Разработка системы теплоснабжения административного здания с применением теплового насоса
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?и стенки
. (1.9)
Интенсивность теплообмена наружной стенки характеризуется коэффициентом теплоотдачи, который равен сумме конвективного коэффициента теплоотдачи и коэффициента теплоотдачи излучением , т.е.
. (1.10)
Конвективный коэффициент теплоотдачи есть функция от числа Рейнольдса :
, (1.11)
где - скорость ветра;
- высота 3-х этажного здания, ;
- коэффициент кинематической вязкости воздуха, примем по таблице при .
Подставляя данные значений получим:
.
При можно воспользоваться следующей формулой:
, (1.12)
, (1.13)
где - коэффициент теплопроводности, при температуре .
Подставив значения в формулу получим:
.
Допустим, что температура на наружной поверхности стенки равна .
Коэффициент теплоотдачи излучением определяется по формуле:
, (1.14)
.
Подставляя значения, получим коэффициент теплоотдачи наружной стенки:
.
Термическое сопротивление на наружной поверхности стенки:
.
Общее термическое сопротивление
, (1.15)
.
Проверка ранее принятых температур на наружной и внутренней поверхностях стенки
Температура наружной поверхности стенки:
, (1.16)
.
Температура внутренней поверхности стенки:
, (1.17)
.
Так как расхождение значений заданных и рассчитанных температур меньше , то перерасчет не производим.
Определение теплопотерь
Для расчета теплопотерь через стены здания используем следующую формулу:
, (1.18)
где - площадь поверхности ограждения;
- термическое сопротивление ограждения;
- коэффициент, учитывающий положение ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, для стен ;
- коэффициент, учитывающий долю добавочного тепла к ограждениям в зависимости от ориентации ограждения к сторонам света:
север ,
юг ,
восток ,
запад .
Площадь окна:
, (1.19)
.
Площадь поверхности северной стены здания находим по формуле:
, (1.20)
.
Потери через северную стену:
.
Площадь поверхности западной стены здания:
, (1.21)
.
Потери через западную стену:
.
Площадь поверхности восточной стены здания:
, (1.22)
.
Потери через восточную стену:
.
Площадь поверхности южной стены здания:
, (1.23)
.
Потери через южную стену:
.
Теплопотери через наружные стены здания:
, (1.24)
.
1.2 Расчет теплопотерь через окна здания
В данном случае мы имеем дело с трехслойной плоской стенкой. Два слоя стекла имеют толщину 1,5 мм. Ввиду весьма малой толщины стекол их термическим сопротивлением пренебрегаем, а учитываем только воздушную прослойку, толщина которой d=0,08 м. Ради облегчения расчета сложный процесс конвективного теплообмена в воздушной прослойке заменяется на элементарное явление теплопроводности, вводя при этом понятие эквивалентного коэффициента теплопроводности lэк.
Термическое сопротивление воздушной прослойки
. (1.25)
Если разделить на коэффициент теплопроводности воздуха , то получим безразмерную величину , которая характеризует собой влияние конвекции и называется коэффициентом конвекции .
Критерий Грасгофа:
. (1.26)
Допустим, что температура наружной поверхности окна , а температура внутренней поверхности окна , тогда средняя температура воздушной прослойки:
, (1.27)
.
При этой температуре физические свойства воздуха:
коэффициент теплопроводности воздуха ,
коэффициент кинематической вязкости воздуха ,
число Прандтля .
- коэффициент объемного расширения,
- перепад температур,
- толщина воздушной прослойки.
Подставляя значения в формулу, получим:
.
Произведение критерия Грасгофа на число Прандтля равно:
.
При можно использовать следующую зависимость:
, (1.28)
.
Эквивалентный коэффициент теплопроводности воздушной прослойки:
, (1.29)
.
Термическое сопротивление воздушной прослойки:
, (1.30)
.
Термическое сопротивление у внутренней поверхности окна
. (1.31)
Внутри здания всегда наблюдается естественная циркуляция воздуха. Известно, что конвективный коэффициент теплоотдачи при естественной циркуляции воздуха
. (1.32)
Найдем эти критерии при температуре воздуха в помещении и высоте окна . При этой температуре физические свойства воздуха:
коэффициент теплопроводности воздуха ,
коэффициент кинематической вязкости воздуха ,
число Прандтля .
- коэффициент объемного расширения,
- перепад температур.
Критерий Грасгофа:
, (1.33)
.
Произведение критерия Грасгофа на число Прандтля равно:
.
При рекомендуется использовать следующую формулу:
. (1.34)
Следовательно:
, (1.35)
.
Термическое сопротивление у внутренней поверхности окна:
.
Термическое сопротивление на наружной поверхности окна
. (1.36)
Интенсивность теплообмена наружной поверхности окна характеризуется коэффициентом теплоотдачи, который равен сумме конвективного коэффициента теплоотдачи и коэффициента теплоотдачи излучением , т.е.
&nbs