96090

ТЕПЛОТЕХНИКА И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Курсовая

Энергетика

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

Русский

2015-10-02

1.38 MB

0 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

  Гребнев В. Л.                                                          Колдаева С.Н.

Гомель 2015

Содержание:

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

2. Расчет температурного поля в многослойной конструкции……………14

3. Определение сопротивления паропроницанию вертикальных ограждающих конструкций…………………………………………………………………..20

4. Расчет сопротивления воздухопроницанию………………………..……23

5. Список используемой литературы………………………………………..25

1 Расчет сопротивления теплопередаче вертикальных и горизонтальных ограждающих конструкций

1.1 Расчет термического сопротивления наружной стены из штучных материалов

     Исходные данные:

  1.  Влажностной режим помещения – нормальный.
  2.  г. Гродно
  3.  Температура внутреннего воздуха - tв = 21 °С.

           

Рисунок 1.1 - Конструкция наружной стены здания

Влажностной режим нормальный, условия эксплуатации ограждающих конструкций «Б» по таблице 4.2[1].

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ и теплоусвоения S материалов принимаем по таблице 4.1[1] для условий эксплуатации ограждений «Б»:

- железобетон  (В)

λ 1 = 2,04 Вт/( м ∙°С); S1 = 19,70 Вт/(м2 ∙°С);

- плиты торфяные теплоизоляционные (А)

λ 2 = 0,08 Вт/( м ∙°С); S2 = 2,34Вт/(м2 ∙°С);

   - цементно-песчаный раствор (Е)

λ 3 = 0,93Вт/( м ∙°С); S3 = 11,09 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).

Вычислим термическое сопротивление отдельных слоев:

- цементно-песчаный раствор

2 ∙ ºС)/Вт;

- железобетон

( м2 ∙ ºС)/Вт; 

Термическое сопротивление плит торфяных R3 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

2∙°С)/Вт.

Отсюда следует что, термическое сопротивление слоя торфяных теплоизоляционных плит находится по формуле:

.

Подставив значения в эту формулу, получим:

2∙°С)/Вт.

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+R3S3;

D=0,147∙19,70+2,863∙2,34+0,032∙11,09=2,896+6,699+0,355=9,95

По таблице 5.2 [1] для ограждающей конструкции с тепловой инерцией свыше 7,0 (стены средней инерционности) за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принять среднюю температуру наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 , которая для гродненской области составляет:  -26 ° С (таблица 4.3[1]).

Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляционного слоя:

м.

Рассчитаем общую толщину стены:

м.

Вывод: Определили расчетную температуру наружного воздуха   tн= -26 °С. Рассчитали сопротивление теплопередаче слоя торфяных плит R2=2,863 2 ∙ ºС)/Вт, тепловую инерцию наружной стены из штучных материалов D=9,95 (стена высокой инерционности). Определили толщину слоя торфяных плит м и общую толщину стены  м.

Определяем требуемое сопротивление теплопередачи стены по формуле:

=(м2 0С)/Вт.

Находим экономически целесообразное сопротивление теплопередачи.

2 0С)/Вт.

- стоимость тепловой энергии, руб/ГДж

- продолжительность отопительного периода согласно таблице 4.4 ТКП 45-2.04-43-2006 (02250), сут

- стоимость материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции, принимаемая по действующим ценам,

- коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условия эксплуатации, в зависимости от расчетной температуры и относительной влажности внутреннего воздух,

Стоимость тепловой энергии:

=22686 руб/Гдж.

 Стоимость материала берем у производителя:

Вывод: Сравниваем полученные результаты Rт.тр=0,7722 0С)/Вт; Rт.норм=3,22 0С)/Вт; Rт.эк=2,3662 0С)/Вт; и выбираем значение наибольшего термического сопротивления, в нашем случае:

Rт.норм=3,22 0С)/Вт.

1.2 Расчет термического сопротивления совмещенного

покрытия здания

           

Рисунок 1.2.(а). Перекрытие здания.

Рисонок 1.2.(б). Перекрытие здания с рассматриваемыми сечениями

- Битум нефтяной строительный (Ж), λ 1 =0,27;

- Сосна и ель поперек волокон (Д), λ 2 =0,18;

- Гравий керамзитовый (Г), λ 3 =0,23.

- Железобетон (В), λ 4 =2,04.

Конструктивное решение представлено на рисунке 1.2. Предварительно, для нахождения термического сопротивления перекрытия определили толщину искомого слоя Х. Для этого по таблице 5.1.[1] выбираем нормативное сопротивление теплопередаче Rнорм = 6,0(м2∙°С)/Вт.

Сопротивление искомого слоя находим по формуле:

 

Где, в - коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающей конструкции, [1, таблица5.4.];

       н - коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, применяемый по таблице 5.7 [1].

Определяем толщину искомого слоя:

м.

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

Рисунок1.2.1(2) Элемент перекрытия

Рисунок1.2.1(3) Элемент перекрытия

Рисунок1.2.1(4) Элемент перекрытия

Где Ri – термическое сопротивление каждого слоя конструкции, (м2∙°С)/Вт.

 Железобетонную плиту разбиваем на три слоя: два слоя железобетона и слой воздушной прослойки.

2∙°С)/Вт.

2∙°С)/Вт.

2∙°С)/Вт.

2∙°С)/Вт.

Коэффициент теплопроводности замкнутой воздушной прослойки при толщине 0,089 (м), что примерно равно 0,1 (м) примем  λ = 0,672∙°С)/Вт.

Определяем площади элементов:

    

  

Термическое сопротивление элемента при условии деления его плоскостями параллельными тепловому потоку:

2∙°С)/Вт.

   Находим термическое сопротивление элемента 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;

2· 0С)/Вт;

2· 0С)/Вт;

Тогда,

Итак, получили: 2∙°С)/Вт.   2∙°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=6.41(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

- железобетон  

λ 1 = 2,04 Вт/( м ∙°С); S1 = 19,70 Вт/(м2 ∙°С);

- плиты торфяные теплоизоляционные

λ 2 = 0,08 Вт/( м ∙°С); S2 = 2,34Вт/(м2 ∙°С);

   - цементно-песчаный раствор

λ 3 = 0,93Вт/( м ∙°С); S3 = 11,09 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:

- железобетон  

2 ∙ ºС)/Вт;

- плиты торфяные теплоизоляционные

2 ∙ ºС)/Вт;

   - цементно-песчаный раствор

2 ∙ ºС)/Вт;

=0,147+2,863+0,032=3,042 2 ∙ ºС)/Вт.

Определим тепловой поток через трехслойную 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;

ºС;

Граница промерзания находится в слое торфяных плит.

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

;

Отсюда х=0,09 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δпр = х+0,03=0,12м.

Рисунок 2.3 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

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

       

Рисунок 2.4 - Изменение температуры в наружной стене

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

0,147+2,863+0,032=3,042 2 ∙ ºС)/Вт.

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;

ºС;

Граница промерзания находится в слое торфяных плит.

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

;

Отсюда х=0,1 м

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δпр =0,3+х =0,4м.

                    

Рисунок 2.5 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

    Вывод: Глубина промерзания, в первом случае составляет 120 мм, во втором случае 400 мм. Экономически целесообразнее делать теплоизоляция как представлено в первом случае, при этом точка росы переносится в теплоизоляционный слой и стена незначительно промерзает в отличие от теплоизоляция, которая представлена во втором случае. При наружной теплоизоляции ограждающая конструкция аккумулирует тепло, потери тепла минимальны.

         3. Определение сопротивления паропроницанию                                  

              вертикальных ограждающих конструкций

      Расчет сопротивления паропроницанию наружной стены

Исходные данные:

  1.  Температура внутреннего воздуха -  tB =21 °С.
  2.  Относительная влажность - φотн = 60 %.
  3.  Влажностной режим - нормальный,
  4.  г. Гродно

Рисунок 3.1 - Конструкция наружной стены здания

Влажностной режим нормальный, условия эксплуатации ограждающих конструкций «Б» по таблице 4.2[1].

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

- железобетон  (В)

λ 1 = 2,04 Вт/( м ∙°С); S1 = 19,70 Вт/(м2 ∙°С); μ 1=0,03 мг/(м ∙ ч ∙ Па);

- плиты торфяные теплоизоляционные (А)

λ 2 = 0,08 Вт/( м ∙°С); S2 = 2,34Вт/(м2 ∙°С); μ 1=0,19 мг/(м ∙ ч ∙ Па);

  - цементно-песчаный раствор (Е)

λ 3 = 0,93Вт/( м ∙°С); S3 = 11,09 Вт/(м2 ∙°С);μ2 =0,09 мг/(м ∙ ч ∙ Па);

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

Для Гродненской области средняя температура наружного воздуха за отопительный период tнот = -0,5 °С ,таблица 4,4 [1]; средняя относительная влажность наружного воздуха за отопительный период φнот = 85% .

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

ен=499Па,

ев = 0,01 φв ∙Ев,

где   φв – расчетная относительная влажность внутреннего воздуха,  %;

Ев  - максимальное парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, [Па]; при расчетной температуре воздуха tв = 21 °С ,

Ев = 2488 Па.

Тогда:  ев= 0,01∙60∙2488 =1492,8=1493 Па.

Положение плоскости возможной конденсации в данной конструкции находится на границах слоя цементно-песчаного раствора и торфяных теплоизоляционных плит.

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 = 0°С составляет:   Ек = 611 Па.

Сопротивление паропроницанию до 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:

 2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

 

  Вывод: Данная конструкция наружной стены  отвечает требованиям СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению паропроницанию, так как

    Rпв=11,21>Rnн.тр=2,6(м2 ∙ ч ∙ Па) /мг

         4. Определение сопротивления воздухопроницания

Исходные данные

tB=21°C,tH=-26°C;

Н=21м;

физические свойства материалов слоев:

 1 - δ1 = 0,3 м;

 2 - δ2=x = 0,229 м;

 3 – δ3 = 0,03 м;

Конструктивное решение рассчитываемой схемы приведём на рисунке 4.1

           

Рисунок 4.1 - Наружная стена здания

Определяем требуемое сопротивление воздухопроницанию RTp , (м2 ∙ ч ∙ Па) /мг  

RТp= ∆Р / Gнорм,

где ∆Р - расчетная разность давлений на наружной и внутренней поверхности здания , определяемая по формуле :

∆Р = 0,55∙Н∙(γн - γв) + 0,03 ∙ γнvср2;

       Н - высота здания , м ;

 γп , γв - удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м3,

            определенный по формуле: γн(в) = 3463/(273 +t);

        t - температура воздуха, °С ;

     vcp - максимальная из средних скоростей ветра за январь, постоянность которых составляет 16% и более , принимаем по таблице 4.5[1], м/с;

  Gнорм - нормальная воздухопроницаемость ограждающих конструкций , выбираем по таблице 8.1[1], кг/(м2 ∙ ч)

        γн = 3463/(273+( - 26)) = 14,02 Н/м2

              γв = 3463/(273+21) = 11,78 Н/м2

          

 ∆Р = 0,55 ∙ 21 ∙ (14,02 - 11,78) + 0,03 ∙ 14,02 ∙ 5,22 = 37,25 Па

            2 ∙ ч ∙ Па) /кг   

Вывод: согласно расчету сопротивление воздухопроницанию наружной стены составляет RТр = 74,5 (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

21665. Гидрология ледников 62 KB
  Благодаря режеляции происходит слияние двух ледниковых потоков в один фирновые зерна смерзаются в плотную ледяную массу заплывают трещины в ледниках и т. Таким образом ледник может быть разделен на две части: верхнюю где преобладает накопление снега и льда фирновый бассейн или бассейн питания нижнюю где происходит стаивание ледника область стока область абляции язык ледника. Многочисленные наблюдения и специально поставленные опыты показали что течение ледника сходно с течением водного потока. Скорость движения льда в...
21666. Аналіз стратегічних зон господарювання 456 KB
  Матриця МакКінсіДженерал Електрик Матриця привабливості ринку. Портера матрицю Бостонської консультативної групи матриця росту матрицю Дженерал Електрик Мак Кінсі матриця привабливості ринку. Стратегічні господарські підрозділи які займають ліву верхню позицію моделі охоплюють вузький сегмент ринку і мають на ньому велику рентабельність оскільки їхні товари спеціалізовані. Небезпечним їхнє становище є тому що вони не мають конкурентних переваг на ринку і тому таке становище Портер назвав болотом .
21667. Розробка маркетингової стратегії 272 KB
  Розробка маркетингової стратегії Конкуренція на ринку схожа на війну. Складові маркетингової стратегії підприємства 2. Процес розробки маркетингової стратегії 3.
21668. Стратегічні маркетингові трансформації 83.5 KB
  Ключові компетенції компанії. Природа стратегічних маркетингових трансформацій Нагальна потреба рішучої зміни стратегії компанії виникає при наближенні або настанні кризової для компанії ситуації. До симптомів кризи звичайно відносять зниження прибутковості скорочення частки ринку компанії і втрату нею ліквідності. Настання кризи означає що організаційна інерція не дозволила компанії швидко і рішуче привести свою стратегію у відповідність з новим галузевим середовищем.
21669. Концептуальні засади стратегічного маркетингу 123.5 KB
  Карлофа стратегія є узагальненою моделлю дій необхідних для досягнення поставлених цілей шляхом координації та розподілу ресурсів компанії . Чандлер стверджує що стратегія це визначення основних довгострокових цілей та завдань підприємства затвердження курсу дій і розподілу ресурсів необхідних для досягнення цих цілей. Наведені щойно визначення вказують на те що стратегія це координуючий об'єднуючий фактор м ж цілями і ресурсами фірми. За станом ринкового попиту: стратегія конверсійного маркетингу; стратегія креативного...
21670. Зміст стратегічного маркетингового планування 114.5 KB
  Основні категорії стратегічного маркетингу такі: місія фірми. стратегічний господарський підрозділ маркетингова ціль портфель бізнесу фірми маркетингова стратегія ринкова частка фірми відносна ринкова частка фірми. Місія фірми або корпоративна місія узагальнює головне призначення функціонування фірми за допомогою якого вона реалізує мету свого існування одержання прибутку. Місія фірми відтворює ті різновиди бізнесу на які орієнтується фірма з урахуванням ринкових потреб кола споживачів особливостей продукції та наявності...
21671. Физические процессы в линиях связи на оптических волокнах 136 KB
  1 Дисперсия возникает изза: 1. Дисперсия вызванная первой причиной называется хроматической частотной она состоит из двух составляющих волноводной внутримодовой и материальной . Волноводная дисперсия связана с зависимостью коэффициента распространения от длины волны. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны.
21672. Высоковольтно-сигнальные линии авто блокировки 101 KB
  Плечи и пункты питания высоковольтной цепи автоблокировки её секционирование; 5.Секционирование высоковольтной цепи в пределах плеча. ВВ цепи автоблокировки как правило не имеют разветвлений. Устойчивость работы всех устройств автоматики и телемеханики должна обеспечиваться также ограничением допустимых пределов изменения напряжения в ВВ цепи по её длине и во времени а также пределов отклонения частоты тока от установленной.
21673. Кабельные линии 69 KB
  Общие сведения о кабелях и кабельных линиях; 2. Организация связи на железнодорожных узлах; Общие сведения о кабелях и кабельных линиях Кабелем называется совокупность нескольких проводников заключённых в общую защитную оболочку. Изолированные проводника называются жилами кабеля. Жилы кабеля используются для образования электрических цепей по которым передаются электрические сигналы и осуществляется питание устройств АТиС.