Теплопередача через ограждение с теплопроводным включением

Распространенным случаем двумерного температурного поля является конструкция с теплопроводным включением. Наиболее простым является случай, когда ребро из теплопроводного материала частично или полностью прорезает малотеплопроводную толщу основной конструкции.

При рассмотрении конструкции с теплопроводным включением инженера интересуют два вопроса: какая будет наинизшая температура на внутренней поверхности ограждения в зоне включения и какие будут теплопотери через эту зону.

На стыке между изоляционным материалом (λ_и) и теплопроводным материалом (λ_т) возникает двумерное температурное поле (рис. а). Температура на внутренней поверхности изменяется от τ_в на глади теплоизоляционного материала вдали от стыка до температуры τ_т вдали от стыка на глади теплопроводного материала. Заметное влияние стыка распространяется на расстояние одного -двух калибров и более.

При большой ширине включения а> 2b температура τх в его средней части близка к τ_т, При меньших размерах температура τ_х будет отличаться от τ_{в и} τ_т (рис. б).

Удобно пользоваться показателем относительной избыточной температуры

Он показывает, на какую долю от перепада τ_в - τ_т понизилась температура

τ_х в середине включения относительно τ_в. Величина η зависит от сопротивлений толщи стены и включения, от сопротивлений тепловосприятию и тепло-

отдаче, но в основном она определяется геометрическими соотношениями а/b и с/b (рис.).

Определим фактор формы теплопроводного включения fвкл для этого рассмотрим на рисунке часть конструкции шириной в два калибра в каждую сторону от оси симметрии включения.

При этом будем предполагать отсутствие тепловых потоков через торцевые поверхности включения.

Пользуясь правилом сложения проводимостей, определим проводимость Квкл части конструкции шириной в два калибра от оси включения:

где К и Кт.в - коэффициенты теплопередачи, рассчитанные соответственно по сечению основной конструкции ограждения и по сечению теплопроводного включения.

Такая же площадь в два калибра глади основной конструкции ограждения имеет проводимость

Фактор формы равен отношению этих проводимостей:

Если конструкция ограждения имеет теплопроводные включения в виде ряда подобных элементов, которые расположены на небольшом расстоянии друг от друга, то целесообразно для расчета теплопотерь определить условное сопротивление теплопередаче всей конструкции.

Дата добавления: 2014-12-07