Учебное пособие: Строительная теплофизика

где q_к - тепловой поток, Вт, передаваемый конвекцией от движущейся среды к поверхности или наоборот;

t_a - температура воздуха, омывающего поверхность стенки, ^о С;

τ - температура поверхности стенки, ^о С;

α_к - коэффициент конвективной теплоотдачи на поверхности стенки, Вт/м^{2. о} С.

Рис.3 Конвективный теплообмен стенки с воздухом

Коэффициент теплоотдачи конвекцией, a_к - физическая величина, численно равная количеству теплоты, передаваемой от воздуха к поверхности твердого тела путем конвективного теплообмена при разности между температурой воздуха и температурой поверхности тела, равной 1^о С.

При таком подходе вся сложность физического процесса конвективного переноса теплоты заключена в коэффициенте теплоотдачи, a_к . Естественно, что величина этого коэффициента является функцией многих аргументов. Для практического использования принимаются весьма приближенные значения a_к .

Уравнение (2.5) удобно переписать в виде:

, (2.7)

где R_к - сопротивление конвективной теплоотдаче на поверхности ограждающей конструкции, м^{2. о} С/Вт, равное разности температуры на поверхности ограждения и температуры воздуха при прохождении теплового потока с поверхностной плотностью 1 Вт/м² от поверхности к воздуху или наоборот. Сопротивление R_к является величиной обратной коэффициенту конвективной теплоотдачи a_к :

, (2.8)

2.1.3 Излучение

Излучение (лучистый теплообмен) - перенос теплоты с поверхности на поверхность через лучепрозрачную среду электромагнитными волнами, трансформирующимися в теплоту (рис.4).

Рис.4. Лучистый теплообмен между двумя поверхностями

Любое физическое тело, имеющее температуру отличную от абсолютного нуля, излучает в окружающее пространство энергию в виде электромагнитных волн. Свойства электромагнитного излучения характеризуются длиной волны. Излучение, которое воспринимается как тепловое и имеющее длины волн в диапазоне 0,76 - 50 мкм, называется инфракрасным.

Например, лучистый теплообмен происходит между поверхностями, обращенными в помещение, между наружными поверхностями различных зданий, поверхностями земли и неба. Важен лучистый теплообмен между внутренними поверхностями ограждений помещения и поверхностью отопительного прибора. Во всех этих случаях лучепрозрачной средой, пропускающей тепловые волны, является воздух.

В практике расчетов теплового потока при лучистом теплообмене используют упрощенную формулу. Интенсивность передачи теплоты излучением q_л , Вт/м² , определяется разностью температуры поверхностей, участвующих в лучистом теплообмене:

, (2.9)

где τ₁ и τ₂ - значения температуры поверхностей, обменивающихся лучистой теплотой, ^о С;

α_л - коэффициент лучистой теплоотдачи на поверхности стенки, Вт/м^{2. о} С.

Коэффициент теплоотдачи излучением, a_л - физическая величина, численно равная количеству теплоты, передаваемой от одной поверхности к другой путем излучения при разности между температурой поверхностей, равной 1^о С.

Введем понятие сопротивления лучистой теплоотдаче R_л на поверхности ограждающей конструкции, м^{2. о} С/Вт, равное разности температуры на поверхностях ограждений, обменивающихся лучистой теплотой, при прохождении с поверхности на поверхность теплового потока с поверхностной плотностью 1 Вт/м² .

Тогда уравнение (2.8) можно переписать в виде:

, (2.10)

Сопротивление R_л является величиной обратной коэффициенту лучистой теплоотдачи a_л :

. (2.11)

2.1.4 Термическое сопротивление воздушной прослойки

Для внесения единообразия сопротивление теплопередаче замкнутых воздушных прослоек , расположенных между слоями ограждающей конструкции, называют термическим сопротивлением R_{в. п} , м^{2. о} С/Вт.

Схема передачи теплоты через воздушную прослойку представлена на рис.5.