Воздушные прослойки

Максимальный теплозащитный эффект достигается, если теплоперенос осуществляется только теплопроводностью, т.е. когда минимальны коэффициенты ? и ?r. Минимум ?r (1.8) достигается применением высокоотражающих металлических пленок с ? > 0,9 (рАl = 0,97), т. е. с низкой излучательной способностью ?=1—?< 0,1. Минимальный коэффициент теплоотдачи ?, может быть достигнут лишь в ограниченном (замкнутом) воздушном пространстве. В открытом пространстве (в помещениях) движение воздушных потоков имеет турбулентный характер, за исключением пограничных слоев, прилегающих к поверхностям ограждающих конструкций. Теплоперенос внутри турбулентной области осуществляется путем интенсивного перемешивания частиц воздуха. В этих условиях интенсивность теплоотдачи определяется термическим сопротивлением пограничного слоя, которое по сравнению с термическим сопротивлением турбулентной области оказывается определяющим. Уменьшая область турбулентности, можно уменьшить коэффициент теплоотдачи. Примером такого замкнутого пространства является плоская воздушная прослойка, в которой два пограничных слоя разделены турбулентным слоем. В пограничных слоях характер движения воздуха —ламинарный, а теплоперенос в направлении нормальном к поверхности осуществляется путем теплопроводности. При ширине воздушной прослойки ?? - 2?, где ? — толщина гидродинамического пограничного слоя, из-за встречного движения восходящего и нисходящего потоков вдоль горячей и холодной поверхностей, затрудняющих возникновение турбулентного и свободного движений, возникают циркуляционные потоки с неустойчивым режимом течения. В этих условиях (2?? ????0, где ?0 — ширина воздушной прослойки, при которой наступает свободное движение) установить правильную закономер-

ность изменения а невозможно, и теплоперенос характеризуется эквивалентной теплопроводностью ?eq = ?c?a, где коэффициент естественной конвекции ?c= ?eq/?a определяется комплексом (GrPr). Критерий свободного движения среды — число Грасгофа Gr есть отношение подъемной силы, возникающей вследствие разности плотностей среды, и сил вязкости в неизотермическом потоке: Gr = g?d?3?T/v2, g — ускорение свободного падения, (? = 1 /Т — коэффициент объемного расширения воздуха, d?— определяющий размер, ?T— перепад температур, v = ?/? — кинематическая вязкость, ?— динамическая вязкость, ?— удельная плотность, число Прандтля Pr=v/??, ??= ??/ с?? — коэффициент температуропроводности, с?— удельная теплоемкость воздуха. Оно характеризует режим движения среды при свободной конвекции. Для ЗВП ?с=0,18(GrРr)0,25 при (GrРr)> 103 (пунктирные линии на рис.2.1) и ?с= 1 при (GrРr)< 103. В общем случае средний коэффициент теплоотдачи определяется из критериального уравнения Nu = k(GrРr)n, где число Нуссельта Nu=?L/?? — безразмерный коэффициент теплоотдачи, L— определяющий размер, k и n также являются функцией (GrРr).

Из опыта также известно, что при переходном режиме от ламинарного к турбулентному, определяемому числом Рейнольдса Re=vL/?, где v — скорость воздуха, коэффициент теплоотдачи сильно зависит от геометрических размеров сечения (d · b):? уменьшается при уменьшении d/b. Подтверждением этому также являются измерения зависимости термического сопротивления ЗВП от ее толщины (рис. 2.1). Уменьшение а объясняется, по-видимому, тем, что тройная аналогия процессов переноса теплоты, количества движения и массы (?р?v?D) для воздуха достигается при коэффициенте v/?р?1.4 и отношение толщин теплового и гидродинамического пограничных слоев ?Т/??1 /Рr?1.4. В этом случае ?с = 1 при d??2?т коэффициент теплоотдачи (Nu???т/??) будет минимальным ???min.

Таким образом, уменьшая турбулентное движение, путем уменьшения ширины ЗВП до 2??????0(?с= 1) (9- 15 мм) и ограничения длины (высоты) канала L, можно достичьминимальный коэффициент конвективной теплопередачи hc и, соответственно, при наименьшей толщине — наибольшее сопротивление теплопередачи ЗВП R????/?eq. При этом при (d??2?т(?12,5 мм) R? будет слабо зависеть от направления теплового потока. Приближенно сопротивление теплопередачи одиночного отражающего ЗВП, ограниченного параллельными поверхностями и расположённого перпендикулярно направлению теплового потока, может быть рассчитано с использованием уравнений:

R?=?T/Q=(?r+hc)-1 (2.1)

?hc=(1/?h+1/?c-1)-1 (1.5)

?r?0.23?hc(Tm/100)3 (1.8)


где ?hc — приведенная излучательная способность, hc=(1/?h+1 /?с)-1 — коэффициент конвективной теплопередачи, Вт/м2·К, ?r— коэффициент теплопередачи излучаемого тепла, Тm — средняя величина температур тёплой и холодной поверхностей, ?Т— разность температур тёплой и холодной поверхностей. При da?10-15 мм сопротивление теплопередачи ЗВП составляет величины R?=0,45-0,60м2·К/Вт.

Комбинируя ЗВП и пенофол можно создавать надежные теплоизолирующие конструкции. Отражающие поверхности Пенофола располагаются так, чтобы между ними образовался один или более слоев воздуха. Эффективные отражающие теплоизоляционные конструкции, состоящие из пенофола, могут содержат до пяти промежуточных слоев.

Задача отражающих поверхностей пенофола значительно уменьшить тепловое излучение через прилегающее воздушное пространство. Термическое сопротивление при одноплоскостном потоке тепла через n отражающих промежутков воздуха определяется по формуле:

R0=R?1 +. + Ran + Rмат.оти

Термическое сопротивление Пенофола тип В толщиной 4 мм. состоящего из двухстороннего пенополиэтилена толщиной 4-5 мм (RматОТИ?0,1 м2·К/Вт) и двух прилегающих ЗВП шириной 12,5 мм каждая, составит величину Rq- 1,2 м2·К/Вт. Такой системе соответствуют массивные теплоизоляторы с ?isol?0,04Вт/м°К толщиной disol?50 мм.

098-328-66-69, 095-022-19-62

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

По материалам сайта: http://www.penofol-ua.ru