Файл: Специальные вопросы строительной теплофизики учебное пособие..pdf

Скачать файл (4,12Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 57

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

я = ян+ Япexp

Я 2 а (

— —

—

)

i erfc

Н I /

(

- ? - )

рк2

р2

)

\ Р к 2

' Р

erf

H) erf с ( H

exp(\

-i^iSV'Hр2 s in 2 ф

ТС

arc sni n l / - - ^

'СнрЧ^к*

?, arc sin

| /

(V.13)

1 + е х р

х„

?н

* a [ ^ r

—

I I f erfc

0 2

е х р

Я 2 а х

d ф | —

"V ?2+ Ч*к2

arc sin

тй

(V. 14)

Хн Р2 -f

—

I /

- Q/

“

тРк2

’

Д л я

р а сч е то в

1 / а

■

эти

ф о р м ул ы

м о г у т

б ы ть

п р е

п р и И —

р—

о б р а зо в а н ы а н а л о ги ч н о

ф о р м ула м

( V .7 ) - :- ( V .1 0 ) ,

т.

е.

Л ° > тн, Л =

(0, хн) -

—

\ t B —

Н О , x„)J е хр

Я 2 а

| — — Ч--------) | e rfc

\ н \ /

( —

—

-j—

—

Рк2 ‘ p2 / J

| /

" Ч р к2

1 Р2 /

-I------- [ t B — t (0, хн)]

arc

sin

ч \.P' + 'ft,* ’

(V.15)

)

Е п = 1 + е х р

" Ч р Т + р Н е г , с .

а I

—

0 2

тр *

(УЛ6)

--------- arc s in

—

r *

ХРК2

7Г

Тн р2

Я = Ян + Ян е х р

I Я 2 а

—

erfc | / Я | /

V Р„2

Р2

■ ? н arc

s in . .

Р2 +

''Р'к2

(V.17)

•/

■— — 1+ exp H2 а	X	erfс Я	а
				Я2
Яп	7

------	arc sin	THp+t pK-		(V.18)
7t	i n V

Значения qHи t (0, хн) следует определять по формулам

Яit\

Я»

1 , 2 Уат„ ’

V '■

t (о, +,) - тД ! нт V a ^ + t0 или ^(0,хн) = ^в- - ? а - .

Формфактор р является функцией критерия Фурье и опреде ляется по графику на рис. 19 (где D — диаметр поперечного сече ния выработки). При этом если расчет ведется для сооружений прямоугольной, трапециевидной или иной формы, вместо Ro следу ет подставлять эквивалентный радиус, определяемый по формуле

2 F„

R„

где FB и р — соответственно площадь и периметр сечения выра ботки.

Формфактор рк в зависимости от формы выработки может иметь следующие значения:

Для безграничной плоской	стенки..........................
Для цилиндрической выработки большой протя
женности .................................................................	1+0,38 Vа тн
	йо
Для прямоугольной выработки большой протя
женности .....................................................................	1+0,76 — V а тн
	Р

Пользование полученными решениями при практических рас четах -ввиду их сложности весьма затруднительно. Поэтому при шлось выполнить громоздкую работу по вычислению и номографи рованию аналитических решений для относительной безразмерной температуры поверхности выработки и относительной величины теплового потока (теплопотерь), необходимых для теплового рас чета отопительных систем и систем кондиционирования воздуха

подземных сооружений.

Аналитические решения (V. 11) — (V. 14), вычисленные при раз личных сочетаниях критериев Фурье и Био для вероятных преде лов их изменения в реальных условиях строительства и эксплуа-

тации подземных сооружений, приведены на рис. 20 в виде крите риальных зависимостей

En = f \ H	'V а	Н	V-а ■	Я	Г 7 Х н 7 1 l / " 1а х
En = f \ H		Н		Я~н	я	Н
					я

На рисунках 21, 22 и 23 приведены результаты сравнительных расчетов по определению температурного режима подземного со оружения в процессе натопа и последующей длительной эксплуа тации. Расчет проводился по приведенным выше формулам и ме тодом гидравлических аналогий. Для расчета была принята под

земная	цилиндрическая выработка радиусом	Л?0= 3	м со следую
щими	теплофизическими характеристиками:	а = 5	ккал/м2• час ■

■град, л = 1 ккал/м- час • град, а=0,0025 м2/час. Рассматривались три варианта продолжительности натопа сооружения: 100 час\

Ри с . 20. Номограмма для определения переменных во времени температуры поверхности выработки и величины теплового пото

ка (теплопотерь)

Р и с . 21. Изменение во времени температуры воздуха (/), температуры поверхности (2) и удельных теплопотерь (3) подземного сооружения в процессе его натопа (при тн=100 час) и последующей длительной экс плуатации (сравнительный расчет по формулам и на гидравлическом интеграторе)

tri О}

Р и с . 22. Изменение во времени температуры воздуха (/), температуры по верхности (2) и удельных теплопотерь (3) подземного сооружения в про цессе его натопа (при тн = Ю00 час) и последующей длительной эксплуа тации (сравнительный расчет по формулам и на гидравлическом интегра торе)

Р и с . 23. Изменение во времени температуры воздуха (/), температуры

поверхности	(2) и удельных теплопотерь (3)	подземного сооружения в
процессе его	натопа (при тн = 3000 час) и	последующей длительной
эксплуатации	(сравнительный расчет по формулам и на гидравлическом
	интеграторе)	\

1000 час и 3000 час. Продолжительность последующего поддержа ния постоянной температуры внутренней воздушной среды (tB= = 10°С), достигнутой к концу натопа, для всех трех вариантов со ставляла около 7 лет.

Как видно из рисунков, результаты расчетов по формулам (по казаны сплошной линией и обозначены: 1 — температура воздуха; 2 — температура поверхности; 3 — теплопотери) и результаты рас чета на гидроинтеграторе (отмечены точками) дают довольно хо рошую сходимость на всем интервале расчетного времени.

Данные примеры показывают, что теплопотери сооружения после завершения натопа значительно уменьшаются. Так, уже че рез год после окончания предварительного прогрева тепловым по током постоянной величины теплопотери сооружения уменьшаются в первом случае (натоп 100 час) примерно в 10 раз, во втором (натоп 1000 час) — в 3,6 раза и в третьем (натоп 3000 час) — в 2,4 раза; через 5 лет, соответственно, в 18, 7 и 4 раза. Таким образом, приведенные примеры наглядно показывают необходимость учета в теплотехнических расчетах подземных сооружений переменный характер их теплопотерь в зависимости от времени эксплуатации.

Краткие выводы

1. Проведенные исследования показывают необоснованность ут верждений о стабилизации теплопотерь подземных сооружений после завершения предварительного натопа, расчетный период ко торого составляет 2500 и даже более часов.

2. Полученные расчетные зависимости позволяют определять истинную величину теплопотерь сооружения в процессе длитель ной его эксплуатации (после завершения натопа), что обусловли вает принятие обоснованного решения по выбору мощности источ ников и систем тепло- и холодоснабжения для обеспечения в со оружении требуемых температурных условий.

Г Л А В А 6

ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ НАГРЕТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ В НЕВЕНТИЛИРУЕМЫХ И ПЛОХО ВЕНТИЛИРУЕМЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Изоляция нагретых поверхностей служит для предупреждения ожогов обслуживающего персонала и для сокращения тепловыде лений от нагретых поверхностей.

В результате обследования промышленных помещений, в кото рых не предусматривается по экономическим соображениям искус ственная вентиляция, установлено:

—многие используемые материалы при нагреве выделяют ток сичные газы и пары, что приводит к повышению концентраций вредных газов и паров в воздухе до предельно допустимых норм и выше;

—температура на наружных поверхностях изоляции часто до стигает 50—60° С и выше;

—нагретая запорная арматура, фланцы трубопроводов, кла паны, компенсаторы, как правило, полностью или в значительной части не изолируются. Результатом этого является повышение тем пературы воздуха в помещениях.

Изоляционных материалов .существует много, но сравнительных данных о них недостаточно. В главе рассматривается вопрос вы бора материалов и изделий для изоляции нагретых поверхностей в невентилируемых и плохо вентилируемых помещениях. В отноше нии вентилируемых помещений ограничимся здесь существенным замечанием о том, что при расчете систем вентиляции необходимо учитывать токсичные газы и пары, выделяющиеся при нагреве изо

ляционных материалов, имеющих в своем составе органические свя зующие.

I. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ДЛЯ ВЫБОРА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОСНОВНОГО СЛОЯ ИЗОЛЯЦИИ

Выбор материалов и изделий для изоляции нагретых поверхно стей производится путем сравнения следующих основных характе ристик:

— коэффициента теплопроводности и объемного веса;