Теплотехника. Внутренняя энергия тел

Содержание

Слайд 2

Зачем ? Узнать основные требования, предъявляемые при строительстве и реконструкции к

Зачем ?

Узнать основные требования, предъявляемые при строительстве и реконструкции к зданиям

и сооружениям
Познакомиться с методами теплового расчета ограждающих конструкций
Понять суть тепловых процессов, происходящих в строительных конструкциях
Сделать выводы об используемых материалах (применяемости материалов)
Слайд 3

Внутренняя энергия тел Зависит от: температуры тела агрегатного состояния химических, атомных,

Внутренняя энергия тел

Зависит от:
температуры тела
агрегатного состояния
химических, атомных, ядерных реакций

Энергия движения
и взаимодействия

частиц, из которых
состоит тело

Не зависит от:
положения относительно других тел
механического движения тела

Слайд 4

Способы изменения внутренней энергии тела (системы тел) Совершение работы Теплопередача излучение конвекция теплопроводность

Способы изменения внутренней энергии тела (системы тел)

Совершение работы

Теплопередача

излучение

конвекция

теплопроводность

Слайд 5

Тепло всегда передается от более горячего тела к более холодному и

Тепло всегда передается от более горячего тела к более холодному и

всегда идет по самому короткому пути.
Теплопередача сопровождает процессы в природе, в технике и в быту

Теплопередача
-- это процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы над телом или самим телом (перенос теплоты внутри тела или от одного тела к другому, обусловленный разностью температур)

Слайд 6

Тепловое излучение Конвекция Теплопроводность Остановимся подробнее на видах передачи тепла:

Тепловое излучение
Конвекция
Теплопроводность

Остановимся подробнее на видах передачи тепла:

Слайд 7

Тепловое излучение Абсолютно все тела излучают электромагнитные волны. В зависимости от

Тепловое излучение

Абсолютно все тела излучают электромагнитные волны.
В зависимости от Т тела,

физико-химических свойств его поверхности, длина излучаемых волн может колебаться в очень широких пределах.

Т > -273°С

Зависит от:
температуры тела
качества поверхности
излучение распространяется во всех направлениях

Слайд 8

Тепловое излучение Спектр - распределение лучистой энергии по длинам волн

Тепловое излучение

Спектр - распределение лучистой энергии по длинам волн

Слайд 9

Солнечная радиация

Солнечная радиация

Слайд 10

Тепловое излучение С повышением Т тела растет доля энергии теплового (инфракрасного)

Тепловое излучение

С повышением Т тела растет доля энергии теплового (инфракрасного) излучения.

Тела

могут излучать, пропускать и поглащать инфракрасное излучение. Разные материалы имеют разную излучающую и поглощающую способность.
Слайд 11

Инфракрасное излучение – разновидность электромагнитного излучения в диапазоне от 0,76 мкм

Инфракрасное излучение – разновидность электромагнитного излучения в диапазоне от 0,76 мкм

до 340 мкм.

Тепловое излучение

Излучение (радиация) - способ передачи энергии посредством электромагнитных волн, идущих через пространство со скоростью света. Переноса тепла в этом случае не происходит.
Лучи несут только энергию.

Слайд 12

Это явление возникновения потоков в неравномерно нагреваемых жидкостях или газах. Конвекция

Это явление возникновения потоков в неравномерно нагреваемых жидкостях или газах.

Конвекция

Морские течения,

ветра, образование облаков – примеры природной конвекции
Слайд 13

С точки зрения термодинамики конвекция – способ теплопередачи при котором энергия

С точки зрения термодинамики конвекция – способ теплопередачи при котором энергия

переносится потоками (струями) неравномерно нагретых жидкостей или газов.

Конвекция

конвекцию естественную и вынужденную
распространяется преимущественно вверх

Слайд 14

Естественная ветер конвективное отопление фен вентилятор перемешивание жидкости ложкой Конвекция Принудительная

Естественная

ветер
конвективное отопление
фен
вентилятор
перемешивание жидкости ложкой

Конвекция

Принудительная

Слайд 15

Теплопроводность В состоянии равновесия температура вещества во всех частях занимаемого им

Теплопроводность

В состоянии равновесия температура вещества во всех частях занимаемого им объема

одинакова. Это значит, что энергия частиц повсюду в веществе одна и та же.

Если мы нагреем одну часть вещества, равновесие нарушится и начнется процесс выравнивания температуры

=

Слайд 16

Это свойство материала передавать теплоту через свою толщу от одной поверхности

Это свойство материала передавать теплоту через свою толщу от одной поверхности

к другой, если эти поверхности имеют разную температуру.

Теплопроводность

Зависит от:
пористости
влажности
объемного веса (плотности)
теплопроводность, как и излучение, происходит во всех направлениях

Слайд 17

Теплопроводность Чем выше плотность, тем лучше теплопроводность

Теплопроводность

Чем выше плотность, тем лучше теплопроводность

Слайд 18

Теплопроводность материала характеризуется: - коэффициентом теплопроводности λ, Вт/(м С°) это количество

Теплопроводность материала характеризуется:

- коэффициентом теплопроводности λ, Вт/(м С°)
это количество

теплоты, проходящее через материал толщиной 1м и площадью 1м2 за 1час при разности температур на противоположных поверхностях в 1°С

0,02 Вт

0,56 Вт

2,9 Вт

тепло
проводность:

тепло

Слайд 19

Еще раз вернемся к нашей картинке Все ли понятно?

Еще раз вернемся к нашей картинке

Все ли понятно?

Слайд 20

Все ли понятно? Тогда вопрос: Петя хочет передать часть своей энергии

Все ли понятно?

Тогда вопрос:

Петя хочет передать часть своей энергии Маше. Что

может сделать Петя?
К каким видам теплопередачи можно отнести следующие:
Из печной трубы идет дым
Кошка греется на солнышке
Остывает жидкий металл
Начинает жечь руку проволока которой мешают угли
Слайд 21

Перейдем к строительной части ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры

Перейдем к строительной части

ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата

в помещениях»

СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий"

Слайд 22

Наружные ограждающие конструкции зданий должны удовлетворять условиям: Сопротивление теплопередаче конструкции R0

Наружные ограждающие конструкции зданий должны удовлетворять условиям:

Сопротивление теплопередаче конструкции
R0 ≥ R0reg
где

R0reg – требуемое сопротивление теплопередаче конструкций наружного ограждения
Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции
Tint ≥ Tp
где Tp – температура точки росы (10,7°C для жилых зданий в г.Москва)
Удельный расход тепловой энергии на отопление

!

!

Слайд 23

Сопротивление теплопередаче (R0) для многослойной конструкции определяется как: Rk – сумма

Сопротивление теплопередаче (R0) для многослойной конструкции определяется как:

Rk – сумма термических сопротивлений

слоев конструкции, Вт/м2°С
Rsi = 1/ai , ai – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности
ограждающей конструкции Вт/м2°С
Rse = 1/ae , ae – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности
ограждающих конструкций для условий холодного периода, Вт/м2°С

R0 = Rsi + Rk + Rse

Слайд 24

Термическое сопротивление (Rk) толщина d теплопроводность λ Rn = d /

Термическое сопротивление (Rk)

толщина d
теплопроводность λ

Rn = d / λ (м2С°/Вт)

Rk

= R1+ R2+ . . . + Rn– термические сопротивления слоев конструкции, Вт/м2°С

Thermo Slab 037

3,5 см

R1=0,51/0,55= 0,93 (м2С°/Вт)

d=0,93•0,037= 0,035 м

Слайд 25

Рассчитаем требуемое сопротивление теплопередаче стены г. Москва расчетная температура внутреннего воздуха

Рассчитаем требуемое сопротивление теплопередаче стены

г. Москва
расчетная температура внутреннего воздуха для жилых

зданий: 20°С
средняя температура наружного воздуха: -3,6°С
продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха ≤8°С: 213 суток

Градусо-сутки отопительного периода Dd = (20-(-3,6))213 = 5027
R0reg = aDd +b = 0,00035 • 5027+1,4 = 3,16 (м2•°С/Вт)

СНиП 23.01-99

ГОСТ 30494-96

СНиП 23.02-2003

Слайд 26

Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляции деревянного брусового дома г. Москва - 3,16

Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляции деревянного брусового дома

г. Москва - 3,16 (м2°С/Вт)
Вагонка


Деревянный брус 100х100
Thermo Slab 037
Наружная облицовка (кирпич)

R = d / λ (м2°С/Вт)
0,015 / 0,09 = 0,16
0,1 / 0,09 = 1,11
Х / 0,037 = 3,16 - 1,48
0,12 / 0,56 = 0,21

Х = (3,16 - 1,48)•0,037= 0,06м

но

При реальных расчетах используются
коэффициенты λa и λб, поэтому толщина необходимого слоя – 90мм --110мм

Слайд 27

Рассчитаем требуемое сопротивление теплопередаче стены г. Санкт Петербург расчетная температура внутреннего

Рассчитаем требуемое сопротивление теплопередаче стены

г. Санкт Петербург
расчетная температура внутреннего воздуха для

жилых зданий: 20°С
средняя температура наружного воздуха: -1,8°С
продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха ≤8°С: 220 суток

Градусо-сутки отопительного периода Dd = (20-(-1,8))220 = 4796
R0reg = aDd +b = 0,00035 • 5027+1,4 = 3,08 (м2•°С/Вт)

СНиП 23.01-99

ГОСТ 30494-96

СНиП 23.02-2003

Слайд 28

Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляции деревянного брусового дома г. Санкт Петербург -

Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляции деревянного брусового дома

г. Санкт Петербург - 3,08

(м2°С/Вт)
Вагонка
Деревянный брус 100х100
Thermo Slab 037
Наружная облицовка (кирпич)

R = d / λ (м2°С/Вт)
0,015 / 0,09 = 0,16
0,1 / 0,09 = 1,11
Х / 0,037 = 3,08 - 1,48
0,12 / 0,56 = 0,21

Х = (3,08 - 1,48)•0,037= 0,06м

но

При реальных расчетах используются
коэффициенты λa и λб, поэтому толщина необходимого слоя – 90мм --110мм

Слайд 29

Рассчитаем требуемое сопротивление теплопередаче стены г. Пермь расчетная температура внутреннего воздуха

Рассчитаем требуемое сопротивление теплопередаче стены

г. Пермь
расчетная температура внутреннего воздуха для жилых

зданий: 20°С
средняя температура наружного воздуха: -5,9°С
продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха ≤8°С: 229 суток

Градусо-сутки отопительного периода Dd = (20-(-5,9))229 = 5931
R0reg = aDd +b = 0,00035 • 5027+1,4 = 3,48 (м2•°С/Вт)

СНиП 23.01-99

ГОСТ 30494-96

СНиП 23.02-2003

Слайд 30

Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляции деревянного брусового дома г. Пермь - 3,48

Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляции деревянного брусового дома

г. Пермь - 3,48 (м2°С/Вт)
Вагонка


Деревянный брус 100х100
Thermo Slab 037
Наружная облицовка (кирпич)

R = d / λ (м2°С/Вт)
0,015 / 0,09 = 0,16
0,1 / 0,09 = 1,11
Х / 0,037 = 3,48 - 1,48
0,12 / 0,56 = 0,21

Х = (3,48 - 1,48)•0,037= 0,074м

но

При реальных расчетах используются
коэффициенты λa и λб, поэтому толщина необходимого слоя – 90мм --110мм

Слайд 31

Виды коэффициентов λ λ10 – характеризует теплопроводность материала при 10°С λ25

Виды коэффициентов λ

λ10 – характеризует теплопроводность материала при 10°С
λ25 – характеризует

теплопроводность материала при 25°С
λа – характеризует теплопроводность материала при условиях
эксплуатации А (2% увлажнение ТИМ, 15% - древесины, 1% - кирпича)
λб – характеризует теплопроводность материала при условиях
эксплуатации Б (5% увлажнение ТИМ, 20% - древесины, 2% - кирпича)
Слайд 32

Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции Три основных состояния: твердое (лед), жидкое

Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции

Три основных состояния: твердое (лед), жидкое (вода) и

газообразное (пар)

вода

пар

Слайд 33

Относительная влажность Воздух в состоянии принимать молекулы воды до тех пор,

Относительная влажность

Воздух в состоянии принимать молекулы воды до тех пор,

пока не достигнет предела насыщения
Этот предел зависит от температуры воздуха. Чем она выше, тем выше предел насыщения
Относительная влажность такого воздуха равна 100%
Относительная влажность - отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной

100%

Слайд 34

Зависимость предела насыщения от температуры Точка росы

Зависимость предела насыщения от температуры

Точка росы

Слайд 35

Образование конденсата в результате охлаждения воздуха 1 м3 воздуха “Расстреливание” дождевых облаков

Образование конденсата в результате охлаждения воздуха

1 м3 воздуха

“Расстреливание” дождевых облаков

Слайд 36

ТОЧКА РОСЫ - температура, до которой должен охладиться воздух при данном

ТОЧКА РОСЫ - температура,
до которой должен охладиться воздух при данном давлении,

для того, чтобы содержащийся в нем пар достиг насыщения и начал конденсироваться, т. е. появилась роса.
Слайд 37

Какой вред наносит появление росы строительным конструкциям? Почему же важна точка

Какой вред наносит появление росы строительным конструкциям?

Почему же важна точка росы?

На

поверхностях, имеющих температуру ниже точки росы, наступает поверхностная конденсация влаги

Повышение температуры поверхности стен (утепление)
Уменьшение влажности (проветривание)

Слайд 38

Кирпичная Утепленная тепло тепло Рассмотрим ограждающую конструкцию

Кирпичная

Утепленная

тепло

тепло

Рассмотрим ограждающую конструкцию

Слайд 39

Выводы: Увеличить сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций Повысить температуру внутренней поверхности этих

Выводы:
Увеличить сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций
Повысить температуру внутренней поверхности этих конструкций
Увеличить срок

службы строительных конструкций (при утеплении снаружи)
Слайд 40

Итоги: Мы с Вами узнали: Способы изменения внутренней энергии тела Виды

Итоги:

Мы с Вами узнали:
Способы изменения внутренней энергии тела
Виды теплопередачи
Чем характеризуется теплопроводность
Поняли

что такое точка росы и чем вредна поверхностная конденсация
Как увеличить термическое сопротивление конструкции и температуру её внутренней поверхности
Для чего применяются ТИМ