سمك داخل الجدار يحدها سطحان متساويان. بناءً على قانون فورييه [المعادلة (1-1)] لهذه الحالة ، يمكننا كتابة:
كثافة تدفق الحرارةوبالتالي ، فإن q في ظل الظروف الحرارية الثابتة ثابت في كل قسم
يتم تحديد ثابت التكامل C من شروط الحدود ، أي في. باستبدال هذه القيم في المعادلة (ب) ، لدينا:
من المعادلة (ج) ، يتم تحديد القيمة غير المعروفة لكثافة تدفق الحرارة q ، وهي:
وبالتالي ، فإن كمية الحرارة المنقولة عبر وحدة من سطح الجدار لكل وحدة زمنية تتناسب طرديًا مع معامل التوصيل الحراري وفرق درجة الحرارة للأسطح الخارجية وتتناسب عكسيًا مع سمك الجدار.
المعادلة (1-2) هي معادلة حساب التوصيل الحراري لجدار مسطح. يربط أربع كميات: و. بمعرفة أي ثلاثة منهم تجد الرابع:
تسمى النسبة بالتوصيل الحراري للجدار ، ويسمى المقابل بالمقاومة الحرارية. يحدد الأخير انخفاض درجة الحرارة في الجدار لكل وحدة كثافة تدفق الحرارة.
إذا استبدلنا القيم التي تم العثور عليها لـ C وكثافة تدفق الحرارة q في المعادلة (ب) ، فإننا نحصل على معادلة منحنى درجة الحرارة
يوضح الأخير أنه عند القيمة الثابتة لمعامل التوصيل الحراري ، تتغير درجة حرارة جدار متجانس وفقًا لقانون خطي. في الواقع ، نظرًا لاعتمادها على درجة الحرارة ، يكون معامل التوصيل الحراري متغيرًا. إذا تم أخذ هذا الظرف في الاعتبار ، فإننا نحصل على صيغ حسابية أخرى أكثر تعقيدًا.
بالنسبة للغالبية العظمى من المواد ، فإن اعتماد معامل التوصيل الحراري على درجة الحرارة له طابع خطي في الشكل. في هذه الحالة ، بناءً على قانون فورييه للجدار المسطح ، لدينا:
بقسمة المتغيرات والدمج نحصل على:
بالتعويض في المعادلة (هـ) القيم الحدية للمتغيرات ، لدينا في
بطرح المعادلة (ز) من المعادلة (ح) نحصل على:
أرز. 1-7. جدار مسطح متجانس.
صيغة الحساب الجديدة (1-4) أكثر تعقيدًا إلى حد ما من الصيغة (1-2). هناك أخذنا ثابت التوصيل الحراري ويساوي بعض القيمة المتوسطة.
معادلة الأجزاء الصحيحة من هذه الصيغ ببعضنا البعض ، لدينا:
لذلك ، إذا تم تحديده من خلال المتوسط الحسابي للقيم الحدودية لدرجات حرارة الجدار ، فإن الصيغتين (1-2) و (1-4) متكافئة.
مع الأخذ في الاعتبار اعتماد معامل التوصيل الحراري على درجة الحرارة ، يتم الحصول على معادلة منحنى درجة الحرارة في الجدار عن طريق حل المعادلة (هـ) فيما يتعلق بـ t واستبدال القيمة C من (g) ، وهي:
لذلك ، في هذه الحالة ، لا تتغير درجة حرارة الجدار خطيًا ، ولكن على طول منحنى. علاوة على ذلك ، إذا كان المعامل b موجبًا ، فإن تحدب المنحنى يتجه لأعلى ، وإذا كان سالبًا - لأسفل (انظر الشكل 1-10).
2. جدار متعدد الطبقات.
تسمى الجدران المكونة من عدة طبقات غير متجانسة طبقات متعددة.
هذه ، على سبيل المثال ، جدران المباني السكنية ، حيث يوجد على طبقة الطوب الرئيسية جص داخلي على جانب واحد ، وكسوة خارجية على الجانب الآخر. عادةً ما تتكون بطانة الأفران والغلايات والأجهزة الحرارية الأخرى من عدة طبقات.
أرز. 1-8. جدار مسطح متعدد الطبقات.
دع الجدار يتكون من ثلاث طبقات غير متجانسة ولكنها متقاربة (الشكل 1-8). سمك الطبقة الأولى من الطبقة الثانية والثالثة. وفقًا لذلك ، معاملات التوصيل الحراري للطبقات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن درجات حرارة الأسطح الخارجية للجدار معروفة. يُفترض أن يكون التلامس الحراري بين الأسطح مثاليًا ؛ ونشير إلى درجة الحرارة عند نقاط التلامس.
في النظام الثابت ، تكون كثافة تدفق الحرارة ثابتة ونفس الشيء بالنسبة لجميع الطبقات. لذلك ، بناءً على المعادلة (1-2) ، يمكننا كتابة:
من هذه المعادلات ، من السهل تحديد الفروق في درجات الحرارة في كل طبقة:
مجموع الفروق في درجات الحرارة في كل طبقة هو الفرق الكلي في درجة الحرارة. بإضافة الجزأين الأيمن والأيسر من نظام المعادلات (م) ، نحصل على:
من العلاقة (ن) نحدد قيمة كثافة تدفق الحرارة:
بالقياس مع ما سبق ، يمكنك كتابة صيغة الحساب لجدار الطبقة على الفور:
نظرًا لأن كل مصطلح في المقام في الصيغة (1-6) يمثل المقاومة الحرارية للطبقة ، فإنه يتبع من المعادلة (1-7) أن المقاومة الحرارية الكلية للجدار متعدد الطبقات تساوي مجموع المقاومة الحرارية الجزئية .
أرز. 1-9. طريقة رسومية لتحديد درجات الحرارة المتوسطة.
إذا تم استبدال قيمة كثافة التدفق الحراري من المعادلة (1-6) في المعادلة (م) ، فإننا نحصل على قيم درجات الحرارة غير المعروفة:
تتغير درجة الحرارة داخل كل طبقة في خط مستقيم ، ولكن بالنسبة لجدار متعدد الطبقات ككل ، فهو عبارة عن خط متقطع (الشكل 1-8). يمكن أيضًا تحديد قيم درجات الحرارة غير المعروفة لجدار متعدد الطبقات بيانياً (الشكل 1-9). عند التخطيط على طول المحور x على أي مقياس ، ولكن بترتيب الطبقات ، يتم رسم قيم مقاومتها الحرارية ، ويتم استعادة الخطوط العمودية. في أقصى حدودها ، أيضًا بشكل تعسفي ، ولكن بنفس المقياس ، يتم رسم قيم درجات الحرارة الخارجية.
النقطتان الناتجتان A و C متصلتان بخط مستقيم. نقاط تقاطع هذا الخط مع الخطوط العمودية المتوسطة تعطي قيم درجات الحرارة المرغوبة. مع مثل هذا البناء. بالتالي،
باستبدال قيم المقاطع ، نحصل على:
بطريقة مماثلة ، نحن نثبت ذلك
في بعض الأحيان ، من أجل تقليل الحسابات ، يتم حساب جدار متعدد الطبقات كسمك أحادي الطبقة (منتظم). في هذه الحالة ، يتم إدخال ما يسمى بالتوصيل الحراري المكافئ في الحساب ، والذي يتم تحديده من العلاقة
ومن ثم لدينا:
وبالتالي ، فإن الموصلية الحرارية المكافئة تعتمد فقط على قيم المقاومة الحرارية وسمك الطبقات الفردية.
عند اشتقاق معادلة الحساب لجدار متعدد الطبقات ، افترضنا أن الطبقات متلاصقة بشكل وثيق مع بعضها البعض ، وبسبب التلامس الحراري المثالي ، فإن الأسطح الملامسة للطبقات المختلفة لها نفس درجة الحرارة. ومع ذلك ، إذا كانت الأسطح خشنة ، فإن الاتصال الوثيق أمر مستحيل وتتشكل فجوات هوائية بين الطبقات. نظرًا لأن الموصلية الحرارية للهواء صغيرة ، فإن وجود فجوات رفيعة جدًا يمكن أن يؤثر بشكل كبير على تقليل الموصلية الحرارية المكافئة لجدار متعدد الطبقات. يحدث تأثير مماثل بواسطة طبقة أكسيد الفلز. لذلك ، عند الحساب وخاصة عند قياس التوصيل الحراري لجدار متعدد الطبقات ، يجب الانتباه إلى كثافة التلامس بين الطبقات.
مثال 1-1. حدد فقد الحرارة من خلال جدار من الطوب يبلغ طوله 5 أمتار وارتفاعه 3 أمتار وسمكه 250 مم إذا تم الحفاظ على درجات الحرارة على أسطح الجدران. معامل التوصيل الحراري للطوب أ = 0.6 واط / (م درجة مئوية).
حسب المعادلة (1-2)
المثال 1-2. حدد قيمة معامل التوصيل الحراري لمادة الجدار إذا كانت كثافة تدفق الحرارة بسمك مم وفرق في درجة الحرارة.
I. قياس كثافة التدفقات الحرارية التي تمر عبر غلاف المبنى. GOST 25380-82.
التدفق الحراري - مقدار الحرارة المنقولة عبر سطح متساوي الحرارة لكل وحدة زمنية. يتم قياس تدفق الحرارة بالواط أو كيلو كالوري / ساعة (1 واط \ u003d 0.86 كيلو كالوري / ساعة). يسمى التدفق الحراري لكل وحدة من السطح متساوي الحرارة بكثافة تدفق الحرارة أو الحمل الحراري ؛ يشار إليها عادةً بـ q ، تقاس بـ W / m2 أو kcal / (m2 × h). كثافة تدفق الحرارة عبارة عن متجه ، أي مكون منه يساوي عدديًا كمية الحرارة المنقولة لكل وحدة زمنية عبر منطقة وحدة متعامدة على اتجاه المكون المأخوذ.
يتم إجراء قياسات كثافة التدفقات الحرارية التي تمر عبر غلاف المبنى وفقًا لـ GOST 25380-82 "المباني والهياكل. طريقة قياس كثافة التدفقات الحرارية التي تمر عبر غلاف المبنى".
تحدد هذه المواصفة القياسية طريقة موحدة لتحديد كثافة التدفقات الحرارية التي تمر عبر مظاريف المباني أحادية الطبقة ومتعددة الطبقات للمباني والهياكل السكنية والعامة والصناعية والزراعية أثناء دراسة تجريبية وتحت ظروف تشغيلها.
يتم قياس كثافة تدفق الحرارة على مقياس جهاز متخصص ، والذي يتضمن محول تدفق الحرارة ، أو يتم حسابه من نتائج قياس emf. على محولات تدفق الحرارة التي تمت معايرتها مسبقًا.
يظهر مخطط قياس كثافة التدفق الحراري في الرسم.
1 - أرفق الهيكل ؛ 2 - محول تدفق الحرارة ؛ 3 - مقياس emf ؛
التلفزيون ، tn - درجة حرارة الهواء الداخلي والخارجي ؛
τн، τв، τ "в - درجة حرارة الأسطح الخارجية والداخلية للهيكل المحيط بالقرب من المحول وتحته ، على التوالي ؛
R1 ، R2 - المقاومة الحرارية لغلاف المبنى ومحول تدفق الحرارة ؛
q1 ، q2 هي كثافة تدفق الحرارة قبل وبعد تثبيت محول الطاقة
II. الأشعة تحت الحمراء. مصادر. حماية.
الحماية من الأشعة تحت الحمراء في مكان العمل.
مصدر الأشعة تحت الحمراء (IR) هو أي جسم ساخن ، تحدد درجة حرارته شدة وطيف الطاقة الكهرومغناطيسية المنبعثة. يتم تحديد الطول الموجي مع الطاقة القصوى للإشعاع الحراري بواسطة الصيغة:
λmax = 2.9-103 / T [m] (1)
حيث T هي درجة الحرارة المطلقة للجسم المشع ، K.
تنقسم الأشعة تحت الحمراء إلى ثلاثة مجالات:
الموجة القصيرة (X = 0.7 - 1.4 ميكرون) ؛
موجة متوسطة (k \ u003d 1.4 - 3.0 ميكرون):
الطول الموجي الطويل (k = 3.0 ميكرومتر - 1.0 مم).
للموجات الكهربائية في نطاق الأشعة تحت الحمراء تأثير حراري بشكل أساسي على جسم الإنسان. في هذه الحالة ، من الضروري مراعاة: الشدة وطول الموجة بأقصى طاقة ؛ مساحة السطح المشعة مدة التعرض لكل يوم عمل ومدة التعرض المستمر ؛ كثافة العمل البدني والتنقل الجوي في مكان العمل ؛ جودة وزرة الخصائص الفردية للعامل.
أشعة نطاق الموجة القصيرة التي يبلغ طولها الموجي λ ≤ 1.4 ميكرومتر لها القدرة على اختراق أنسجة جسم الإنسان بعدة سنتيمترات. يخترق هذا النوع من الأشعة تحت الحمراء الجلد والجمجمة بسهولة إلى أنسجة المخ ويمكن أن يؤثر على خلايا الدماغ ، مما يتسبب في تلف شديد في الدماغ ، وأعراضه هي القيء والدوخة واتساع الأوعية الدموية في الجلد وانخفاض ضغط الدم وضعف الدورة الدموية والتنفس ، والتشنجات ، وفقدان الوعي في بعض الأحيان. عند التعرض للإشعاع بأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة ، لوحظ أيضًا زيادة في درجة حرارة الرئتين والكلى والعضلات والأعضاء الأخرى. في الدم ، الليمفاوية ، السائل النخاعي ، تظهر مواد نشطة بيولوجيا محددة ، هناك انتهاك عمليات التمثيل الغذائي، تتغير الحالة الوظيفية للجهاز العصبي المركزي.
يتم الاحتفاظ بأشعة نطاق الموجة المتوسطة بطول موجة λ = 1.4 - 3.0 ميكرون في الطبقات السطحية للجلد على عمق 0.1 - 0.2 مم. لذلك ، يتجلى تأثيرها الفسيولوجي على الجسم بشكل رئيسي في زيادة درجة حرارة الجلد وتسخين الجسم.
يحدث التسخين الأكثر كثافة لسطح جلد الإنسان مع إشعاع الأشعة تحت الحمراء مع λ> 3 ميكرومتر. تحت تأثيره ، يتم تعطيل نشاط القلب والأوعية الدموية والجهاز التنفسي ، وكذلك التوازن الحراري للجسم ، مما قد يؤدي إلى حدوث ضربة شمس.
يتم تنظيم شدة الإشعاع الحراري بناءً على الإحساس الذاتي بالطاقة الإشعاعية من قبل الشخص. وفقًا لـ GOST 12.1.005-88 ، يجب ألا تتجاوز شدة التعرض الحراري للعمال من الأسطح الساخنة للمعدات التكنولوجية وتركيبات الإضاءة: 35 واط / م 2 مع التعرض لأكثر من 50 ٪ من سطح الجسم ؛ 70 واط / م 2 عند تعريض 25 إلى 50٪ من سطح الجسم ؛ 100 واط / م 2 عند تشعيع ما لا يزيد عن 25٪ من سطح الجسم. من المصادر المفتوحة (المعدن والزجاج المسخن ، اللهب المكشوف) ، يجب ألا تتجاوز شدة التعرض الحراري 140 واط / م 2 مع تعرض ما لا يزيد عن 25٪ من سطح الجسم والاستخدام الإلزامي لمعدات الحماية الشخصية ، بما في ذلك حماية الوجه و عين.
تحد المعايير أيضًا من درجة حرارة الأسطح الساخنة للمعدات في منطقة العمل ، والتي يجب ألا تتجاوز 45 درجة مئوية.
يجب ألا تتجاوز درجة حرارة سطح الجهاز ، التي تكون درجة الحرارة داخلها قريبة من 100 درجة مئوية ، 35 درجة مئوية.
q = 0.78 x S x (T4 x 10-8-110) / r2 [W / m2] (2)
تشمل الأنواع الرئيسية للحماية من الأشعة تحت الحمراء ما يلي:
1. حماية الوقت.
2. حماية المسافة.
3. التدريع أو العزل الحراري أو تبريد الأسطح الساخنة ؛
4. زيادة نقل الحرارة لجسم الإنسان.
5. معدات الحماية الشخصية.
6. القضاء على مصدر الحرارة.
توفر الحماية الزمنية للحد من الوقت الذي يقضيه الإشعاع العامل في منطقة الإشعاع. يعتمد الوقت الآمن لإقامة الشخص في منطقة عمل الأشعة تحت الحمراء على شدته (كثافة التدفق) ويتم تحديده وفقًا للجدول 1.
الجدول 1
وقت الإقامة الآمنة للأشخاص في منطقة الأشعة تحت الحمراء
يتم تحديد المسافة الآمنة بواسطة الصيغة (2) اعتمادًا على مدة الإقامة في منطقة العمل والكثافة المسموح بها للإشعاع بالأشعة تحت الحمراء.
يمكن تقليل قوة الأشعة تحت الحمراء من خلال التصميم والحلول التكنولوجية (استبدال طريقة وطريقة تسخين المنتجات ، وما إلى ذلك) ، وكذلك عن طريق طلاء أسطح التسخين بمواد عازلة للحرارة.
هناك ثلاثة أنواع من الشاشات:
مبهمة؛
· شفاف؛
شفاف.
في الشاشات المعتمة والطاقة التذبذبات الكهرومغناطيسيةفالتفاعل مع مادة الشاشة يتحول إلى حراري. في هذه الحالة ، يتم تسخين الشاشة وتصبح ، مثل أي جسم ساخن ، مصدرًا للإشعاع الحراري. يعتبر إشعاع سطح الشاشة المقابل للمصدر الإشعاع المرسل للمصدر. تشمل الشاشات غير الشفافة: المعدن ، والألفا (من رقائق الألومنيوم) ، والمسامية (الخرسانة الرغوية ، والزجاج الرغوي ، والطين الموسع ، والخفاف) ، والأسبستوس وغيرها.
في الشاشات الشفافة ينتشر الإشعاع بداخلها وفقًا لقوانين البصريات الهندسية ، مما يضمن الرؤية من خلال الشاشة. هذه الشاشات مصنوعة من أنواع مختلفة من الزجاج ، كما تُستخدم الستائر المائية ذات الأغشية (الحرة والمتدفقة إلى أسفل الزجاج).
تجمع الشاشات الشفافة بين خصائص الشاشات الشفافة وغير الشفافة. وتشمل هذه الشبكات المعدنية ، والستائر المتسلسلة ، والشاشات الزجاجية المقواة بشبكة معدنية.
· عاكسة للحرارة.
· امتصاص الحرارة.
مشتت للحرارة.
هذا التقسيم تعسفي إلى حد ما ، لأن كل شاشة لديها القدرة على عكس الحرارة وامتصاصها وإزالتها. يتم تحديد تخصيص الشاشة لمجموعة أو أخرى من خلال أي من قدراتها يكون أكثر وضوحًا.
تتميز الشاشات العاكسة للحرارة بدرجة منخفضة من سواد السطح ، ونتيجة لذلك فإنها تعكس جزءًا كبيرًا من الطاقة المشعة التي تسقط عليها في الاتجاه المعاكس. تستخدم ألفول وألواح الألمنيوم والفولاذ المجلفن كمواد عاكسة للحرارة.
تسمى الشاشات الماصة للحرارة الشاشات المصنوعة من مواد ذات مقاومة حرارية عالية (الموصلية الحرارية المنخفضة). يتم استخدام الطوب الحراري والعازل للحرارة والأسبستوس وصوف الخبث كمواد ممتصة للحرارة.
كشاشات لإزالة الحرارة ، يتم استخدام الستائر المائية على نطاق واسع ، حيث تتساقط بحرية على شكل فيلم ، أو تروى سطح غربال آخر (على سبيل المثال ، معدن) ، أو محاطة بغلاف خاص مصنوع من الزجاج أو المعدن.
E \ u003d (q - q3) / q (3)
E \ u003d (t - t3) / t (4)
q3 هي كثافة تدفق الأشعة تحت الحمراء باستخدام الحماية ، W / m2 ؛
ر هي درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء دون استخدام الحماية ، درجة مئوية ؛
t3 هي درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء باستخدام الحماية ° درجة مئوية.
يسمح تدفق الهواء الموجه مباشرة إلى العامل بزيادة إزالة الحرارة من جسده بيئة. يعتمد اختيار معدل تدفق الهواء على شدة العمل المنجز وشدة الأشعة تحت الحمراء ، ولكن يجب ألا يتجاوز 5 م / ث ، لأنه في هذه الحالة يعاني العامل من عدم الراحة (على سبيل المثال ، طنين الأذن). تزداد فعالية الاستحمام بالهواء عندما يتم تبريد الهواء المرسل إلى مكان العمل أو عند خلط الماء الذي يتم رشه بدقة (دش الماء والهواء).
كمعدات حماية شخصية ، يتم استخدام ملابس العمل المصنوعة من الأقمشة القطنية والصوفية والأقمشة ذات الطلاء المعدني (التي تعكس ما يصل إلى 90٪ من الأشعة تحت الحمراء). تم تصميم نظارات واقية مع نظارات خاصة لحماية العين - مرشحات الضوء من اللون الأصفر والأخضر أو الأزرق.
تنص التدابير العلاجية والوقائية على تنظيم نظام عقلاني للعمل والراحة. يتم تحديد مدة فترات الراحة في العمل وتواترها من خلال شدة الأشعة تحت الحمراء وشدة العمل. إلى جانب الفحوصات الدورية ، يتم إجراء الفحوصات الطبية للوقاية من الأمراض المهنية.
ثالثا. الأدوات المستخدمة.
لقياس كثافة التدفقات الحرارية التي تمر عبر غلاف المبنى وللتحقق من خصائص الدروع الحرارية ، طور متخصصونا أجهزة من السلسلة.
منطقة التطبيق:
تستخدم أجهزة سلسلة IPP-2 على نطاق واسع في البناء والمؤسسات العلمية وفي مختلف مرافق الطاقة وفي العديد من الصناعات الأخرى.
يتم قياس كثافة التدفق الحراري ، كمؤشر لخصائص العزل الحراري للمواد المختلفة ، باستخدام أجهزة سلسلة IPP-2 على:
اختبار الهياكل المرفقة ؛
تحديد فقد الحرارة في شبكات تسخين المياه ؛
القيام بأعمال معملية في الجامعات (أقسام "سلامة الحياة" ، "البيئة الصناعية" ، إلخ).
يوضح الشكل نموذجًا أوليًا للحامل "تحديد معاملات الهواء في منطقة العمل والحماية من التأثيرات الحرارية" BZhZ 3 (من إنتاج Intos + LLC).
يحتوي الاستاند على مصدر إشعاع حراري على شكل عاكس منزلي ، يركب أمامه واقي حراري مصنوع من مواد مختلفة (قماش ، صفيحة معدنية ، مجموعة سلاسل ، إلخ). خلف الشاشة على مسافات مختلفة منها داخل نموذج الغرفة ، يتم وضع جهاز IPP-2 ، الذي يقيس كثافة تدفق الحرارة. يتم وضع شفاط العادم مع مروحة فوق طراز الغرفة. جهاز قياسيحتوي IPP-2 على مستشعر إضافي يسمح لك بقياس درجة حرارة الهواء داخل الغرفة. وبالتالي ، فإن الحامل BZhZ 3 يجعل من الممكن قياس فعالية أنواع مختلفة من الحماية الحرارية ونظام التهوية المحلي.
يتيح الحامل قياس شدة الإشعاع الحراري اعتمادًا على المسافة إلى المصدر ، لتحديد فعالية الخصائص الوقائية للشاشات المصنوعة من مواد مختلفة.
رابعا. مبدأ تشغيل وتصميم جهاز IPP-2.
من الناحية الهيكلية ، يتم تصنيع وحدة القياس للجهاز في علبة بلاستيكية.
يعتمد مبدأ تشغيل الجهاز على قياس فرق درجة الحرارة على "الجدار الإضافي". يتناسب حجم فرق درجة الحرارة مع كثافة تدفق الحرارة. يتم قياس فرق درجة الحرارة باستخدام شريط مزدوج حراري موجود داخل لوحة المسبار ، والذي يعمل بمثابة "جدار إضافي".
في وضع التشغيل ، يقوم الجهاز بإجراء قياس دوري للمعامل المحدد. يتم إجراء انتقال بين أوضاع قياس كثافة تدفق الحرارة ودرجة الحرارة ، بالإضافة إلى الإشارة إلى شحن البطارية بنسب مئوية 0٪ ... 100٪. عند التبديل بين الأوضاع ، يتم عرض النقش المقابل للوضع المحدد على المؤشر. يمكن للجهاز أيضًا إجراء تسجيل تلقائي دوري للقيم المقاسة في الذاكرة غير المتطايرة بالرجوع إلى الوقت. يتم تمكين / تعطيل تسجيل الإحصائيات ، وضبط معلمات التسجيل ، وقراءة البيانات المتراكمة باستخدام البرنامج المقدم حسب الطلب.
الخصائص:
- إمكانية تحديد عتبات الإنذارات الصوتية والضوئية. العتبات هي الحدود العليا أو الدنيا للتغيير المسموح به في القيمة المقابلة. في حالة انتهاك قيمة الحد الأعلى أو الأدنى ، يكتشف الجهاز هذا الحدث ويضيء مؤشر LED على المؤشر. إذا تم تكوين الجهاز بشكل مناسب ، فإن انتهاك الحدود يكون مصحوبًا بإشارة صوتية.
· نقل القيم المقاسة إلى الكمبيوتر على واجهة RS 232.
تتمثل ميزة الجهاز في القدرة على توصيل ما يصل إلى 8 مجسات مختلفة لتدفق الحرارة بالتناوب بالجهاز. كل مسبار (مستشعر) له عامل معايرة فردي خاص به (عامل التحويل Kq) ، يوضح مقدار تغير الجهد من المستشعر بالنسبة لتدفق الحرارة. يتم استخدام هذا المعامل بواسطة الأداة لإنشاء خاصية المعايرة للمسبار ، والتي تحدد القيمة الحالية المقاسة لتدفق الحرارة.
تعديلات المجسات لقياس كثافة التدفق الحراري:
تم تصميم مجسات تدفق الحرارة لقياس كثافة تدفق الحرارة السطحية وفقًا لـ GOST 25380-92.
ظهور مجسات تدفق الحرارة
1. يتوفر مسبار تدفق الحرارة من نوع الضغط PTP مع زنبرك في التعديلات التالية (اعتمادًا على نطاق قياس كثافة تدفق الحرارة):
- PTP-2.0P: من 10 إلى 2000 واط / م 2 ؛
- PTP-9.9P: من 10 إلى 9999 وات / م 2.
2. مسبار تدفق الحرارة على شكل "عملة معدنية" على كابل مرن PTP-2.0.
مدى قياس كثافة التدفق الحراري: من 10 إلى 2000 واط / م 2.
تعديلات مسبار درجة الحرارة:
ظهور مجسات درجة الحرارة
1. المزدوجات الحرارية للغمر TPP-A-D-L على أساس الثرمستور Pt1000 (المزدوجات الحرارية المقاومة) والمزدوجات الحرارية А-А-D-L القائمة على المزدوجات الحرارية XA (المزدوجات الحرارية الكهربائية) مصممة لقياس درجة حرارة مختلف الوسائط السائلة والغازية ، وكذلك المواد السائبة.
نطاق قياس درجة الحرارة:
- لغرفة التجارة والصناعة- A-D-L: من -50 إلى +150 درجة مئوية ؛
- لـ А-А-D-L: من -40 إلى +450 درجة مئوية.
أبعاد:
- D (القطر): 4 أو 6 أو 8 مم ؛
- L (الطول): من 200 حتى 1000 مم.
2. تم تصميم المزدوجة الحرارية А-А-D1 / D2-LП على أساس المزدوج الحراري X (المزدوج الحراري الكهربائي) لقياس درجة حرارة سطح مستو.
أبعاد:
- D1 (قطر "الدبوس المعدني"): 3 مم ؛
- D2 (قطر القاعدة - "رقعة"): 8 مم ؛
- L (طول "الدبوس المعدني"): 150 مم.
3. تم تصميم المزدوجة الحرارية А-А-D-LC على أساس المزدوج الحراري ХА (المزدوج الحراري الكهربائي) لقياس درجة حرارة الأسطح الأسطوانية.
نطاق قياس درجة الحرارة: من -40 إلى +450 درجة مئوية.
أبعاد:
- D (القطر) - 4 مم ؛
- L (طول "الدبوس المعدني"): 180 مم ؛
- عرض الشريط - 6 مم.
تتضمن مجموعة توصيل الجهاز لقياس كثافة الحمل الحراري للوسيط ما يلي:
2. مسبار لقياس كثافة التدفق الحراري. *
3. مسبار درجة الحرارة.
4. البرمجيات. **
5. كابل للاتصال بجهاز كمبيوتر شخصي. **
6. شهادة معايرة.
7. دليل التشغيل وجواز السفر لجهاز IPP-2.
8. جواز السفر للمحولات الكهروحرارية (مجسات درجة الحرارة).
9. جواز السفر لمسبار كثافة تدفق الحرارة.
10. محول الشبكة.
* - يتم تحديد نطاقات القياس وتصميم المجس في مرحلة الترتيب
** - يتم تسليم الوظائف بأمر خاص.
خامسا - تجهيز الجهاز للتشغيل وأخذ القياسات.
تجهيز الجهاز للعمل.
أخرج الجهاز من العبوة. إذا تم إحضار الجهاز إلى غرفة دافئة من غرفة باردة ، فمن الضروري السماح للجهاز بالتسخين إلى درجة حرارة الغرفة لمدة ساعتين. اشحن البطارية بالكامل في غضون أربع ساعات. ضع المسبار في المكان الذي سيتم فيه إجراء القياسات. قم بتوصيل المسبار بالجهاز. إذا كان سيتم تشغيل الجهاز مع كمبيوتر شخصي ، فمن الضروري توصيل الجهاز بمنفذ COM مجاني للكمبيوتر باستخدام كابل توصيل. قم بتوصيل محول الشبكة بالجهاز وتثبيت البرنامج وفقًا للوصف. قم بتشغيل الجهاز بالضغط لفترة وجيزة على الزر. إذا لزم الأمر ، اضبط الجهاز وفقًا للفقرة 2.4.6. كتيبات التشغيل. عند العمل بجهاز كمبيوتر شخصي ، اضبط عنوان الشبكة وسعر الصرف للجهاز وفقًا للفقرة 2.4.8. كتيبات التشغيل. ابدأ القياس.
يوجد أدناه رسم تخطيطي للتبديل في وضع "العمل".
إعداد وإجراء القياسات أثناء الاختبار الحراري لمغلفات المبنى.
1. يتم قياس كثافة تدفق الحرارة ، كقاعدة عامة ، من داخل الهياكل المحيطة للمباني والهياكل.
يُسمح بقياس كثافة التدفقات الحرارية من خارج الهياكل المغلقة إذا كان من المستحيل قياسها من الداخل (بيئة عدوانية ، تقلبات في معلمات الهواء) ، بشرط الحفاظ على درجة حرارة ثابتة على السطح. يتم التحكم في ظروف نقل الحرارة باستخدام مسبار درجة الحرارة ووسيلة لقياس كثافة تدفق الحرارة: عند القياس لمدة 10 دقائق. يجب أن تكون قراءاتهم ضمن خطأ القياس للأجهزة.
2. يتم تحديد مساحات السطح بشكل محدد أو مميز لكامل غلاف المبنى الذي تم اختباره ، اعتمادًا على الحاجة إلى قياس كثافة تدفق الحرارة المحلية أو المتوسطة.
يجب أن تحتوي المناطق المحددة في الهيكل المحيط للقياسات على طبقة سطحية من نفس المادة ، ونفس المعالجة وحالة السطح ، وأن تكون لها نفس الظروف لنقل الحرارة المشعة ويجب ألا تكون قريبة من العناصر التي يمكن أن تغير الاتجاه والقيمة من تدفقات الحرارة.
3. يتم تنظيف المساحات السطحية للهياكل المغلقة ، التي تم تركيب محول تدفق الحرارة عليها ، حتى يتم التخلص من الخشونة المرئية والملموسة عند اللمس.
4. يتم ضغط محول الطاقة بإحكام على كامل سطحه إلى الهيكل المغلق ويتم تثبيته في هذا الموضع ، مما يضمن الاتصال المستمر لمحول طاقة تدفق الحرارة مع سطح المناطق المدروسة خلال جميع القياسات اللاحقة.
عند تركيب محول الطاقة بينه وبين الهيكل المحيط ، لا يُسمح بتكوين فجوات هوائية. لاستبعادها ، يتم تطبيق طبقة رقيقة من الفازلين التقني على مساحة السطح في مواقع القياس ، بحيث تغطي المخالفات السطحية.
يمكن تثبيت محول الطاقة على طول سطحه الجانبي باستخدام محلول من الجبس ، والفازلين التقني ، والبلاستيك ، وقضيب مع زنبرك ، وغيرها من الوسائل التي تستبعد تشويه تدفق الحرارة في منطقة القياس.
5. أثناء القياسات التشغيلية لكثافة تدفق الحرارة ، يتم لصق السطح الفضفاض للمحول بطبقة من المواد أو يتم طلاؤه بطلاء بنفس درجة الانبعاثية أو ما شابهها مع اختلاف 0.1 مثل مادة الطبقة السطحية من الهيكل المرفق.
6. يقع جهاز القراءة على مسافة 5-8 م من مكان القياس أو في غرفة مجاورة لاستبعاد تأثير المراقب على قيمة تدفق الحرارة.
7. عند استخدام أجهزة لقياس emf ، والتي لها قيود على درجة الحرارة المحيطة ، يتم وضعها في غرفة بدرجة حرارة هواء مقبولة لتشغيل هذه الأجهزة ، ويتم توصيل محول تدفق الحرارة بها باستخدام أسلاك التمديد.
8. يتم تجهيز المعدات وفقًا للمطالبة 7 للتشغيل وفقًا لتعليمات التشغيل الخاصة بالجهاز المقابل ، بما في ذلك مراعاة وقت التعرض الضروري للجهاز لإنشاء نظام درجة حرارة جديد فيه.
تحضير وأخذ القياسات
(أثناء العمل المخبري على مثال العمل المخبري "بحث عن وسائل الحماية من الأشعة تحت الحمراء").
قم بتوصيل مصدر الأشعة تحت الحمراء بالمقبس. قم بتشغيل مصدر إشعاع الأشعة تحت الحمراء (الجزء العلوي) ومقياس كثافة تدفق الحرارة IPP-2.
قم بتثبيت رأس مقياس كثافة تدفق الحرارة على مسافة 100 مم من مصدر إشعاع الأشعة تحت الحمراء وحدد كثافة تدفق الحرارة (متوسط القيمة من ثلاثة إلى أربعة قياسات).
حرّك الحامل ثلاثي القوائم يدويًا على طول المسطرة ، واضبط رأس القياس على مسافات من مصدر الإشعاع الموضح في شكل الجدول 1 ، وكرر القياسات. أدخل بيانات القياس في شكل الجدول 1.
قم بإنشاء رسم بياني لاعتماد كثافة تدفق الأشعة تحت الحمراء على المسافة.
كرر القياسات حسب الفقرات. 1 - 3 مع بيانات مختلفة للقياسات لإدخالها في شكل الجدول 1. قم بإنشاء رسوم بيانية لاعتماد كثافة تدفق الأشعة تحت الحمراء على المسافة لكل شاشة.
شكل الجدول 1
قم بتقييم فعالية الإجراء الوقائي للشاشات وفقًا للصيغة (3).
قم بتثبيت شاشة واقية (حسب توجيهات المعلم) ، ضع عليها فرشاة واسعة من المكنسة الكهربائية. قم بتشغيل المكنسة الكهربائية في وضع سحب الهواء ، ومحاكاة جهاز تهوية العادم ، وبعد 2-3 دقائق (بعد إنشاء النظام الحراري للشاشة) ، حدد شدة الإشعاع الحراري على نفس المسافات كما في الفقرة 3. قم بتقييم فعالية الحماية الحرارية المجمعة باستخدام الصيغة (3).
يجب رسم اعتماد شدة الإشعاع الحراري على المسافة لشاشة معينة في وضع تهوية العادم على الرسم البياني العام (انظر البند 5).
تحديد فعالية الحماية عن طريق قياس درجة الحرارة لشاشة معينة مع وبدون تهوية العادم باستخدام الصيغة (4).
إنشاء رسوم بيانية لفعالية حماية تهوية العادم وبدونها.
قم بتبديل المكنسة الكهربائية إلى وضع النفخ وتشغيلها. بتوجيه تدفق الهواء إلى سطح شاشة واقية معينة (وضع الاستحمام) ، كرر القياسات وفقًا للفقرات. 7 - 10. قارن نتائج القياس في الفقرات. 7-10.
ثبت خرطوم المكنسة الكهربائية على أحد الرفوف وقم بتشغيل المكنسة الكهربائية في وضع "المنفاخ" ، لتوجيه تدفق الهواء بشكل عمودي تقريبًا على تدفق الحرارة (باتجاه قليل) - تقليد ستارة هوائية. باستخدام مقياس IPP-2 ، قم بقياس درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء بدون وبواسطة "المنفاخ".
إنشاء الرسوم البيانية لكفاءة حماية "المنفاخ" وفقًا للصيغة (4).
السادس. نتائج القياس وتفسيرها
(على سبيل المثال العمل المخبري حول موضوع "البحث عن وسائل الحماية من الأشعة تحت الحمراء" في واحدة من الجامعات التقنيةموسكو).
الطاولة. موقد كهربائي EXP-1،0 / 220. رف لوضع الشاشات القابلة للتبديل. رف لتركيب رأس القياس. مقياس كثافة التدفق الحراري IPP-2M. مسطرة. مكنسة كهربائية تايفون 1200.
يتم تحديد شدة (كثافة التدفق) للإشعاع تحت الحمراء q بالصيغة:
q = 0.78 x S x (T4 x 10-8-110) / r2 [W / m2]
حيث S هي مساحة السطح المشع ، m2 ؛
T هي درجة حرارة السطح المشع ، K ؛
ص هي المسافة من مصدر الإشعاع ، م.
أحد أكثر أنواع الحماية شيوعًا من الأشعة تحت الحمراء هو حماية الأسطح المنبعثة.
هناك ثلاثة أنواع من الشاشات:
مبهمة؛
· شفاف؛
شفاف.
وفقًا لمبدأ التشغيل ، يتم تقسيم الشاشات إلى:
· عاكسة للحرارة.
· امتصاص الحرارة.
مشتت للحرارة.
الجدول 1
يتم تحديد فعالية الحماية من الإشعاع الحراري بمساعدة الشاشات E من خلال الصيغ:
E \ u003d (q - q3) / q
حيث q هي كثافة تدفق إشعاع الأشعة تحت الحمراء بدون حماية ، W / m2 ؛
q3 هي كثافة تدفق إشعاع الأشعة تحت الحمراء باستخدام الحماية ، W / m2.
أنواع الشاشات الواقية (معتمة):
1. شاشة بريد متسلسلة مختلطة.
البريد الإلكتروني = (1550-560) / 1550 = 0.63
2. شاشة معدنية بسطح أسود.
غطاء E al + = (1550 - 210) / 1550 = 0.86
3. شاشة ألومنيوم عاكسة للحرارة.
E al \ u003d (1550-10) / 1550 = 0.99
دعنا نرسم اعتماد كثافة تدفق الأشعة تحت الحمراء على المسافة لكل شاشة.
| لا حماية |
كما نرى ، تختلف فعالية إجراءات الحماية للشاشات:
1. الحد الأدنى من التأثير الوقائي لشاشة مختلطة - سلسلة بريد - 0.63 ؛
2. شاشة من الألومنيوم بسطح أسود - 0.86 ؛
3. شاشة الألمنيوم العاكسة للحرارة لديها أكبر تأثير وقائي - 0.99.
عند تقييم الأداء الحراري لأغلفة المباني والهياكل وتحديد استهلاك حقيقي للحرارة من خلال مظاريف المبنى الخارجية ، يتم استخدام الوثائق التنظيمية الرئيسية التالية:
· GOST 25380-82. طريقة لقياس كثافة التدفقات الحرارية التي تمر عبر مظاريف المبنى.
عند تقييم الأداء الحراري لمختلف وسائل الحماية من الأشعة تحت الحمراء ، يتم استخدام الوثائق التنظيمية الرئيسية التالية:
· GOST 12.1.005-88. SSBT. هواء منطقة العمل. الاشتراطات الصحية والصحية العامة.
· GOST 12.4.123-83. SSBT. وسائل الحماية من الأشعة تحت الحمراء. تصنيف. المتطلبات الفنية العامة.
· GOST 12.4.123-83 "نظام معايير سلامة العمل. وسائل الحماية الجماعية ضد الأشعة تحت الحمراء. المتطلبات الفنية العامة ".
في 1 أنواع نقل الحرارة
نظرية نقل الحرارة هي علم عمليات نقل الحرارة. يعتبر نقل الحرارة عملية معقدة يمكن تقسيمها إلى عدد من العمليات البسيطة. هناك ثلاث عمليات أولية لنقل الحرارة تختلف اختلافًا جوهريًا عن بعضها البعض - التوصيل الحراري ، والحمل الحراري ، والإشعاع الحراري.
توصيل حراري- يحدث مع التلامس المباشر (الاصطدام) لجسيمات المادة (جزيئات ، ذرات ، إلكترونات حرة) ، مصحوبًا بتبادل الطاقة. التوصيل الحراري في الغازات والسوائل لا يكاد يذكر. تستمر عمليات التوصيل الحراري في المواد الصلبة بشكل مكثف. تسمى الأجسام ذات الموصلية الحرارية المنخفضة بأنها عازلة للحرارة.
الحمل- يحدث فقط في السوائل والغازات ويمثل انتقال الحرارة نتيجة حركة واختلاط جزيئات سائل أو غاز. دائمًا ما يكون الحمل الحراري مصحوبًا بالتوصيل الحراري.
إذا تم تحديد حركة جزيئات السائل أو الغاز بالاختلاف في كثافتها (بسبب اختلاف درجة الحرارة) ، فإن هذه الحركة تسمى الحمل الحراري الطبيعي.
إذا تم نقل سائل أو غاز بواسطة مضخة ومروحة وقاذف وأجهزة أخرى ، فإن هذه الحركة تسمى الحمل القسري. يحدث التبادل الحراري في هذه الحالة بشكل أكثر كثافة بكثير مما يحدث أثناء الحمل الحراري الطبيعي.
الإشعاع الحرارييتكون من انتقال الحرارة من جسم إلى آخر عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية الناتجة عن الاضطرابات الجزيئية والذرية المعقدة. تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية من سطح الجسم في جميع الاتجاهات. عند مواجهة أجسام أخرى في طريقها ، يمكن أن تمتص الطاقة المشعة جزئيًا بواسطتها ، وتعود مرة أخرى إلى حرارة (تزيد من درجة حرارتها).
قانون B2 فورييه والتوصيل الحراري
بدراسة عمليات انتشار الحرارة في المواد الصلبة ، أثبت فورييه ذلك تجريبياً تتناسب كمية الحرارة المنقولة مع الانخفاض في درجة الحرارة والوقت ومنطقة المقطع العرضي المتعامدة مع اتجاه انتشار الحرارة.
إذا كانت كمية الحرارة المنقولة منسوبة إلى وحدة قسم ووحدة زمنية ، فيمكننا كتابة:
المعادلة (1.6) هي تعبير رياضي للقانون الأساسي للتوصيل الحراري - قانون فورييه. هذا القانون هو أساس جميع الدراسات النظرية والتجريبية لعمليات التوصيل الحراري. تشير علامة الطرح إلى أن متجه تدفق الحرارة يتم توجيهه في الاتجاه المعاكس لتدرج درجة الحرارة.
معامل التوصيل الحراري
مضاعف التناسب في المعادلة (1.6) هو معامل التوصيل الحراري. يميز الخصائص الفيزيائية للجسم وقدرته على توصيل الحرارة:
(1.7)
قيمة هي مقدار الحرارة التي تمر لكل وحدة زمنية عبر وحدة مساحة سطح متساوي الحرارة مع تدرج درجة حرارة يساوي واحدًا.
إلى عن على مواد مختلفةيختلف معامل التوصيل الحراري ويعتمد على طبيعة المادة وهيكلها والرطوبة ووجود الشوائب ودرجة الحرارة وعوامل أخرى. في الحسابات العملية ، يجب أخذ معامل التوصيل الحراري لمواد البناء كجزء من SNiP II-3-79 ** "هندسة حرارة البناء".
فمثلا:
للغازات - = 0.005-0.5 [W / mC]
للسوائل - = 0.08–0.7 [W / mC]
مواد البناء والعوازل الحرارية - = 0.02-3.0 [W / mC]
للمعادن - = 20400 [W / mC]
الموصلية الحرارية B3
الموصلية الحرارية هي عملية نقل الطاقة الداخلية من أجزاء أكثر سخونة من الجسم (أو أجسام) إلى أجزاء (أو أجسام) أقل تسخينًا ، بواسطة جزيئات الجسم المتحركة بشكل عشوائي (الذرات ، الجزيئات ، الإلكترونات ، إلخ). يمكن أن يحدث انتقال الحرارة هذا في أي جسم بتوزيع غير منتظم لدرجة الحرارة ، لكن آلية انتقال الحرارة ستعتمد على حالة تجميع المادة.
تسمى الموصلية الحرارية أيضًا خاصية كمية لقدرة الجسم على توصيل الحرارة. بالمقارنة بين الدوائر الحرارية والدوائر الكهربائية ، يعتبر هذا تناظريًا للتوصيلية.
تتميز قدرة المادة على توصيل الحرارة بـ معامل التوصيل الحراري (التوصيل الحراري). عدديًا ، هذه الخاصية تساوي كمية الحرارة التي تمر عبر عينة من مادة بسماكة 1 متر ، و 1 متر مربع في المساحة ، لكل وحدة زمنية (ثانية) عند تدرج درجة حرارة الوحدة.
تاريخيًا ، كان يُعتقد أن انتقال الطاقة الحرارية يرتبط بتدفق السعرات الحرارية من جسم إلى آخر. ومع ذلك ، فإن التجارب اللاحقة ، ولا سيما تسخين براميل المدفع أثناء الحفر ، دحضت حقيقة وجود السعرات الحرارية كنوع مستقل من المادة. وفقًا لذلك ، يُعتقد حاليًا أن ظاهرة التوصيل الحراري ترجع إلى رغبة الأشياء في احتلال حالة أقرب إلى التوازن الديناميكي الحراري ، والتي يتم التعبير عنها في معادلة درجة حرارتها.
من الناحية العملية ، من الضروري أيضًا مراعاة توصيل الحرارة بسبب الحمل الحراري للجزيئات واختراق الإشعاع. على سبيل المثال ، عندما يكون الفراغ غير حراري تمامًا ، يمكن نقل الحرارة عن طريق الإشعاع (على سبيل المثال ، الشمس ، تركيبات الأشعة تحت الحمراء). ويمكن للغاز أو السائل أن يتبادل الطبقات المسخنة أو المبردة بشكل مستقل أو اصطناعي (على سبيل المثال ، مجفف الشعر ، مراوح التدفئة). من الممكن أيضًا في الوسائط المكثفة "القفز" على الفونونات من مادة صلبة إلى أخرى من خلال فجوات دون ميكرون ، مما يساهم في انتشار الموجات الصوتية والحرارة ، حتى لو كانت الفجوات عبارة عن فراغ مثالي.
B4 انتقال الحرارة الفعاليمكن أن يحدث نقل الحرارة بالحمل الحراري فقط في الوسائط المتحركة - إسقاط السوائل والغازات. عادة ، يُطلق على الوسيط المتنقل اسمًا مشروطًا سائلًا ، بغض النظر عن حالة تجمع المادة.
تدفق الحرارة س ، W ، المنقولة أثناء نقل الحرارة بالحمل الحراري ، يتم تحديدها بواسطة صيغة نيوتن ريتشمان:
س = F ( ر و - ر ) , (2.1)
أين: - معامل انتقال الحرارة W / م 2 درجة مئوية ؛
F - مساحة سطح التبادل الحراري ، م 2 ؛
ر و و ر هي درجة حرارة السائل وسطح الجدار ، على التوالي ، С.
الفرق في درجة الحرارة ( ر و - ر ) اتصلت في بعض الأحيان الفرق في درجة الحرارة.
يميز معامل انتقال الحرارة كمية الحرارة التي يتم نقلها بالحمل الحراري عبر سطح وحدة لكل وحدة زمنية عند اختلاف درجة الحرارة 1 درجة مئوية ولها البعد [J / sm 2 С] أو [W / m 2 С].
أو حركي ( = / ) ، معامل التمدد الحجمي ;
سرعات السوائل ث ;
درجات حرارة السوائل والجدار ر و و ر ;
الشكل والأبعاد الخطية للجدار المغسول ( F , ل 1 تعتمد قيمة معامل انتقال الحرارة على عدة عوامل وهي:
طبيعة (وضع) حركة السوائل (رقائقي أو مضطرب) ؛
طبيعة الحركة (طبيعية أو قسرية) ؛
الخصائص الفيزيائية لوسط متحرك - معامل التوصيل الحراري ، كثافة ، السعة الحرارية مع معامل اللزوجة الديناميكية ( ), ل 2 ,...).
وبالتالي ، بشكل عام ، يمكننا أن نكتب: = F (ث ، ،مع، , , , ر و , ر ،F ,ل 1 ,ل 2 ,...). (2.2)
معيار نسلت. يحدد نسبة شدة انتقال الحرارة بالحمل الحراري ( ) والتوصيل الحراري ( ) عند الواجهة الصلبة والسائلة: نو = ل / . (2.3)
معيار Prandtl. يميز آليات انتقال الحرارة في السائل (يعتمد على الخصائص الفيزيائية للسائل): العلاقات العامة = / أ = ج / . (2.4)
قيمة أ = / ج يسمى الانتشار الحراري.
معيار رينولدز. يحدد نسبة القوى القصور الذاتي والقوى اللزجة في السائل ويميز النظام الهيدروديناميكي لحركة السوائل. R = V * l / nu يكرر = wl / .
في يكرر <2300 режим движения ламинарный, при يكرر > 10 4 - مضطرب ، عند 2300<يكرر <10 4 режим движения переходной от ламинарного к турбулентному.
معيار Grashof. يميز نسبة قوى الرفع الناشئة عن الاختلاف في كثافة السوائل وقوى اللزوجة. يرجع الاختلاف في الكثافة إلى الاختلاف في درجة حرارة السائل في حجمه: غرام = gl 3 ر / 2 .
في جميع المعادلات المذكورة أعلاه ، القيمة ل - الحجم المميز ، م.
تسمى المعادلات المتعلقة بأرقام التشابه معادلات المعيار ويتم كتابتها بشكل عام على النحو التالي: نو = F ( يكرر , غرام , العلاقات العامة ) . (2.7)
المعادلة المعيارية لنقل الحرارة بالحمل الحراري مع حركة السوائل القسرية لها الشكل: نو = ج م غرام ن العلاقات العامة ص . (2.8)
وبحركة حرة للوسيط: نو = dgr ك العلاقات العامة ص . (2.9)
في هذه المعادلات ، معاملات التناسب ج و د ، وكذلك الدعاة تحت معايير التشابه م , ن , ص , ك و ص أنشئت تجريبيا.
B5 إشعاع انتقال الحرارة
حاملات الطاقة المشعة هي تذبذبات كهرومغناطيسية ذات أطوال موجية مختلفة. جميع الأجسام التي لها درجة حرارة غير الصفر المطلق قادرة على إصدار موجات كهرومغناطيسية. الإشعاع هو نتيجة العمليات داخل الذرة. عندما تصطدم بأجسام أخرى ، يتم امتصاص طاقة الإشعاع جزئيًا ، وتنعكس جزئيًا ، وتمر جزئيًا عبر الجسم. يشار إلى حصص الطاقة الممتصة والمنعكسة والمنتقلة من كمية الطاقة الواقعة على الجسم على التوالي أ , ر و د .
من الواضح أن أ +ر +د =1.
اذا كان ر =د = 0 ، ثم يسمى هذا الجسم أسود تمامًا.
إذا كانت انعكاسية للجسم ر \ u003d 1 والانعكاس يخضع لقوانين البصريات الهندسية (أي أن زاوية سقوط الشعاع تساوي زاوية الانعكاس) ، ثم تسمى هذه الأجسام معكوسة. إذا كانت الطاقة المنعكسة منتشرة في جميع الاتجاهات الممكنة ، فسيتم استدعاء هذه الأجسام أبيض تمامًا.
الجثث التي د = 1 يسمى شفافية مطلقة(الإنفاذ الحراري).
قوانين الاشعاع الحراري
قانون بلانكيحدد اعتماد كثافة التدفق السطحي للإشعاع أحادي اللون لجسم أسود ه 0 من الطول الموجي ودرجة الحرارة المطلقة تي .
قانون ستيفان بولتزمان. تجريبيًا (I Stefan في عام 1879) ونظريًا (L. Boltzmann في عام 1881) وجد أن كثافة تدفق الإشعاع الداخلي المتكامل لجسم أسود تمامًا ه 0 يتناسب طرديًا مع درجة الحرارة المطلقة للقوة الرابعة ، أي:
أين 0 - ثابت ستيفان بولتزمان ، يساوي 5.6710 -8 واط / م 2 K 4 ؛
من 0 - انبعاثية جسم أسود تمامًا ، تساوي 5.67 واط / م 2 K 4.
يعني الفهرس "0" في جميع المعادلات أعلاه أنه يتم النظر في وجود جسم أسود تمامًا. الأجساد الحقيقية رمادية دائمًا. موقف سلوك = ج / ج 0 تسمى درجة سواد الجسم ، وتتراوح في المدى من 0 إلى 1.
كما هو مطبق على الأجسام الرمادية ، يتخذ قانون ستيفان بولتزمان الشكل: 
(2.11)
قيمة السواد يعتمد بشكل أساسي على طبيعة الجسم ودرجة الحرارة وحالة سطحه (أملس أو خشن).
قانون لامبرت. الحد الأقصى للإشعاع لكل وحدة سطح يحدث في الاتجاه الطبيعي لها. اذا كان س ن هي كمية الطاقة المنبعثة على طول المستوى الطبيعي للسطح ، و س - في اتجاه تشكيل الزاوية مع الوضع الطبيعي ، إذن ، وفقًا لقانون لامبرت: س = س ن كوس . (2.12)
قانون كيرشوف. نسبة انبعاث الجسم ه لامتصاصه لكن لجميع الأجسام متشابهة ومتساوية مع انبعاث الجسم الأسود ه 0 بنفس درجة الحرارة: E / A = E. 0 = F ( تي ) .
B6 نقل الحرارة المعقد ونقل الحرارة
الأنواع الأولية المدروسة لنقل الحرارة (التوصيل الحراري ، والحمل الحراري ، والإشعاع) في الممارسة العملية ، كقاعدة عامة ، تستمر في وقت واحد. الحمل الحراري ، على سبيل المثال ، يكون دائمًا مصحوبًا بالتوصيل الحراري ؛ وغالبًا ما يكون الإشعاع مصحوبًا بالحمل الحراري. يمكن أن يكون الجمع بين أنواع مختلفة من نقل الحرارة متنوعًا للغاية ، ودورها في العملية الشاملة ليس هو نفسه. هذا ما يسمى ب نقل الحرارة المعقد.
في حسابات هندسة الحرارة مع نقل الحرارة المعقد ، غالبًا ما يتم استخدام إجمالي (إجمالي) معامل نقل الحرارة 0 ، وهو مجموع معاملات نقل الحرارة عن طريق التلامس ، مع مراعاة تأثير الحمل ، والتوصيل الحراري إلى ، والإشعاع ل ، بمعنى آخر. 0 = إلى + ل .
في هذه الحالة ، فإن صيغة الحساب لتحديد تدفق الحرارة لها الشكل:
س =( إلى + ل )( ر و - ر مع )= 0 ( ر و - ر مع ) . (2.14)
ولكن إذا تم غسل الحائط بسائل متقطر ، على سبيل المثال ، الماء ، فحينئذٍ
ل = 0 و 0 = إلى . (2.15)
انتقال الحرارة
في الهندسة الحرارية ، غالبًا ما يتم نقل تدفق الحرارة من سائل (أو غاز) إلى آخر عبر الجدار. تسمى عملية نقل الحرارة الكلية هذه ، والتي يكون فيها انتقال الحرارة عن طريق التلامس مكونًا ضروريًا انتقال الحرارة.
ومن الأمثلة على مثل هذا الانتقال المعقد للحرارة: التبادل الحراري بين الماء (أو البخار) في السخان والهواء الداخلي ؛ بين الهواء الداخلي والهواء الخارجي.
المقاومة الحرارية B7 للهياكل أحادية الطبقة ومتعددة الطبقات
ضع في اعتبارك هذا النوع من نقل الحرارة المعقد
نقل الحرارة من خلال جدار مسطح من طبقة واحدة.
ضع في اعتبارك نقل الحرارة عبر جدار مسطح من طبقة واحدة. لنفترض أن تدفق الحرارة يتم توجيهه من اليسار إلى اليمين ، درجة حرارة الوسط الساخن ر و 1 ، درجة حرارة البيئة الباردة ر f2 . درجة حرارة أسطح الجدران غير معروفة: نشير إليها على أنها ر ج 1 و ر ج 2 (الشكل 2.1).
نقل الحرارة في المثال قيد النظر هو عملية نقل حرارة معقدة وتتكون من ثلاث مراحل: انتقال الحرارة من الوسط الساخن (سائل أو غاز) إلى سطح الجدار الأيسر ، والتوصيل الحراري عبر الجدار ونقل الحرارة من سطح الجدار الأيمن إلى الوسط البارد (سائل أو غاز). في هذه الحالة ، يُفترض أن كثافة تدفق الحرارة السطحية في المراحل الثلاث المشار إليها هي نفسها إذا كان الجدار مسطحًا وكان وضع نقل الحرارة ثابتًا.
قيمة ك اتصل معامل انتقال الحرارةويمثل قوة التدفق الحراري الذي يمر من وسط أكثر تسخينًا إلى سطح أقل تسخينًا خلال 1 م 2 عند اختلاف درجة الحرارة بين الوسائط 1 ك. يسمى مقلوب معامل انتقال الحرارة المقاومة الحرارية لانتقال الحرارةوالمشار إليها ر ، م 2 ك / ث:
توضح هذه الصيغة أن المقاومة الحرارية الكلية تساوي مجموع المقاومة الجزئية.
B8 حساب الهندسة الحرارية للهياكل المحدودة
الغرض من الحساب: اختيار تصميمات السياج الخارجية التي تلبي متطلبات الحماية الحرارية SNP للمباني 23.02.2003
تحديد سماكة العازل
متطلبات مقاومة انتقال الحرارة على أساس ظروف الصرف الصحي
أين ن - المعامل المأخوذ اعتمادًا على موضع السطح الخارجي للهياكل المرفقة فيما يتعلق بالهواء الخارجي وفقًا للجدول. 3 * ، انظر أيضًا الجدول 4 من هذا الدليل ؛
ر في - تصميم درجة حرارة الهواء الداخلي ، o C ، المعتمد وفقًا لـ GOST 12.1.005-88 ومعايير التصميم للمباني والهياكل ذات الصلة (انظر أيضًا الملحق 2) ؛
ر ن - درجة حرارة الشتاء المحسوبة للهواء الخارجي ، o C ، تساوي متوسط درجة الحرارة في أبرد فترة خمسة أيام مع تأمين 0.92 وفقًا لـ SNiP 23-01-99 (انظر الملحق 1) ؛
Δ ر ن - فرق درجة الحرارة المعياري بين درجة حرارة الهواء الداخلي ودرجة حرارة السطح الداخلي لغلاف المبنى ، o C ، مأخوذة وفقًا للجدول. 2 * ، انظر أيضا الجدول. 3 من هذا الدليل ؛
α في - معامل انتقال الحرارة للسطح الداخلي للهياكل المغلقة ، مأخوذ وفقًا للجدول. 4 * ، انظر أيضا الجدول. 5.
من الظروف توفير الطاقةر حول آر مقبولة لجميع أنواع المباني الأخرى حسب الجدول. 2 حسب أيام الشهادة فترة التسخين (GSOP)، التي تحددها الصيغة
GSOP = (ر في - ر من كل.) ض من كل.، (5 أ)
أين ر في- كما في الصيغة (5) ؛
ر من كل.- متوسط درجة الحرارة ، o C ، لفترة التسخين بمتوسط درجة حرارة هواء يومية أقل أو يساوي 8 درجة مئوية وفقًا لـ SNiP 23-01-99 (انظر أيضًا الملحق 1) ؛
ض من كل.- مدة ، أيام ، فترة التسخين بمتوسط درجة حرارة هواء يومية أقل إجمالي المقاومة الحرارية (المخفضة) لمغلف المبنى أحادي الطبقةر ا , m 2 o C / W ، يساوي مجموع كل المقاومات الفردية ، أي
أين α في- معامل انتقال الحرارة للسطح الداخلي للهياكل المغلقة ، W / (م 2 درجة مئوية) ، محددًا وفقًا للجدول. 4 * انظر أيضا الجدول. 5 من هذا الدليل ؛
α ن - معامل انتقال الحرارة للسطح الخارجي للهياكل المغلقة ، W / (م 2 درجة مئوية) ، محددًا وفقًا للجدول. 6 * انظر أيضا الجدول. 6 من هذا الدليل ؛
ر إلى- المقاومة الحرارية لهيكل أحادي الطبقة ، تحددها الصيغة (2).
المقاومة الحرارية (مقاومة انتقال الحرارة) ر , م 2 درجة مئوية / دبليو , - أهم خاصية حرارية للسياج. يتميز باختلاف درجة الحرارة بين السطح الداخلي والخارجي للسياج ، حيث يمر من خلال 1 م 2 منها 1 واط من الطاقة الحرارية (1 كيلو كالوري في الساعة).
أين δ - سمك السياج ، م ؛
λ - معامل التوصيل الحراري W / m o C.
كلما زادت المقاومة الحرارية لغلاف المبنى ، زادت خصائص الحماية من الحرارة. من الصيغة (2) يمكن ملاحظة أنه من أجل زيادة المقاومة الحرارية رمن الضروري إما زيادة سمك السياج δ ، أو تقليل معامل التوصيل الحراري λ ، أي استخدام مواد أكثر كفاءة. هذا الأخير هو أكثر فائدة لأسباب اقتصادية.
B9 مفهوم المناخ المحلي. يتطلب التبادل الحراري للفرد وظروف الراحة
تحت مناخ الغرفةيشير إلى مجموع الأنظمة الحرارية والهوائية والرطوبة في ترابطها. الشرط الرئيسي للمناخ المحلي هو الحفاظ على الظروف المواتية للأشخاص في الغرفة. نتيجة لعمليات التمثيل الغذائي التي تحدث في جسم الإنسان ، يتم إطلاق الطاقة على شكل حرارة. يجب نقل هذه الحرارة (من أجل الحفاظ على درجة حرارة جسم الإنسان ثابتة) إلى البيئة. في الظروف العادية ، يتم إعطاء أكثر من 90٪ من الحرارة المتولدة إلى البيئة (50٪ بالإشعاع ، 25٪ بالحمل الحراري ، 25٪ بالتبخر) وأقل من 10٪ من الحرارة تُفقد نتيجة لعملية التمثيل الغذائي.
تعتمد شدة انتقال الحرارة البشرية على المناخ المحلي للغرفة ، والذي يتميز بما يلي:
درجة حرارة الهواء الداخلي ر في ;
درجة حرارة إشعاع الغرفة (متوسط درجة حرارة الأسطح المحيطة بها) ر ر ;
سرعة حركة (حركة) الهواء الخامس ;
الرطوبة النسبية في .
تسمى مجموعات من هذه المعلمات المناخية ، والتي يتم فيها الحفاظ على التوازن الحراري في جسم الإنسان ولا يوجد توتر في نظام التنظيم الحراري الخاص به ،مريح أوأفضل .
من المهم للغاية الحفاظ على ظروف درجة الحرارة الملائمة في الداخل في المقام الأول ، حيث أن التنقل والرطوبة النسبية ، كقاعدة عامة ، لهما تقلبات طفيفة.
بالإضافة إلى الأمثل ، هناك مقبولمجموعات من العوامل المناخية التي قد يشعر فيها الشخص بعدم الراحة.
يسمى جزء الغرفة الذي يقضي فيه الشخص معظم وقت عمله خدمأو منطقة العمل. تعتمد الظروف الحرارية في الغرفة بشكل أساسي على أي من حالة درجة حرارته ، والتي عادة ما تتميز شروط الراحة.
الشرط الأول للراحة- يحدد منطقة التوليفات هذه ر في و ر ر ، حيث لا يعاني الشخص ، في وسط منطقة العمل ، من ارتفاع درجة الحرارة أو انخفاض درجة حرارة الجسم. من أجل حالة ذهنية هادئة ر في = 21 ... 23 ، مع عمل خفيف - 19..21 ، مع عمل شاق - 14 ... 16 درجة مئوية.
بالنسبة للفترة الباردة من العام ، يتميز الشرط الأول بالصيغة:
ر ر =1,57 ر ص -0,57 ر في 1,5 أين: ر ص =( ر في + ر ر )/ 2.
الشرط الثاني للراحة- يحدد درجات الحرارة المسموح بها للأسطح الساخنة والمبردة عندما يكون الشخص على مقربة منها.
من أجل تجنب الإشعاع غير المقبول السخونة الزائدة أو انخفاض درجة حرارة رأس الإنسان ، يمكن تسخين أسطح السقف والجدران إلى درجة حرارة مقبولة:
أو مبردة لدرجة حرارة: ، (3.3)
أين: - معامل التشعيع من سطح منطقة أولية على رأس الشخص نحو سطح ساخن أو مبرد.
يمكن أن تكون درجة حرارة سطح الأرض الباردة في الشتاء أقل من 2 إلى 2.5 درجة مئوية فقط من درجة حرارة هواء الغرفة بسبب الحساسية العالية للقدم البشرية لانخفاض درجة حرارة الجسم ، ولكن لا تزيد عن 22-34 درجة مئوية ، اعتمادًا على الغرض من مقدمات.
ترد المتطلبات التنظيمية الرئيسية للمناخ المحلي في الوثائق التنظيمية: SNiP 2.04.05-91 (بصيغته المعدلة والمكملة) ، GOST 12.1.005-88.
عند تحديد ظروف الأرصاد الجوية المحسوبة في الغرفة ، تؤخذ في الاعتبار قدرة الجسم البشري على التأقلم في أوقات مختلفة من العام ، وشدة العمل المنجز وطبيعة توليد الحرارة في الغرفة. يتم تطبيع معلمات الهواء المحسوبة اعتمادًا على فترة السنة. هناك ثلاث فترات في السنة:
بارد (متوسط درجة الحرارة اليومية في الهواء الطلق ر ن <+8С);
انتقالية (- "- ر ن = 8 درجة مئوية) ؛
دافيء (-"- ر ن > 8 درجة مئوية) ؛
الظروف الجوية المثلى والمسموح بها (درجة حرارة الهواء الداخلي ر في ) في المنطقة المخدومة من المباني السكنية والعامة والإدارية في الجدول 3.1.
الجدول 3.1
الحد الأقصى لدرجة حرارة الهواء المسموح بها في منطقة العمل هو 28 درجة مئوية (إذا كانت درجة حرارة الهواء الخارجي المحسوبة أكثر من 25 درجة مئوية ، يُسمح بما يصل إلى 33 درجة مئوية).
القيم المثلى لرطوبة الهواء النسبية هي 40-60٪.
سرعة الهواء المثلى في الغرفة لفترة البرد هي 0.2-0.3 م / ث ، للفترة الدافئة - 0.2-0.5 م / ث.
B10 أنظمة معدات البناء الهندسية لخلق مناخ محلي والحفاظ عليه
يتم إنشاء المناخ المحلي المطلوب في المبنى من خلال الأنظمة التالية للمعدات الهندسية للمباني: التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.
أنظمة التدفئةتعمل على إنشاء وصيانة درجات حرارة الهواء اللازمة في المباني خلال الفترة الباردة من العام ، والتي تنظمها المعايير ذات الصلة. أولئك. أنها توفر الظروف الحرارية اللازمة للمباني.
يرتبط نظام الهواء ارتباطًا وثيقًا بالنظام الحراري للمباني ، والذي يُفهم على أنه عملية تبادل الهواء بين المبنى والهواء الخارجي.
أنظمة التهويةمصممة لإزالة الهواء الملوث من المبنى وتزويدها بالهواء النظيف. في هذه الحالة ، يجب ألا تتغير درجة الحرارة المحسوبة للهواء الداخلي. تتكون أنظمة التهوية من أجهزة للتدفئة والترطيب وإزالة الرطوبة من هواء الإمداد.
أنظمة تكييف الهواءهي وسائل أكثر تقدمًا لإنشاء وتوفير مناخ محلي محسّن في الغرفة ، أي بالنظر إلى معايير الهواء: درجة الحرارة والرطوبة والنظافة بالسرعة المسموح بها لحركة الهواء في الغرفة ، بغض النظر عن ظروف الأرصاد الجوية الخارجية والانبعاثات الضارة المتغيرة زمنياً في الغرف. تتكون أنظمة تكييف الهواء من أجهزة للمعالجة الحرارية والرطوبة للهواء وتنظيفه من الغبار والملوثات البيولوجية والروائح وتحريك وتوزيع الهواء في الغرفة والتحكم الآلي في المعدات والأجهزة.
في 11الصيغة الأساسية لحساب تصميم فقدان الحرارة هرتز ogr
Q t \ u003d F / R * (tv - tn) * (1 + b) * n، أين
Qt هو مقدار الطاقة الحرارية المنقولة من الهواء الداخلي إلى
الهواء الخارجي ، دبليو
و - مساحة الهيكل المرفق ، م ك.ف.
R - المقاومة الكلية لانتقال الحرارة لغلاف المبنى ، م 2 ج / ث
tv - tn - درجة حرارة التصميم ، على التوالي ، للهواء الداخلي والخارجي ، C o
ب - فقد الحرارة الإضافي المحدد وفقًا للملحق 9 من SNiP 2.04.05-91 *
ن - المعامل المأخوذ اعتمادًا على موضع السطح الخارجي بالنسبة للهواء الخارجي
ال 12يتم قياس أسطح الهياكل المغلقة وفقًا لما يلي:
ارتفاع حوائط الطابق الاول بوجود ارضية تقع:
على الأرض - بين طوابق الطابقين الأول والثاني
على جذوع الأشجار - من المستوى العلوي لإعداد أرضية الطابق الأول إلى مستوى أرضية الطابق الثاني
في وجود قبو غير مدفأ - من مستوى السطح السفلي لهيكل أرضية الطابق الأول إلى مستوى أرضية الطابق الثاني
ارتفاع حوائط الأرضية الوسيطة:
بين طوابق هذا والطوابق التي تعلوها
ارتفاع جدار الأرضية العلوية:
من مستوى الأرض إلى أعلى الطبقة العازلة لأرضية العلية
طول الأسوار الخارجية بطول المحيط الخارجي للمبنى:
في غرف الزاوية - من خط تقاطع الأسطح الخارجية للجدران إلى محاور الجدران الداخلية
في الغرف غير الزاوية - بين محاور الجدران الداخلية
طول وعرض الأسقف والأرضيات فوق الأقبية والسفلية:
بين محاور الجدران الداخلية ومن السطح الداخلي للجدار الخارجي ، إلى محور الجدار الداخلي في الغرف غير الزاوية والزاوية
عرض وارتفاع النوافذ والأبواب:
على اصغر الابعاد في الضوء
B13 تصميم درجات حرارة الهواء الخارجية والداخلية
لدرجة الحرارة الخارجية المحسوبة رن ، درجة مئوية ، ليس أدنى متوسط درجة حرارة لأبرد فترة خمسة أيام ر 5 ، درجة مئوية ، وقيمتها بضمان 0.92.
للحصول على هذه القيمة ، يتم تحديد أبرد فترة مدتها خمسة أيام في كل سنة من الجزء المدروس ص، سنوات (في SNiP 23-01-99 * الفترة من 1925 إلى 1980). قيم درجة حرارة مختارة لأبرد فترة خمسة أيام رالخمسة مرتبة ترتيبًا تنازليًا. يتم تعيين رقم لكل قيمة. ر.الأمان إلىفي الحالة العامة ، يتم حسابها بواسطة الصيغة
|
فترة العام |
اسم الغرفة |
درجة حرارة الهواء ، С |
درجة الحرارة الناتجة ، С |
الرطوبة النسبية، ٪ |
سرعة الهواء ، م / ث |
|||||
|
أفضل |
مقبول |
أفضل |
مقبول |
أفضل |
مقبول ، لا أكثر |
الأمثل ، لا أكثر |
مقبول ، لا أكثر |
|||
|
البرد |
غرفة المعيشة | |||||||||
|
نفس الشيء ، في المناطق ذات درجة الحرارة في أبرد فترة خمسة أيام (الأمان 0.92) ناقص 31 درجة مئوية | ||||||||||
|
حمام وحمام مشترك | ||||||||||
|
أماكن للراحة والدراسة | ||||||||||
|
ممر بين الشقق | ||||||||||
|
اللوبي ، الدرج | ||||||||||
|
غرف التخزين | ||||||||||
|
غرفة المعيشة | ||||||||||
B14 فقدان الحرارة مع تسرب الهواء. فقدان حرارة إضافي. خاصية حرارية محددة. ن - المعامل المأخوذ اعتمادًا على موضع السطح الخارجي للهيكل المحيط فيما يتعلق بالهواء الخارجي ويتم تحديده وفقًا لـ SNiP II-3-79 ** ؛
- خسائر حرارة إضافية في أسهم الخسائر الرئيسية ، مع مراعاة:
أ) للأسوار الخارجية الرأسية والمائلة الموجهة إلى الاتجاهات التي تهب منها الرياح في شهر يناير بسرعة تتجاوز 4.5 م / ث بتردد لا يقل عن 15٪ (وفقًا لـ SNiP 2.01.01.-82) بمبلغ 0.05 عند سرعة رياح تصل إلى 5 م / ث وبمقدار 0.10 بسرعة 5 م / ث أو أكثر ؛ بالنسبة للتصميم النموذجي ، يجب مراعاة الخسائر الإضافية بمبلغ 0.10 للطابقين الأول والثاني و 0.05 للطابق الثالث ؛
ب) الأسوار الخارجية الرأسية والمائلة للمباني متعددة الطوابق بمبلغ 0.20 للطابقين الأول والثاني ؛ 0.15 - للثالث ؛ 0.10 - للطابق الرابع من المباني المكونة من 16 طابقًا أو أكثر ؛ بالنسبة للمباني المكونة من 10 إلى 15 طابقًا ، يجب مراعاة الخسائر الإضافية بمبلغ 0.10 للطابقين الأول والثاني و 0.05 للطابق الثالث.
فقدان الحرارة لتسخين الهواء المتسرب
فقدان الحرارة لتسخين الهواء المتسرب س في ، kW ، تحسب لكل غرفة مدفئة بواحد أو كمية كبيرةالنوافذ أو أبواب الشرفات في الجدران الخارجية ، بناءً على الحاجة إلى توفير تدفئة للهواء الخارجي بالسخانات بكمية تبادل هواء فردي في الساعة وفقًا للصيغة
س في =0,28 إل inf * r * s ( ر في - ر ن )
السمة الحرارية المحددة للمبنى هي أقصى تدفق حراري لتدفئة مبنى عند اختلاف درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة مئوية بين البيئة الداخلية والخارجية ، المشار إليها بمتر مكعب واحد. م من الحجم الساخن للمبنى. يتم تحديد الخصائص الحرارية الفعلية المحددة من خلال نتائج الاختبارات أو نتائج قياسات الاستهلاك الفعلي للطاقة الحرارية ، إلخ. الخاصية الحرارية المحددة الفعلية مع الخسائر الحرارية المعروفة للمبنى تساوي: q \ u003d (Qzd / (Vout (tv - tn.p)) ، حيث Qzd هي خسارة الحرارة المحسوبة من قبل جميع غرف المبنى ، W ؛ Vn هو حجم المبنى المُدفأ وفقًا للقياس الخارجي ، cub.m. ؛ تلفزيون - درجة حرارة الهواء الداخلي ، C ؛ tn.p - درجة حرارة الهواء الخارجي ، C. "
باء ١٥ الانبعاثات الضارة من الإشعاع الشمسي والمصادر المنزلية الأخرى من الناس
تعريف التبديد الحراري.تشمل الأنواع الرئيسية لإطلاقات الحرارة المكاسب الحرارية من الناس ، نتيجة تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حرارية ، من المعدات الساخنة ، من مواد التبريد والعناصر الأخرى المستوردة إلى منشأة الإنتاج ، من مصادر الإضاءة ، من منتجات الاحتراق ، من الإشعاع الشمسي ، إلخ.
إطلاق الحرارة من قبل الناسيعتمد على الطاقة التي ينفقونها ودرجة حرارة الهواء في الغرفة. ترد بيانات الرجال في الجدول. 2.3 تبلغ انبعاثات الحرارة عند النساء 85٪ والأطفال - بمعدل 75٪ من انبعاثات الحرارة لدى الرجال.
تصنيف B16 لأنظمة التدفئة. ناقلات الحرارة
نظام التدفئة(CO) عبارة عن مجموعة من العناصر المصممة لتلقي ونقل ونقل الكمية المطلوبة من الحرارة إلى الغرف المدفأة. يتضمن كل ثاني أكسيد الكربون ثلاثة عناصر رئيسية (الشكل 6.1): مولد الحرارة 1 ، والذي يعمل على الحصول على الحرارة ونقلها إلى المبرد ؛ نظام أنابيب الحرارة 2 لنقل المبرد من خلالها من مولد الحرارة إلى السخانات ؛ أجهزة التدفئة 3 ، نقل الحرارة من المبرد إلى الهواء ومرفقات الغرفة 4.
كمولد حراري لثاني أكسيد الكربون ، يمكن لوحدة تسخين أن تعمل ، حيث يتم حرق الوقود ، ويتم نقل الحرارة المنبعثة إلى المبرد ، أو أي مبادل حراري آخر يستخدم مبردًا غير ثاني أكسيد الكربون.
متطلبات SO:
- صحية وصحية- ضمان درجات حرارة الهواء في الغرفة وأسطح الأسوار الخارجية التي تتطلبها المعايير ذات الصلة ؛
- اقتصادي- ضمان الحد الأدنى من التكاليف المخفضة للبناء والتشغيل ، والحد الأدنى من استهلاك المعادن ؛
- اعمال بناء- ضمان الامتثال للقرارات المعمارية والتخطيطية والتعليمية للمبنى ؛
- تصاعد- ضمان التركيب بالطرق الصناعية مع أقصى استخدام للوحدات الجاهزة الموحدة بأقل عدد من الأحجام القياسية ؛
- التشغيل- البساطة والراحة في الصيانة والإدارة والإصلاح والموثوقية والسلامة والضوضاء في التشغيل ؛
- جمالي- توافق جيد مع الديكور المعماري الداخلي للغرفة ، والحد الأدنى من المساحة التي يشغلها ثاني أكسيد الكربون.
يتم استدعاء كمية الحرارة التي تمر عبر سطح معين لكل وحدة زمنية تدفق الحرارة س، دبليو.
يتم استدعاء مقدار الحرارة لكل وحدة مساحة لكل وحدة زمنية كثافة تدفق الحرارةأو تدفق حراري محدد ويميز شدة انتقال الحرارة.
(9.4)
كثافة تدفق الحرارة ف، يتم توجيهه على طول السطح الطبيعي إلى السطح متساوي الحرارة في الاتجاه المعاكس لتدرج درجة الحرارة ، أي في اتجاه انخفاض درجة الحرارة.
إذا كان التوزيع معروفًا فعلى السطح Fثم الكمية الإجمالية للحرارة سτ مرت من خلال هذا السطح خلال الوقت τ ، يمكن العثور عليها وفقًا للمعادلة:
(9.5)
وتدفق الحرارة:
(9.5")
إذا كانت القيمة فثابت فوق السطح المدروس ، ثم:
(9.5")
قانون فورييه
هذا القانونيحدد مقدار تدفق الحرارة عند نقل الحرارة من خلال التوصيل الحراري. قال العالم الفرنسي ج. ب. فورييهفي عام 1807 أثبت أن كثافة تدفق الحرارة عبر سطح متساوي الحرارة تتناسب مع تدرج درجة الحرارة:
(9.6)
تشير علامة الطرح (9.6) إلى أن تدفق الحرارة موجه في الاتجاه المعاكس لتدرج درجة الحرارة (انظر الشكل 9.1).
كثافة تدفق الحرارة في اتجاه عشوائي ليمثل الإسقاط على هذا الاتجاه لتدفق الحرارة في اتجاه الوضع الطبيعي:
معامل التوصيل الحراري
معامل في الرياضيات او درجة λ ، W / (m · K) ، في معادلة قانون فورييه تساوي عدديًا كثافة تدفق الحرارة عندما تنخفض درجة الحرارة بمقدار واحد كلفن (درجة) لكل وحدة طول. تعتمد الموصلية الحرارية للمواد المختلفة على الخصائص الفيزيائية. بالنسبة لجسم معين ، تعتمد قيمة معامل التوصيل الحراري على بنية الجسم ، ووزنه الحجمي ، والرطوبة ، التركيب الكيميائيالضغط ودرجة الحرارة. في الحسابات الفنية ، القيمة λ مأخوذ من الجداول المرجعية ، ومن الضروري التأكد من أن الشروط التي وردت فيها قيمة معامل التوصيل الحراري في الجدول تتوافق مع شروط المشكلة المحسوبة.
يعتمد معامل التوصيل الحراري بشكل خاص على درجة الحرارة. بالنسبة لمعظم المواد ، كما تظهر التجربة ، يمكن التعبير عن هذا الاعتماد بصيغة خطية:
(9.7)
أين λ o - معامل التوصيل الحراري عند 0 درجة مئوية ؛
β - معامل درجة الحرارة.
معامل التوصيل الحراري للغازات، وبشكل خاص الأبخرة التي تعتمد بشدة على الضغط. تختلف القيمة العددية لمعامل التوصيل الحراري للمواد المختلفة على مدى واسع جدًا - من 425 واط / (م · ك) للفضة ، إلى قيم بترتيب 0.01 وات / (م · ك) للغازات. ويفسر ذلك حقيقة أن آلية انتقال الحرارة عن طريق التوصيل الحراري مختلفة البيئات الماديةمختلف.
المعادن لها أعلى قيمةمعامل التوصيل الحراري. تنخفض الموصلية الحرارية للمعادن مع زيادة درجة الحرارة وتنخفض بشكل حاد في وجود الشوائب وعناصر السبائك. لذا ، فإن الموصلية الحرارية للنحاس النقي هي 390 واط / (م · ك) ، والنحاس مع آثار الزرنيخ 140 وات / (م · ك). الموصلية الحرارية للحديد النقي هي 70 وات / (م · ك) ، فولاذ مع 0.5٪ كربون - 50 وات / (م · ك) ، سبائك فولاذية مع 18٪ كروم و 9٪ نيكل - فقط 16 وات / (م · ك).
يظهر اعتماد التوصيل الحراري لبعض المعادن على درجة الحرارة في الشكل. 9.2.
تتميز الغازات بموصلية حرارية منخفضة (بحدود 0.01 ... 1 واط / (م كلفن)) ، والتي تزداد بشدة مع زيادة درجة الحرارة.
تتدهور الموصلية الحرارية للسوائل مع زيادة درجة الحرارة. الاستثناء هو الماء و الجلسرين. بشكل عام ، الموصلية الحرارية للسوائل المتساقطة (الماء ، الزيت ، الجلسرين) أعلى من تلك الخاصة بالغازات ، ولكنها أقل من تلك الخاصة بالغازات. المواد الصلبةوتقع في النطاق من 0.1 إلى 0.7 واط / (م كلفن).
أرز. 9.2. تأثير درجة الحرارة على التوصيل الحراري للمعادن