Сопротивление теплопередачи: Сопротивление теплопередаче — глоссарий компании Xella Ytong

Таблица требуемого сопротивления теплопередачи стен жилых зданий для регионов России

Расчет сопротивления теплопроводности стены для Новосибирска

Расчет произведен в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:
СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»
СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»
СП 131-13330-2012 «Строительная климатология»

1. Исходные данные:
Район строительства: Новосибирск
Тип здания или помещения: Жилое
Вид ограждающей конструкции: Наружные стены

2. Климатические параметры
Значение расчетной температуры внутреннего воздуха t_int для жилых помещений определено в соответствии с ГОСТ 30494–2011:

t_int=21⁰С

Значение расчетной температуры наружного воздуха t_ext принято по СП 131-13330-2012 (Таблица 3.1), равной значению средней температуры наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92:

t_ext= -37⁰С

Продолжительность отопительного периода Z_ht определена по СП 131-13330-2012 (Таблица 2):

Z_ht=221⁰сут

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_ext^av принята по СП 131-13330-2012 (Таблица 3.1):

t_ext^av = -8,1⁰С

Градусо–сутки отопительного периода D_d определены по СНиП 23-02-2003 (Формула 2):

D_d = (t_int— t_ext^av) х Z_ht = (21+8,1) х 221= 6431 ⁰С сут

3. Нормируемые теплоэнергетические параметры
Согласно п.5.3 СНиП 23-02-2003 нормируемое сопротивление теплопередаче определяется по формуле R=a•D_d+b (Таблица 4. (1)) и равно при расчетных условиях:

R_w^reg = 0,00035 х 6431 + 1,4 = 3,65 м²⁰С/Вт

где коэффициенты a и b для наружных стен жилых зданий принимаются из Таблицы 4 СНиП 23-02-2003

4. Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции
Приведенное сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций рассчитывается по формуле:

R_w^r = (1/8,7 + δ₁/ λ_a1 + δ₂/ λ_a2 + δ₃/ λ_a3 + … + 1/23) x r,

где
δ₁… — толщина ограждающего слоя №1… в метрах;
λ_a1 – расчетный коэффициент теплопроводности материала №1… в условиях эксплуатации А;
r – коэффициент теплотехнической однородности в растворных швах. Определяется по таблице… или рассчитывается на основе данных толщины растворного шва, применяемого раствора, используемой арматуры;

Для сравнения свойств теплопроводности самого материала условимся, что растворного шва не существует и поэтому коэффициент теплотехнической однородности будет равен:

r = 1

Важно! В расчетах необходимо использовать расчетный коэф. теплопроводности в условиях «А». Эти условия учитывают тепло-влажностные процессы во время проживания. Некоторые производители лукавят, когда производят подобные расчеты с применением λ_сух . Для высушенного материала λ_сух меньше чем λ_a, следовательно, толщина стены будет подсчитана неверно, так как в естественных условиях стена ни когда не будет сухой и будет обладать своей естественной влажностью.

Пример расчета приведенного сопротивления теплопередачи для наружной стены, выполненной из автоклавного газобетона:

Автоклавный газобетон (p=600кг/м³) ГОСТ 31359-2007 приложение А, коэффициент теплопроводности λ_а=0,160Вт/(м°С), толщина δ=560мм

R_w^r = (1/8,7 + 0,560/0,160 + 1/23) x 1= 3,66 м²⁰С/Вт

Сравниваем с нормируемым значением:

R_w^r = 3,66 м²⁰С/Вт  >  R_w^reg =3,65 м²⁰С/Вт

Таким образом, минимальная толщина стены для автоклавного газобетона марки по плотности D600 должна быть не меньше 581мм. При этом мы помним, что блоки укладываются на клей с использованием армирующей сетки и следовательно толщина стены будет немного больше, так как в этом случае коэф. теплотехнической однородности r будет меньше 1.

На данном примере определены толщины наружных стен для поризованного блока, неавтоклавного газобетона, пенобетона, арболита и полистиролбетона.

Таблица №1. Толщина наружной стены, рассчитанной по нормам СНиП применительно к Новосибирской области.

Среди представленных образцов, самым теплым материалом для наружной стены оказался полистиролбетон. Если вы решили строить здание 2 — 3 этажа, то блоки из полистиролбетона — разумный выбор с точки зрения сохранения тепла, прочности, водопоглощения, и других характеристик.

Термическое сопротивление | Нейтрий

Концепция термического сопротивления может использоваться для решения задач теплопередачи в стационарном состоянии, которые включают последовательные, параллельные или комбинированные последовательно-параллельные компоненты. В этой статье показано, как рассчитать общее тепловое сопротивление для таких систем и как рассчитать тепловое сопротивление для практических геометрических форм, таких как стенка трубы.

9 ² .K)

9

^.0102

Тепловое сопротивление — это сопротивление конкретной среды или системы потоку тепла через ее границы, которое зависит от геометрии и тепловых свойств среды, таких как теплопроводность.

Точное знание теплового сопротивления для данной системы или компонента системы может позволить рассчитать тепловой поток через нее или температуры на ее границах. Это особенно полезно в задачах теплового проектирования в промышленности, таких как расчет тепловых потерь из резервуара или выбор изоляции трубопровода.

Сети тепловых сопротивлений обычно используются для анализа теплопередачи в установившемся режиме. Сети теплового сопротивления имеют те же функции, что и сети электрического сопротивления, используемые в электротехнике, и позволяют легко рассчитать общее тепловое сопротивление в системе, независимо от того, состоит ли она из сопротивлений, соединенных последовательно, параллельно или из того и другого.

Последовательное сопротивление

Часто приходится рассматривать передачу тепла через различные среды последовательно, одним из таких примеров является поток тепла от газа с одной стороны плоской стенки к газу с другой стороны. Эту систему теплопередачи можно проанализировать с помощью приведенной ниже сети тепловых сопротивлений.

Общее сопротивление для описанной выше системы может быть рассчитано из сопротивлений всех компонентов R _conv1 , R _стены и R _conv2 следующим образом.

После расчета общего сопротивления можно рассчитать тепловой поток через систему, зная две конечные температуры, следующим образом.

Параллельное сопротивление

Теплопередача также может происходить через параллельное сопротивление, например, потеря тепла с внешней поверхности резервуара будет происходить за счет как конвективного, так и радиационного механизмов теплопередачи.

Обратное общее сопротивление для системы, показанной выше, можно рассчитать путем сложения обратных сопротивлений двух компонентов.

Это может быть упрощено, чтобы его можно было напрямую комбинировать с тепловыми сопротивлениями от других компонентов в данной системе, что имеет особое значение, когда тепловые сопротивления существуют как параллельно, так и последовательно.

Комбинированное последовательное и параллельное сопротивление

В промышленных задачах теплопередачи тепловое сопротивление часто бывает как последовательным, так и параллельным. Например, потеря тепла содержимым неизолированного резервуара будет иметь конвективное сопротивление содержимого резервуара, за которым следует последовательно проводящее сопротивление стенок резервуара, за которым следует параллельно конвективное и радиационное сопротивление окружающей среде. Этот пример описан сетью тепловых сопротивлений ниже.

В этом случае общее сопротивление можно рассчитать, сложив общее сопротивление для последовательного сегмента и общее сопротивление для параллельного сегмента, как описано в предыдущих разделах.

При проектировании и оптимизации промышленного оборудования часто требуется определить установившуюся температуру в некоторой точке сети тепловых сопротивлений, например температуру между стенкой резервуара и внутренней частью его изоляции.

Чтобы определить эти температуры, необходимо сначала рассчитать термическое сопротивление. Некоторые уравнения для расчета термического сопротивления представлены ниже.

Сопротивление проводимости

Уравнения сопротивления проводимости для некоторых распространенных случаев приведены в таблице ниже.

	:	Термическое сопротивление (К/Вт)
	:	Тепловое сопротивление при конвективной теплопередаче (К/Вт)
	:	Термическое сопротивление при радиационном теплопередаче (К/Вт)
	Сопротивление теплопередаче через проводник		плоская стена (K/W)
	:	Тепловой поток (W)
	:	Температура в данной точке (K)
	:	толщина плоской стенки (плоская стенка ( м)
	:	Зона теплопередачи (M 2 )
	:	Средняя теплопроводность (W/M. K)
	:	.	:	Внешний диаметр (M)
	:	Длина трубы (M)
	:	Коэффициент теплопередачи (W/M 2 .K)

Convective Resistance

The resistance to heat transfer via convection may be calculated следующим уравнением.

Для расчета конвективного сопротивления необходимо сначала определить коэффициент теплопередачи h. Существует множество корреляций для расчета коэффициента теплопередачи в зависимости от геометрии рассматриваемой системы.

Радиационное сопротивление

Сопротивление теплопередаче излучением можно рассчитать по следующему уравнению: сначала необходимо рассчитать коэффициент лучистой теплопередачи.

Обычно при анализе теплопередачи предполагается, что между поверхностями двух компонентов возникает идеальный контакт. Чтобы это предположение было верным, потребовалось бы, чтобы обе поверхности были идеально гладкими, однако на практике это редко бывает.

При сжатии двух реальных поверхностей пики на каждой поверхности будут соприкасаться и образовывать области с высокой теплопроводностью, а углубления будут заняты воздухом. Поскольку воздух является плохим проводником тепла, это увеличивает сопротивление тепловому потоку по сравнению с идеально гладкими поверхностями. Это увеличение сопротивления характеризуется термическим контактным сопротивлением, которое можно рассчитать следующим образом.

Здесь h _c – теплопроводность контакта, часто определяемая экспериментально.

Article Created: June 11, 2012

Article Tags

Thermal Resistance — Thermal Resistivity | Определение

Термическое сопротивление — это тепловое свойство и измерение разности температур, благодаря которому объект или материал сопротивляется тепловому потоку. Термическое сопротивление проводимости в плоской стене определяется как:

В технике часто используется еще одно очень важное понятие. Поскольку существует аналогия между диффузией тепла и электрическим зарядом , инженеры часто используют тепловое сопротивление (т. е. тепловое сопротивление против теплопроводности) для расчета теплопередачи через материалы. Тепловое сопротивление является обратной величиной теплопроводности. Точно так же, как электрическое сопротивление связано с проводимостью электричества, тепловое сопротивление может быть связано с проводимостью тепла.

Рассмотрим плоскую стенку толщиной L и средней теплопроводностью k. Две поверхности стены поддерживаются при постоянных температурах T ₁ и T ₂ . Для одномерной установившейся теплопроводности через стенку имеем T(x). Тогда закон Фурье теплопроводности для стены может быть выражен как:

Определение теплового сопротивления

Термическое сопротивление — это тепловое свойство и измерение разности температур, с помощью которого объект или материал сопротивляется тепловому потоку. Термическое сопротивление проводимости в плоской стене определяется как:

Поскольку понятие термическое сопротивление может быть использовано в различных отраслях техники, определим:

• Абсолютное термическое сопротивление , R t

  ,902 ед. Вт]. Абсолютное термическое сопротивление – это свойство конкретного компонента, имеющего определенную геометрию (толщина – L, площадь – A и форма). Например, характеристика определенного теплообменника. Для определения теплопередачи необходима только разница температур.

• Удельное тепловое сопротивление или удельное тепловое сопротивление, R _λ , измеряется в [(К·м)/Вт]. Удельная теплоемкость является константой материала, а толщина материала и разность температур необходимы для определения теплопередачи.
• Значение R . Значение R (коэффициент теплоизоляции) является мерой теплового сопротивления. Чем выше значение R, тем выше эффективность изоляции. Теплоизоляция имеет единицы [(м ² .K)/Вт] в единицах СИ или [(фут ² ·°F·ч)/Btu] в имперских единицах измерения. Это тепловое сопротивление единицы площади материала. Значение R зависит от типа изоляции, ее толщины и плотности. Для определения теплопередачи необходимы площадь и разность температур.

Аналогия с электрическим сопротивлением

Приведенное выше уравнение для теплового потока аналогично соотношению для потока электрического тока I , выраженное как:

где R _e = L/σ _e A – электрическое сопротивление, а V ₁ – V ₂ – разность потенциалов на сопротивлении (σ _e – электропроводность). Аналогия между обоими уравнениями очевидна. Скорость теплопередачи через слой соответствует электрическому току, тепловое сопротивление соответствует электрическому сопротивлению, а разность температур соответствует разности напряжений на слое. Разница температур является потенциальной или движущей функцией теплового потока, в результате чего Уравнение Фурье записывается в форме, аналогичной закону Ома теории электрических цепей.

Представления цепей представляют собой полезный инструмент для концептуализации и количественной оценки проблем теплопередачи. Эту аналогию можно также использовать для теплового сопротивления поверхности против тепловой конвекции. Обратите внимание, что когда коэффициент конвекционной теплопередачи очень велик (h → бесконечность), сопротивление конвекции становится равным нулю, а температура поверхности приближается к объемной температуре. Эта ситуация практически реализуется на поверхностях, где происходит интенсивное кипение и конденсация.

Теплопередача через композитную стенку может быть рассчитана по этим сопротивлениям. Скорость устойчивого теплообмена между двумя поверхностями равна разности температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями.

Эквивалентная тепловая схема для плоской стенки с условиями конвекционной поверхности показана на рисунке.

Тепловое контактное сопротивление – тепловая контактная проводимость

В теплотехнике тепловая контактная проводимость [Вт/м ² . K] или тепловое контактное сопротивление [м ² .K/Вт] представляет теплопроводность между двумя твердыми телами. Когда компоненты скреплены болтами или каким-либо иным образом спрессованы вместе, также необходимо знать тепловые характеристики таких соединений. Падение температуры на границе раздела материалов может быть значительным в этих составных системах. Это падение температуры характеризуется коэффициентом теплопроводности контакта , h _c , что указывает на теплопроводность или способность проводить тепло между двумя контактирующими телами. В то время как существуют обширные базы данных по термическим свойствам сыпучих материалов, аналогичных баз данных для прессованных контактов нет.

Обратное значение этого свойства называется тепловым контактным сопротивлением .

Сопротивление контакта сильно зависит от шероховатости поверхности , и давление, удерживающее две поверхности вместе, также влияет на сопротивление контакта. Термическое контактное сопротивление уменьшается с уменьшением шероховатости поверхности и увеличением межфазного давления. Это связано с тем, что контактная поверхность между телами растет по мере роста контактного давления. Когда две такие поверхности прижаты друг к другу, выступы образуют хороший контакт материала, а впадины образуют пустоты, заполненные воздухом . Эти пустоты, заполненные воздухом, действуют как изоляция из-за низкой теплопроводности воздуха. Ограниченное количество и размер пятен контакта приводят к тому, что фактическая площадь контакта значительно меньше кажущейся площади контакта. В случае металлического композиционного материала, помещенного в вакуум, теплопроводность через пятна контакта является основным способом передачи тепла. Контактное сопротивление обычно больше, чем когда композитный материал находится в присутствии воздуха или другой жидкости. Кроме того, тепловое контактное сопротивление является значительным и может преобладать для хороших проводников тепла, таких как металлы, но им можно пренебречь для плохих проводников тепла, таких как изоляторы.

Например:

• Тепловая контактная проводимость для алюминиевых пластин с шероховатостью поверхности 10 мкм, помещенных в воздух с давлением на границе раздела 1 атм, составляет h _c = 3640 Вт/м ² .K
• Тепловая контактная проводимость для алюминиевых пластин с шероховатостью поверхности 10 мкм, помещенных в гелий с межфазным давлением 1 атм, h _c = 9520 Вт/м ² .K
• Тепловая контактная проводимость для пластин из нержавеющей стали с шероховатостью поверхности 2,5 мкм, помещенных в воздух с давлением на границе раздела 1 МПа, составляет около h _c = 3000 Вт/м ² .K

Тепловое контактное сопротивление может быть сводится к минимуму путем нанесения теплопроводной жидкости, называемой термопастой , такой как смазка для ЦП , на поверхности, прежде чем они будут прижаты друг к другу. Основная роль термопасты заключается в устранении воздушных зазоров или пространств (которые действуют как теплоизолятор) в области интерфейса, чтобы максимизировать теплопередачу. Теплопроводность промежуточного материала и его давление являются двумя свойствами, определяющими его влияние на контактную проводимость.

Специальный справочник: Мадхусудана, Чакраварти В., Тепловая контактная проводимость. Springer International Publishing, 2014. ISBN: 978-3-319-01276-6.

Ссылки:

Теплопередача:

1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
2. Тепло- и массообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9.780071077866.
3. Основы тепломассообмена. CP Котандараман. New Age International, 2006 г., ISBN: 9788122417722.
4. Министерство энергетики США, термодинамика, теплопередача и поток жидкости. Справочник по основам Министерства энергетики США, том 2 из 3, май 2016 г.

Ядерная и реакторная физика:

1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
3. В. М. Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
4. Гласстоун, Сезонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
5. WSC. Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
6. Г.Р.Кипин. Физика ядерной кинетики. Паб Эддисон-Уэсли. Ко; 1-е издание, 1965 г.
7. Роберт Рид Берн, Введение в работу ядерного реактора, 1988.
8. Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2.