Примітка 3. Величина, обернена до коефіцієнта теплопередавання, є повний тепловий опір між двома середовищами, які перебувають з протилежних сторін системи.
НАЦІОНАЛЬНЕ ПОЯСНЕННЯ
Ця величина є оберненою до теплового опору теплопередавання (2.7).
лінійний коефіцієнт теплопередавання (linear thermal transmittance)
Відношення теплового потоку крізь систему за стаціонарного теплового режиму до добутку довжини системи та різниці між температурами середовищ, які перебувають з протилежних сторін системи:
Ф
І = (Гі-т2)/'
Примітка 1. Це визначення наведено на основі поняття системи, визначення двох опорних температур Tj і Т2 і понять інших граничних умов.
Примітка 2. Величина, обернена до лінійного коефіцієнта теплопередавання, є повний лінійний тепловий опір між двома середовищами, які перебувають з протилежних сторін системи
теплоємність (heat capacity)
Величина, яку визначають з такого відношення:
dQ
О — ,
dT
П
Вт/(м2-К)
(W/(m2K))
BtZ(m-K)
(WZ(mK))
Дж/К (JZK)
римітка. Якщо температура системи збільшується на величину dT внаслідок додавання невеликої кількості теплоти dQ, то величина dQ/dT являє собою теплоємність|
|
Символ фізичної величини |
Познака одиниці фізичної величини |
|
2.15 питома теплоємність (specific heat capacity) Відношення теплоємності до маси |
С |
Дж/(кгК) (J/(kg-K)) |
|
2.15.1 питома теплоємність за сталого тиску (specific heat capacity at constant pressure) |
Ср |
Дж/(кгК) (J/(kgK)) |
|
2.15.2 питома теплоємність за сталого об’єму (specific heat capacity at constant volume) |
Cv |
Дж/(кгК) (J/(kg К)) |
|
2.16 "коефіцієнт температуропровідності (thermal diffusivity) Відношення коефіцієнта теплопровідності до добутку густини та питомої теплоємності: X а - —. рс Примітка 1. Для рідини питомою теплоємністю вважають питому теплоємність за сталого тиску ср. Примітка 2. Визначення справедливе для однорідних і непрозорих середовищ. Примітка 3. Поняття «коефіцієнт температуропровідності» використовують в разі нестаціонарного теплообміну. Коефіцієнт температуропровідності можна виміряти безпосередньо або обчислити за вищенаведеною формулою за окреме виміряними величинами. Примітка 4. Від значення коефіцієнта температуропровідності залежить зміна температури у точці всередині матеріалу, зумовлена зміною температури на його поверхні. Чим більше коефіцієнт температуропровідності матеріалу, тим більше буде змінюватися температура всередині матеріалу в разі зміни температури на його поверхні |
а |
м2/с m2/s |
|
2.17 коефіцієнт теплової активності; коефіцієнт теплозасвоєння (thermal effusivity) Квадратний корінь з добутку коефіцієнта теплопровідності, густини та питомої теплоємності: b ~ ф-*рс. Примітка 1. Для рідин питомою теплоємністю вважають питому теплоємність за сталого ТИСКУ Ср. Примітка 2. Поняття «коефіцієнт теплової активності» використовують в разі нестаціонарного теплообміну. Коефіцієнт теплової активності можна виміряти або обчислити за вищенаведеною формулою за окремо виміряними величинами. Від значення коефіцієнта теплової активності залежить зміна температури поверхні, зумовлена зміною густини теплового потоку на поверхні. Чим менший коефіцієнт теплової активності матеріалу, тим більше буде змінюватися температура поверхні зі зміною густини теплового потоку на поверхні. |
Ь |
Дж/(м2Кс1/2) (J/(m2 -K s1/2)) |
З
Вт/(м3-К)
(W/(m3K))
3.1 об’ємний коефіцієнт тепловтрат (volume coefficient of heat loss) Відношення теплового потоку від будівлі до добутку об’єма будівлі та різниці між температурами внутрішнього і зовнішнього середовища:
F =-?-
' V&T'
Примітка. Тепловий потік будівлі може містити такі складники: тепловтрати через огоро- джувальні конструкції будівлі, тепловтрати на вентиляцію будівлі, теплонадходження за рахунок сонячної енергії та інше. Об'єм V треба визначати.
|
|
Символ фізичної |
Познака одиниці |
|
Вживання поняття «об’ємний коефіцієнт тепловтрат будівлі» передбачає наявність загальновизнаних визначень понять температури внутрішнього середовища, температури зовнішнього середовища, об’єму, загальновизнаних визначень понять складників сумарного теплового потоку |
величини |
фізичної величини |
|
3.2 поверхневий коефіцієнт тепловтрат (area/ coefficient of heat loss) Відношення теплового потоку від будівлі до добутку площі та різниці між температурами внутрішнього і зовнішнього середовища: s ДАТ Примітка. Тепловий потік будівлі може містити такі складники: тепловтрати через огоро- джувальмі конструкції будівлі, тепловтрати на вентиляцію будівлі, теплонадходження за рахунок сонячної енергії та інше. Площею може бути площа огороджувальних конструкцій, площа підлоги тощо. Вживання поняття «поверхневий коефіцієнт тепловтрат будівлі» передбачає наявність загальновизнаних визначень понять температури внутрішнього середовища, температури зовнішнього середовища, площі, загальновизнаних визначень понять складників сумарного теплового потоку |
F, |
Вт/(м2’К) (W/(m2K)) |
|
3.3 частота повітрообміну (ventilation rate) Відношення кількості циклів повітрообміну в заданому об'ємі до часу, протягом якого цю кількість циклів повітрообміну проведено. Примітка. Одиниця кратності повітрообміну год-1 не є одиницею SL Але кількість циклів повітрообміну на годину — загальновизнана одиниця кратності повітрообміну. |
п |
год“1 h-1 |
|
4 СИМВОЛИ ТА ОДИНИЦІ ІНШИХ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН |
|
|
|
4.1 температура термодинамічна (thermodynamic temperature) |
т |
К (К) |
|
4.2 температура за шкалою Цельсія (Celsius temperature) |
о |
°С (°С) |
|
4.3 товщина (thickness) |
d |
м (т) |
|
4.4 довжина (length) |
1 |
м (т) |
|
4.5 ширина (width; breadth) |
b |
м (т) |
|
4.6 площа (area) |
А |
м2 (т2) |
|
4.7 об’єм (volume) |
V |
м3 (т3) |
|
4.8 діаметр (diameter) |
D |
м (т) |
|
4.9 час (time) |
t |
С (S) |
|
4.10 маса (mass) |
m |
кг (kg) |
|
4.11 густина (density) |
Р |
кг/м3 (kg/m3) |
|
5 ПІДРЯДКОВІ ІНДЕКСИ |
|
|
|
Щоб уникнути непорозумінь, треба застосовувати підрядкові індекси та інші ідентифікаційні знаки. У таких випадках треба пояснити, що вони позначають. Рекомендовано такі підрядкові індекси: внутрішній (interior) і зовнішній (exterior) е поверхня (surface) s |
||
внутрішня поверхня (interior surface)
зовнішня поверхня (exterior surface)
провідність (conduction)
конвекція (convection)
випромінювання (radiation)
контакт (contact)
газове (повітряне) середовище (gas (air) space) навколишній (ambient)
si
se
cd
cv
r
c
ДОДАТОК A (довідковий)
КОНЦЕПЦІЯ ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ
A.O Вступ
Для поліпшення розуміння вживання поняття теплопровідності в цьому додатку наведено більш строге математичне тлумачення.
А.1 Градієнт температури , grad Т, у точці Р
Градієнт температури, grad Т, у точці Р— це вектор, направлений по нормалі п до ізотермічної поверхні, що проходить через точку Р. Його значення дорівнює похідній температури Т у точці Р по відстані, що відраховують уздовж нормалі п, одиничним вектором якої є еп.
З цього визначення градієнт температури дорівнює:
grad Т = — -еп.
(1)
А.2 Поверхнева густина теплового потоку, q, у точці Р (поверхні, крізь яку передається теплота) Поверхнева густина теплового потоку, q, у точці Р дорівнює:
Якщо процес теплообміну у кожній точці тіла відбувається теплопровідністю, то поверхнева густина теплового потоку q залежить від орієнтації поверхні (тобто від орієнтації нормалі у точці Р до поверхні А), і можна знайти такий напрямок нормалі до поверхні Ап, що містить точку Р, для якого значення величини q є максимальним і буде позначатися вектором q:
Для будь-якої іншої поверхні As, що містить точку Р, поверхнева густина теплового потоку q являє собою компоненту q, направлену вдовж нормалі s до цієї поверхні у точці Р.
Вектор q названо «густиною термічного потоку» (не «густиною теплового потоку»). Поняття «термічний потік» і «тепловий потік» еквівалентні в разі розглядання процесу теплоперенесення теплопровідністю. В усіх випадках, коли вектор q не може бути задано (в разі конвекційного перенесення теплоти і у більшості випадків радіаційного перенесення теплоти), то треба вживати тільки вирази «тепловий потік» і «поверхнева густина теплового потоку».
А.З Питомий тепловий опір, г, у точці Р
Питомий тепловий опір, г, у точці Р— величина, що дає змогу обчислити за допомогою закону Фур’є вектор grad Т у точці Р за відомим значенням вектора q у точці Р. У найпростішому випадку (термічно ізотропні матеріали) вектори grad Т та q паралельні і спрямовані у протилежні сторони, це дає змогу визначити гу кожній точці як коефіцієнт, що пов’язує вектори grad Т та q:
gradT = -r-q.
(4)
У цьому випадку г має протилежний знак до відношення компонентів grad T та q у тій самій точці у будь-якому напрямку з і не залежить від вибраного напрямку s.
У загальному випадку (термічно ізотропні або анізотропні матеріали) кожна з трьох компонент, що визначає grad Т, являє собою лінійну комбінацію компонент вектора q. Питомий тепловий опір визначають тензором Ггі дев'яти коефіцієнтів цих лінійних комбінацій і задають таким рівнянням:
grad 7 = -[г (5)
Якщо питомий тепловий опір габо є константою відносно координат і часу, то його можна вважати тепловою характеристикою за заданої температури.
А.4 Коефіцієнт теплопровідності, X, у точці Р
Коефіцієнт теплопровідності, X, у точці Р — величина, що дає змогу обчислити вектор q у точці Р за відомим значенням вектора grad Т у точці Р, тобто результат її множення на питомий тепловий опір дорівнює одиниці або тензорній одиниці. Оскільки вектор q і grad Т паралельні і направлені в протилежні боки, то:
q = -Xgrad7; (6)
Хг=1.
Аналогічно до питомого термічного опору, у самому загальному випадку коефіцієнт теплопровідності являє собою тензор X дев’яти коефіцієнтів цих лінійних комбінацій компонент grad Т,
щ
(7)
о визначають кожну компоненту q, і задають таким рівнянням:q = —X grad Г.
X може бути отримано обертанням і навпаки. Якщо коефіцієнт теплопровідності X або
X є константою відносно координат і часу, то її можна вважати тепловою характеристикою за заданої температури.
Коефіцієнт теплопровідності може бути функцією температури і напрямку (анізотропний матеріал). Тому необхідно знати співвідношення, що пов’язує його з цими параметрами.
Розглянемо тіло, що має товщину d і обмежено двома плоскими паралельними та ізотермічними гранями, температури яких 7 і Т2, причому кожна з граней має площу А. Бокові сторони, що обмежують основні грані тіла, перпендикулярні цим граням і адіабатичні. Матеріал, з якого виготовлено тіло, — однорідний, ізотропний (або анізотропний з віссю симетрії, що перпендикулярна основним граням), і його характеристики сталі в часі.
Якщо дотримано перерахованих вище умов, а також якщо коефіцієнт теплопровідності X чи
або питомий тепловий опір гчи f не залежать від температури, то слушні такі співвідношення, які виведено на підставі закону Фур’є в разі усталеного режиму:
(8) (9)
Якщо всі перераховані вище умови виконано, але коефіцієнт теплопровідності X чи X лінійно залежить від температури, то вищенаведені співвідношення може бути застосовано для обчислювання значень коефіцієнта теплопровідності за середньої температури Тт= (7, + 72)/2.
