95586

ТЕПЛОТЕХНИКА И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Курсовая

Энергетика

Расчет сопротивления теплопередаче вертикальных и горизонтальных ограждающих конструкций Расчет температурного поля в многослойной конструкции Определение сопротивления паропроницанию вертикальных и горизонтальных ограждающих конструкций Расчет сопротивления воздухопроницанию...

Русский

2015-09-24

1.17 MB

1 чел.

Министерство Образования Республики Беларусь

УО «Белорусский Государственный Университет Транспорта»

Кафедра «Экология и РИВР»

Курсовая работа

по дисциплине:

 «ТЕПЛОТЕХНИКА И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ»

  Выполнил:                                                              Проверил:

  студент гр. ПК-31                                                  преподаватель

  Хулуп С. Н.                                                             Колдаева С.Н.

Гомель 2015

Содержание:

1. Расчет сопротивления теплопередаче вертикальных и горизонтальных ограждающих конструкций…………………………………………………..3

2. Расчет температурного поля в многослойной конструкции……………13

3. Определение сопротивления паропроницанию вертикальных и горизонтальных ограждающих конструкций………………………………………………….19

4. Расчет сопротивления воздухопроницанию………………………..……21

5. Список используемой литературы………………………………………..23

1.1Расчёт сопротивления теплопередаче  вертикальной наружной стены их штучных материалов.

Исходные данные:

Тип здания – общественное

Могилевская  область,

Расчетная температура внутреннего воздуха ,

Относительная влажность 50%,

Режим помещения – сухой,

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б по таблице 4.2[1].

Конструктивное решение стены приведено на рисунке 1

Рисунок 1.1 – Наружная стена здания.

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ и теплоусвоение S материалов принимаем по таблице. A. 1[1] для условий эксплуатации ограждений «Б»:  

- Кирпич керамический плотностью 1300кг/куб.м(брутто)

 λ 1 = 0,69 Вт/( м ∙°С); S1 = 7,58 Вт/(м2 ∙°С);

- пенополиуретан

λ 2 = 0,05 Вт/( м ∙°С); S2 = 0,70 Вт/(м2 ∙°С);

Нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов согласно таблице 5.1 [1] Rнорм = 3,2(м2∙°С)/Вт.

Для определения тепловой инерции стены находим термическое сопротивление отдельных слоев конструкции по формуле:

где  δ  – толщина рассматриваемого слоя, м ;

       λ –  коэффициент теплопроводности данного слоя, Вт/(м∙°С).

Следовательно, термическое сопротивление отдельных слоев:

- для  плотного силикатного бетона

2 ∙ ºС)/Вт;   

Термическое сопротивление пенополиуретана R2 находим из формулы:

где   αв  – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, выбираем по      табл.5.4[1],   αв=8,7 Вт/(м2∙°С);

    αн  – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, выбираем по табл. 5.7[1],  αн=23 Вт/(м2∙°С);

      – термическое сопротивление ограждающей конструкции

Тогда:

2∙°С)/Вт

Отсюда следует что, термическое сопротивление слоя плиты минераловатной  на синтетическом связующем находится по формуле:

.

Вычисляем тепловую инерцию по формуле:

где   Si  – расчетный коэффициент теплоусвоения слоя материала конструкции в условиях эксплуатации согласно таблице 4.2[1], принимаем по таблице A.1[1], Вт/(м2∙°С).

D=R1S1+ R2S2,

D=0,362∙7,58+2,68·0,70=4,62

По таблице 5.2 [1] для ограждающей конструкции с тепловой инерцией 1,5-4,0 (стены средней инерционности) за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принять среднюю температуру наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92 , которая для Могилевской области составляет:  (таблица 4.3[1]).

Определяем требуемое сопротивление теплопередаче стены по формуле:

,

Где n- коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху и принимаемый по таблице 5,3[1];

– расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха , ;

- расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 5.5[1],

;

Находим экономически целесообразное сопротивление теплопередаче

, ()/Вт, по формуле (5.1)

=0,5*+;

=0,453()/Вт

где См стоимость материала бел.руб/м3. См=500000 бел.руб/м3

Сведения взяты с сайта: Тамирострой.

Ссылка: http://tamirastroi.pulscen.by/goods/30389682-teploizo..

где - стоимость тепловой энергии, руб/ГДж;

—продолжительность отопительного периода согласно таблице 4.4, сут;

– средняя за отопительный период температура наружного воздуха, принимаемая по таблице 4.4, С;

- коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условиях эксплуатации,(1, таблица А.1) в зависимости от расчётной температуры и относительной влажности внутреннего воздуха, ()/Вт

Толщина теплоизоляционного слоя из пенополиуретана

Вывод: Теплоизоляционный слой из плит  минераловатных  на синтетическом связующем 0,13 м обеспечивает нормативные требования, предъявляемые к сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций.

Проверяем соответствие требованию:

0,772 < 3,2 – условие выполнятся, следовательно, данный утеплитель удовлетворяет требованиям TKP 45-2.04-43-2006.

1.2Расчёт термического сопротивления горизонтальной ограждающей конструкции.

Найти термическое сопротивление перекрытия с кровлей из рулонных материалов.

Конструктивное решение представлено на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2. Перекрытие здания.

Рисунок 1.2- схема конструкции горизонтального перекрытия

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ и теплоусвоения S материалов принимаем по таблице А.1[1] для условий эксплуатации ограждений «Б»:

- Вспученный перлит на битумном связующем

 λ 1 = 0,13 Вт/( м ∙°С); S1 = 2,26 Вт/(м2 ∙°С);

- Плотный силикатный бетон

λ 2 = 1,16 Вт/( м ∙°С); S2 = 10,90 Вт/(м2 ∙°С);

Плоскостями, параллельными направлению теплового потока, ограждающую конструкцию (или часть ее) условно разрезают на участки, из которых одни могут быть однородными — из одного материала, а другие — неоднородными — из слоев различных материалов, и определяют термическое сопротивление Ra, м2 · ºС/Вт, конструкции по формуле (7) СНБ 2.01,01



где F
1, F2, .... , Fn — площади отдельных участков конструкции, м2,

R
1, R2,...., Rn — термические сопротивления отдельных участков конструкции, определяемые по формуле (4) для однородных участков и по формуле (6) — для неоднородных участков.

Термическое сопротивление однослойной однородной ограждающей конструкции, а также однородного слоя многослойной конструкции определяют по формуле (4) СНБ 2.01.01




где δ — толщина однослойной однородной конструкции или слоя многослойной конструкции, м.

Термическое сопротивление многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями определяют по формуле (6) СНБ 2.01.01

                                                  r
к = R1 + R2 + ...... + Rn,

где R
1, R2,.....,Rn — термическое сопротивление отдельных слоев конструкции, определяемые по формуле (4) СНБ 2.01.01, и замкнутых воздушных прослоек, принимаемых по таблице Б.1 СНБ 2.01.01.

Слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждающей конструкции, в расчете не учитываются.

Разделим конструкцию на повторяющиеся элементы, приняв, что данные элементы имеют правильную геометрическую форму прямоугольника со сторонами 0,1х0,1.

Определим термическое сопротивление элементов при условии деления их плоскостями, параллельными тепловому потоку. Конструктивное решение представлено на рисунке 1.2.1.

Рисунок1.2.1(1) Элемент перекрытия 1

Рисунок1.2.1(2) Элемент перекрытия 2

Определяем площади элементов:

м2;

м2;

Термическое сопротивление элемента при условии деления его плоскостями,

Параллельными тепловому потоку:

Находим термическое сопротивление при условном делении его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку. Конструктивное решение представлено на рисунке 1.2.2

Рисунок 1.2.2 Конструкция перекрытия при условии деления его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку

2· 0С)/Вт;

2· 0С)/Вт;

2· 0С)/Вт;

Тогда,

Итак, получили: 2∙°С)/Вт.   (м2∙°С)/Вт.

Так как термическое сопротивление не превышает величину более чем на 25%, то термический расчет конструкции выполняют согласно формуле:

2∙°С)/Вт.

Вывод: данная конструкция перекрытия не удовлетворяет требованиям [1] по теплопроводности, так как нормативное сопротивление конструкции

Rнорм = 6,0(м2∙°С)/Вт., что больше расчетного сопротивления R=1,57(м2∙°С)/Вт, для того, что бы расчетное сопротивление было больше нормативного увеличим толщину теплоизоляционного слоя и повторим расчет.

Рисунок1.2.1(1) Элемент перекрытия 1

Рисунок1.2.1(2) Элемент перекрытия 2

Определяем площади элементов:

м2;

м2;

Термическое сопротивление элемента при условии деления его плоскостями,

Параллельными тепловому потоку:

Находим термическое сопротивление при условном делении его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку. Конструктивное решение представлено на рисунке 1.2.2

Рисунок 1.2.2 Конструкция перекрытия при условии деления его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку

2· 0С)/Вт;

2· 0С)/Вт;

2· 0С)/Вт;

Тогда,

Итак, получили: 2∙°С)/Вт.   (м2∙°С)/Вт.

Так как термическое сопротивление не превышает величину более чем на 25%, то термический расчет конструкции выполняют согласно формуле:

2∙°С)/Вт.

Вывод: данная конструкция перекрытия удовлетворяет требованиям [1] по теплопроводности, так как нормативное сопротивление конструкции

Rнорм = 6,0(м2∙°С)/Вт., что меньше расчетного сопротивления R=6,19(м2∙°С)/Вт,

   

2 Расчет температурного поля в многослойной конструкции

Определим температуры на границах слоёв многослойной конструкции наружной стены, тепловой поток и глубина промерзания при следующих данных:

Рисунок 2.1 – Наружная стена здания

- Кирпич керамический плотностью 1300кг/куб.м(брутто)

 λ 1 = 0,69 Вт/( м ∙°С); S1 = 7,58 Вт/(м2 ∙°С);

- пенополиуретан

λ 2 = 0,05 Вт/( м ∙°С); S2 = 0,70 Вт/(м2 ∙°С);

Рисунок 2.2 – Изменение температуры в наружной стене

Определяем термическое сопротивление каждого слоя материала:

Для определения тепловой инерции стены находим термическое сопротивление отдельных слоев конструкции по формуле:

,

где  δ  – толщина рассматриваемого слоя, м ;

       λ –  коэффициент теплопроводности данного слоя, Вт/(м∙°С).

Вычислим термическое сопротивление отдельных слоев:

- Кирпич керамический плотностью 1300кг/куб.м(брутто)

2 ∙ ºС)/Вт;

- пенополиуретан

2 ∙ ºС)/Вт;

=0,362 + 2,6 = 2,962 2 ∙ ºС)/Вт.

Определим тепловой поток через двуслойную конструкцию при разности температур двух сред:

Вт/м2,

где  tв - температура внутреннего воздуха, °С;

  tн - температура наружного воздуха, °С .

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где   tx - температура в любой точке конструкции, °С;

Rx - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t1 и tx, (м2 ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

ºС;

Граница промерзания находится в слое кирпичной кладки

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

;

Отсюда х=0,033 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δпр = х+0,25=0,283м.

Рисунок 2.2 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

Рассмотрим данную задачу в случае, когда температура наружнегои внутреннего воздуха поменяны друг с другом .

Рисунок 2.3 - Изменение температуры в наружной стене

Значение термического сопротивления всей конструкции и теплового потока в этом случае останется прежним:

=0,362 + 2,6 = 2,962 2 ∙ ºС)/В

Вт/м2.

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где   tx - температура в любой точке конструкции, °С;

Rx - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t1 и tx,2 ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

ºС;

Граница промерзания находится в слое пенополиуретана

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

;

Отсюда х=0,058 м

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δпр =0,13- х =0,072м.

Рисунок 2.4 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

Вывод: Глубина промерзания, в первом случае (теплоизоляция ближе к внутренней стороне здания) составляет 283 мм, во втором случае (теплоизоляция ближе к внешней стороне здания) 72 мм. Экономически целесообразнее делать теплоизоляцию ближе к наружной стороне здания, при этом точка росы переносится в теплоизоляционный слой и стена незначительно промерзает в отличие от теплоизоляции, ближе к внутренней стороне здания. При наружной теплоизоляции ограждающая конструкция аккумулирует тепло, потери тепла минимальны.

3. Определение сопротивления паропроницанию вертикальных ограждающих конструкций

3.1 Расчет наружной стены из штучных материалов

Исходные данные(таблица 4.1)[1]

  •  Температура внутреннего воздуха -  tB =18 °С.
  •  Относительная влажность - φотн = 50 %.
  •  Влажностной режим - сухой,
  •  Условия эксплуатации ограждающих конструкций – «Б»
  •  Город Могилев.

Рисунок 3.1 - Конструкция наружной стены здания

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ, теплоусвоения S и паропроницаемости μ материалов принимаем по таблице А.1[1] для условий эксплуатации ограждений «Б»:

- Кирпич керамический плотностью 1300кг/куб.м(брутто)

 λ 1 = 0,69 Вт/( м ∙°С); S1 = 7,58 Вт/(м2 ∙°С); µ1 =0,16 мг/(м ∙ ч ∙ Па);

- пенополиуретан

λ 2 = 0,05 Вт/( м ∙°С); S2 = 0,70 Вт/(м2 ∙°С); µ1 =0,05 мг/(м ∙ ч ∙ Па);

Расчетные параметры наружного воздуха для расчета сопротивления паропроницанию – среднее значение температуры и относительная влажность за отопительный период:

Для Могилёвской области средняя температура наружного воздуха за относительный период tнот = -1,9 °С ,таблица 4,4 [1]; средняя относительная влажность наружного воздуха за относительный период φнот = 83% .

Парциальные давления водяного пара внутреннего и наружного воздуха при расчетных значениях температуры и относительной влажности составляют:

ен=444Па,

ев = 0,01 φв ∙Ев,

где   φв – расчетная относительная влажность внутреннего воздуха, принимаемая по таблице 4.1 [1],50  %;

Ев  - максимальное парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, [Па]; при расчетной температуре воздуха, принимаемая по таблице Е1 [1]  tв = 18 °С ,

Ев = 2064 Па.

Тогда:  ев= 0,01∙50∙2064 =1032 Па.

Положение плоскости возможной конденсации в данной конструкции находится на границах пенополиуретана – их у него 2.

Определяем температуру в плоскости возможной конденсации по формуле:

где   RT - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м ∙°С)/Вт

- расчётная температура наружного воздуха для определения сопротивления паропроницанию, в качестве которой принимается средняя температура наружного воздуха за отопительный период по таблице 4.4 [1]

RT - термические сопротивления слоев многослойной конструкции или части однослойной конструкции, расположенных в пределах внутренней поверхности конструкции до плоскости возможной конденсации, (м∙°С)/Вт.

°С.

Максимальное парциальное давление водяного пара в плоскости возможной конденсации при tK = -0,18°С составляет:   Ек = 602 Па.

Сопротивление паропроницанию от плоскости возможной конденсации до наружной поверхности стены составляет:

2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

Определяем требуемое сопротивление паропроницанию стены от её внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

 2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

Сопротивление паропроницанию рассчитываемой конструкции стены в пределах от её внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации составляет:

  (м2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

 

Вывод: Данная конструкция наружной стены соответствует требованиям СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению паропроницанию, так как Rпв=4,163>0= Rnн.тр2 ∙ ч ∙ Па) /мг

3.2 Определение сопротивления паропроницанию горизонтальных ограждающих конструкций

Исходные данные:

  •  Температура внутреннего воздуха -  tB =18 °С.
  •  Относительная влажность - φотн = 50 %.
  •  Влажностной режим - cухой,
  •  Мигилевская  область.

Рисунок 3.2 – Конструкция чердачного перекрытия с холодным чердаком

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ, теплоусвоения S и паропроницаемости μ  материалов принимаем по таблице А.1[1] для условий эксплуатации ограждений «Б»:

- Вспученный перлит на битумном связующем

 λ 1 = 0,13 Вт/( м ∙°С); S1 = 2,26 Вт/(м2 ∙°С); μ 2=0,04 мг/(м ∙ ч ∙ Па);

- Плотный силикатный бетон

λ 2 = 1,16 Вт/( м ∙°С); S2 = 10,90 Вт/(м2 ∙°С); μ 2=0,11мг/(м ∙ ч ∙ Па);

Расчетные параметры наружного воздуха для расчета сопротивления паропроницанию – среднее значение температуры и относительная влажность за отопительный период:

Для Могилевской  области средняя температура наружного воздуха за относительный период tнот = -1,9 °С , средняя относительная влажность наружного воздуха за относительный период φнот = 83% .

Парциальные давления водяного пара внутреннего и наружного воздуха при расчетных значениях температуры и относительной влажности составляют:

ен=444Па,

ев = 0,01 φв ∙Ев,

где   φв – расчетная относительная влажность внутреннего воздуха, принимаемая по таблице 4.1 [1],50  %;

Ев  - максимальное парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, [Па]; при расчетной температуре воздуха, принимаемая по таблице Е1 [1]  tв = 18 °С ,

Ев = 2064 Па.

Тогда:  ев= 0,01∙50∙2064 =1032Па.

Положение плоскости возможной конденсации в данной конструкции находится на границах слоя битума нефтяного и плотного силикатного бетона – это заявление не соответствует расчету.

Определяем температуру в плоскости возможной конденсации по формуле:

где RT - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции,
(м ∙°С)/Вт

     RTi - термические сопротивления, слоев многослойной конструкции или части однослойной конструкции, расположенных в пределах внутренней поверхности конструкции до плоскости возможной конденсации, (м∙°С)/Вт.

 °С.

Максимальное парциальное давление водяного пара в плоскости возможной конденсации при tK = 5,78 °С составляет:

                                      Ек = 923Па.

Сопротивление паропроницанию от плоскости возможной конденсации до наружной поверхности перекрытия составляет:

2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

Определяем требуемое сопротивление паропроницанию перекрытия от её внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

Сопротивление паропроницанию рассчитываемой конструкции перекрытия в пределах от её внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации составляет:

  (м2 ∙ ч ∙ Па) /мг.  

Вывод: Данная конструкция горизонтального  перекрытия жилого здания  отвечает требованиям СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению паропроницанию, так как Rпв=8,75>Rnн.тр=0,853(м2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

4 Определение сопротивления воздухопроницания

Исходные данные:

Н = 20 м

Физические свойства материалов слоёв:

Конструктивное решение рассчитываемой схемы приведём на рисунке 4.1

Рисунок 4.1– Наружная стена здания

Определяем требуемое сопротивление воздухопроницанию

Где      – расчетная разность давленний на наружной и внутренней поверхности здания , определяемая по формуле :

Н – высота здания , м;

 – удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м³, определенный по формуле:

t – температура воздуха,

 – максимальная из средних скоростей ветра за январь, постоянность которых составляет 16% и более, принимаем по таблице 4,5[1],м/с;

– нормальная воздухопроницаемость ограждающей конструкций, выбираем по таблице 8.1 [1], кг/().

;

.

.

Вывод: согласно расчету сопротивление воздухопроницанию наружной стены должно составлять RТр = 70,82 (м2 ∙ ч ∙ Па) /кг

5  Список используемой литературы

1 TKП 45-2.04-43-2006 Строительная теплотехника. Минск, 1994.

2 СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование. Госстрой СССР. – М., 1992.

3 Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергоиздат, 1981.

4 ГОСТ 2.105-95 Общие требования к текстовым документам. Изд. Стандартов, 1996.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

900. Ведущие фондовые индексы 160.5 KB
  Индексы фондового рынка США. Аукцион по размещению нового выпуска без погашения старого. Погашение ГКО на аукционе по размещению бумаг, не входящих в индекс. Методы расчета индексов. Ценовой, взвешенный по рыночной капитализации композитный фондовый индекс.
901. Обзор баз данных библиотеки ПКС 171.5 KB
  Место прохождения практики Библиотека ПКС. Библиотека занимается выдачей/приемов книг и учебников для студентов, а также ведет учет выдачи/приема. Изучение различных баз данных, на примере одного из видов баз данных - MS Access.
902. Теория эволюции 464.5 KB
  Представления о живой природе в древнем мире и средние века. Трансформизм как этап в истории биологии. Дарвин о формах, закономерностях и причинах изменчивости. Мутации как основной материал для эволюционного процесса. Внутривидовые отношения как форма борьбы за существование и как фактор естественного отбора.
903. Производственная логистика 78 KB
  Сущность и задачи производственной логистики. Типы организации производства. Система планирования в потребности в материалах. Система точно в срок и микро логистическая система капвап. Методы выравнивания производства
904. Утворення Української козацької держави та її зовнішньо-політичні відносини 170 KB
  Концепція полівасалітетної підлеглості Б. Хмельницького та українсько російські відносини середини XVII століття. Розбудова Української державності в середині XVII століття.
905. Методы и методические приемы производственного обучения 163.5 KB
  Обобщение теоретических сведений и методические особенности планирования по его задачи методические приемы производственного обучения. Анализ передового педагогического опыта. Методические особенности планирования производственного обучения в ПТУЗ.
906. Стресс в жизни 132.5 KB
  Перегрузка или слишком малая рабочая нагрузка. Личностные факторы развития стрессовых ситуаций. Причины стрессового напряжения. Как человеческий организм реагирует на стресс. Методы профилактики стресса. Релаксационные упражнения.
907. Расчет потребности и оценка уровня использования оборотных средств 495.5 KB
  Теоретические основы планирования оборотных средств предприятия. Обзор современных методов планирования оборотных средств. Расчет потребности в основных средствах и сумм амортизационных отчислений. Пути повышения эффективности использования оборотных средств и оценка основных технико-экономических показателей работы предприятия.
908. Воронежская дистанция электроснабжения (ЭЧ-4) 159.5 KB
  Воронежская дистанция электроснабжения. Ремонтно-ревизионный участок. Структура дистанции электроснабжения юго-восточной железной дороги. Основные экономические показатели работы дистанции электроснабжения. Должностная инструкция начальника района контактной сети.