#эффективная теплопроводность полости #естественная конвекция
#коэффициент теплопроводности #теплопроводность рам стеклопакетов #расчет температурного поля
Воздушные полости часто присутствуют в конструкциях строительных объектов, поскольку воздух является хорошим и бесплатным теплотехническим изолятором. Теплопроводность воздуха меньше теплопроводности лучшей минеральной ваты. Однако, в реальных условиях эффективная теплопроводность воздуха, учитывающая перенос тепла за счет собственно теплопроводности, конвекции и радиации имеет гораздо большее значение, зависящее от размеров полости, ее ориентации и температуры.
Знание эффективной теплопроводности воздуха необходимо для расчета температурного поля по МКЭ компьютерными программами, например ELCUT
В конструкциях рам стеклопакетов имеются воздушные полости, у которых отношение высоты H к значению расстояния L между гранями, имеющими температуру Tг и Tx, больше 5, но меньше 40.
Для такого случая ISO 15099-2003 предусматривает следующие формулы для расчета конвекционного теплообмена. Результатом будет максимальное значение Nu max из следующих трех:
Здесь Ra - число Релея, характеризующее поведение газа под воздействием градиента температуры;
Lv - вертикальный размер (H), Lh - горизонтальный размер (L)
Коэффициент теплопередачи воздуха за счет конвекции определяется по следующей формуле
hc = Nu max * (λai / L)
λai - коэффициент теплопроводности воздуха, 0.0248 Вт/м °C
Передача тепла за счет радиации
Передача тепла за счет радиационного теплообмена происходит в горизонтальной плоскости и зависит от соотношения размеров горизонтального сечения полости, L и B.
ISO 15099-2003 содержит следующую формулу:
Здесь hr - коэффициент теплопередачи излучением,
σ - константа Стефана-Больцмана, 5.67 * 10^(-8) (Вт/кв. м K^4)
Tav - средняя температура горячей и холодной поверхности, (Tг + Tх)/2,
Lh = L, Lv = B Чем больше отношение L/B, тем меньше hr
ε - коэффициент черноты холодной (сс) и горячей (сh) поверхности
Эффективная теплопроводность
λэфф = (h c + hr) * L
λэфф - коэффициент эффективной теплопроводности
Пример:
H = 1 м
L= 0.03 м
B = 0.006 м
Tг = 295.8 K
Tх = 290.2 K
λai = 0.0248 Вт / м °K
ε = 0.9 (одинаковый для холодной и горячей поверхности)
В таком случае λэфф = 0.123 Вт/м °K