Тепловой баланс воздуха в помещении

Воздух помещения, соприкасаясь с нагретыми и охлажденными поверхностями, нагревается или охлаждается. Кроме того, он получает или отдает тепло в процессе воздухообмена. В небольших помещениях под влиянием конвективных токов и вентиляционных струй воздух достаточно хорошо перемешивается, вследствие чего его температуру при расчете теплообмена можно считать постоянной во всем объеме помещения. Осредненная температура характерных поверхностей также принимается постоянной. Уравнение теплового баланса воздуха в помещении имеет вид

где α_кi-средние значения коэффициента конвективного теплообмена, на поверхностях; Q_B - количество конвективного тепла, которое непосредственно передается воздуху помещения или забирается из него.

Если приточный воздух настилается на одну из поверхностей и его температура заметно отличается от температуры воздуха в помещении, как это имеет место при воздушном отоплении или охлаждении помещения, то для воздушной струи необходимо составить самостоятельные уравнения теплового баланса. В направлении движения струю разбивают на элементарные объемы в соответствии с разбивкой на элементарные площадки омываемой поверхности.

Уравнение теплового баланса для каждого элементарного объема

где L_n-1, L_n - объемные расходы воздуха в струе между элементарными объемами (n-1)-n и n - (n + 1); сρ- объемная теплоемкость воздуха, t_n-1 и t_n - средние температуры в пределах элементарных объемов струи n-1 и n; ΔLn- объемный расход, который подмешивается к струе из помещения с температурой tв в пределах элементарного объема n; τ_n - средняя температура поверхности в пределах элементарного объема n; α_кп- средний коэффициент конвективного теплообмена на поверхности в пределах элементарного объема n.

Так как

то

В этом случае, когда составлено отдельное уравнение для настилающейся неизотермической струи, из уравнения теплового баланса воздуха нужно исключить составляющую теплообмена с поверхностью, омываемой струей. В то же время в нем необходимо дополнительно учесть тепло, вносимое в конце последнего k-го элементарного объема струи L_kcpt_k, и тепло, отдаваемое воздухом помещения всем k элементарным объемам настилающейся струи.

Расход в элементарном объеме k струи равен

В общем случае, когда температура уходящего из помещения воздуха tух не равна tв,

где Lk и tk- расход воздуха и температура в конце последнего элементарного объема k на границе с воздухом помещения, где условно заканчивается струя; Lo - количество приточного воздуха, подаваемого вентиляцией.

Уравнение теплового баланса воздуха помещения в этом случае имеет вид

В сумму первого слагаемого уравнения входят все составляющие конвективного теплообмена, кроме поверхности, омываемой струей. Второе и третье слагаемые учитывают тепло приточной настилающейся струи.

Если приточный воздух подается в помещение свободной не настилающейся струей, то и в этом случае также можно составить отдельно уравнения для элементарных объемов струи и для воздуха помещения. Уравнения для элементарных объемов будут отличаться отсутствием последнего слагаемого конвективного теплообмена с поверхностью.

Дата добавления: 2014-12-07