节能检测基础理论优秀课件.ppt

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1、节能检测基础理论第1页，本讲稿共17页内内 容容 简简 介介1.热量传递的基本方式2.多层平壁的导热3.复合平壁的导热4.工程实体中热流量（热损失）的计算第2页，本讲稿共17页 凡是有温差的地方，就有热量传递。热量总是自发地由高温物体传到低温物体，正如水自发地由高处流向低处。下面我们就热量传递的基本方式及其热量（热损失）的计算方法进行讨论。第3页，本讲稿共17页一、热量传递的基本方式热量传递的基本方式有三种：导热、对流和辐射。1导热a）导热的定义：导热是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠物质分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递。b）传递介质：固体、液体和气体。c）平

2、壁导热过程热流量计算：Q=（/）tF （W）或 q=Q/F=（/）t（W）式中：Q热流量（热损失），（W）；q热流通量，（W/m2）；F传热面积，（m2）；壁厚，（m）；t壁二侧表面温差（K）；比例系数，也称为导热系数或热导率，（W/mK）。导热系数的物理意义：当壁厚为1米、两侧表面温差为1K时单位面积上每秒钟传递的热量。在传热问题分析中，常常会套用电学中欧姆定律的形式：I=V/R即：电流电位差/电阻。通常：热流量温差/热阻，即：Qt/【/（F）】,把Rt/（F）看作热阻，对单位面积而言，热阻R=/，也称为导热热阻。第4页，本讲稿共17页2.对流a）对流的定义：依靠流体的运动，把热量从一处传到

3、另一处的现象称为对流换热。在没有外力作用下，依靠由温差引起的流体本身运动而发生的对流换热称为自然对流换热。在外力（风机、水泵等）作用下发生的对流换热称为强迫对流换热。b）传递介质：液体、气体、液体与固体表面、气体与固体表面。c）计算公式：Q=（twtf）F（W）;或q=（twtf）（W）式中：tw固体的表面温度，K；tf流体的表面温度，K；F换热面积，m2；对流换热系数，W/Km2。对流换热系数的物理意义：在单位壁表面上，当流体与固体壁之间的温差为1K时，每秒钟所传递的热量。同理，Q=t/（1/F）=t/R,R=1/F称为对流换热热阻。第5页，本讲稿共17页3.辐射a）辐射的定义：依靠物体表面

4、对外发射电磁波而传递热量。辐射与导热、对流的主要区别：导热或对流换热必须通过冷热物体间直接接触（或一种物体中存在温差），也就是依靠常规物质为媒介来传递热量。而辐射换热不需要通过物体间的直接接触即能完成传递热量的过程。b）传递介质：无需物体间的相互接触，在真空中也能传递。c）计算公式：Q=C12【（T1/100）4（T2/100）4】F（W）或q=C12【（T1/100）4（T2/100）4】（W/m2）式中：T1、T2为二表面的绝对温度，K；C12辐射换热系数（05.67）。第6页，本讲稿共17页二、多层平壁的导热由不同种材料组成的平壁称为多层平壁，如图1有1、2、3三种材料，t1为内表面高温

5、侧，t4为外表面低温侧，由于是稳态传热，可以认为通过各层平板的热量是一致的。在A材料中的导热量：Q1=（1/1）F（t1-t2）=（t1-t2）/R1 （W）在A材料中的导热量：Q2=（2/2）F（t2-t3）=（t2-t3）/R2 （W）在A材料中的导热量：Q3=（3/3）F（t3-t4）=（t3-t4）/R3 （W）对于稳定传热，Q1Q2Q3Q 则有：t1-t2=R1Q（1）t2-t3=R2Q（2）t3-t4=R3Q（3）（1）、（2）、（3）三式相加得:t1-t4Q（R1+R2+R3）即：Q（t1-t4）/（R1+R2+R3）,R/（F）第7页，本讲稿共17页图1第8页，本讲稿共17页例

6、1：有一墙体，内墙为石灰混合砂浆，厚度为10mm，10.62W/mK，中间是厚度为300mm的混凝土，20.79W/mK，外层是厚度为15mm的水泥砂浆，30.68W/mK，墙壁内壁温度为25，墙壁外壁温度为5，外墙面积为10平方米，求墙体的热损失。解：由 于R=/（F），所以R1=1/（1F）0.01/（0.6210）=0.001613R2=2/（2F）0.3/（0.7910）=0.038,R3=3/（3F）0.015/（0.6810）=0.002206,Q=t/（R1+R2+R3）（255）/（0.0016130.0380.002206）718W第9页，本讲稿共17页例2：有一外保温系统，

7、基体是由厚度为240mm的粘土砖组成，10.58W/mK，外墙外侧由厚度为60mm的胶粉聚苯颗粒保温浆料组成，20.058W/mK，当冬季室内温度为18，室外温度为-20时，求粘土砖与保温层界面的温度。解：R1=1/10.24/0.58=0.414m2K/WR2=2/20.06/0.058=1.034m2K/W热流量q=（t1-t2）/（R1+R2）=(18+20)/(0.414+1.034)=26.24W/m2设界面处的温度为tx，由于稳定传热，通过粘土砖的热流量q1等于通过保温层的热流量q2，也等于总的热流量q。解1：（t1-tx）/R1=（tx-t2）/R2由此解得tx=7.14。解2：

8、q=（t1-tx）/R1tx=t1-R1q=7.13。解3：q=（tx-t2）/R2tx=qR2+t2=7.13第10页，本讲稿共17页三、复合平壁的导热 上节所讨论的多层平壁，每一层平壁都是由同一种材料构成的，而实际工程中所遇到的材料，无论在宽度方向或厚度方向都是由非均质材料组成的，如空心墙板，夹心板等等。为了讨论问题方便，我们假设某一墙体由如图2所示的A、B、C、D和E五种材料组成，为讨论问题方便，把A和E材料分为三层，这样就可以看成由串联热阻A1BE1、A2CE2和A3DE3并联的总热阻。由电学基础可知：串联电阻 R串R1+R2+Rn 并联电阻 1/R并1/R1+1/R2+Rn即R并1/

9、（1/R1+1/R2+Rn）本例热阻：R=1/【1/（RA1+RB+RE1）+1/（RA2+RC+RE2）+1/（RA3+RD+RE3）】第11页，本讲稿共17页图2第12页，本讲稿共17页例3.有一新型材料的空心砌块，结构如图3所示，尺寸单位为mm，砌块实心部分的导热系数10.78W/mK，空心部分的导热系数20.28W/mK。求该墙体的热阻和传热系数。解：该题可以看作是纵向三层，横向五层，即可以看作是5个串联热阻的并联。R11/（1F1）0.115/（0.780.031）=4.915K/WR22/（2F2）+3/（3F2）+2/（2F2）=0.0325/（0.780.091）+0.005/

10、（0.280.091）+0.0325/（0.780.091）=2.91K/WR3=R5=R1,R4=R2R=1/（1/R1+1/R2+1/R3+1/R4+1/R5）=1/【（31/4.915）+（21/2.91）】=0.771K/W传热系数为热阻的倒数：K11/R1/0.771=1.298W/K实 际 工 程 中 使 用 更 多 的 是 单 位 面 积 的 传 热 系 数K=K1/A=1.298/（0.271）=4.81W/m2K第13页，本讲稿共17页图3第14页，本讲稿共17页四、工程实体中热流量（热损失）的计算以上我们所讨论的都是单一的导热、对流换热现象，但实际工程中往往不是单一的传热现

11、象，而是有多种传热现象同时存在，例如：一外墙在室内一侧，温度为tn的室内空气和内壁壁温为t1的外墙内侧发生对流换热，在墙体内发生温差为t1-t2的导热，在外墙外侧发生温度为tw的室外空气和外壁壁温为t2的对流换热，则总热阻可以看作是二个对流换热热阻和一个导热热阻的串联热阻。即：R=R1+R+R2=1/1+/+1/2，同理，传热系数K=1/R第15页，本讲稿共17页例3有一外墙，长度为25m，高度为2.5m，墙体由厚度为120mm的粘土砖砌成，（砖0.43W/mK），墙上有1.2m0.8m的外窗三樘（K窗4.6W/m2K），测得室内平均温度tn15，室外平均温度tw8，室内空气与墙体的对流换热系

12、数n9.09w/m2K,室外空气与墙体的对流换热系数w25.0w/m2K,求该外墙的热损失。当在外墙外侧贴上厚度为25mm的EPS板（0.038W/mK），问采用保温措施后整个外墙的热损失降低了多少？（墙体内、外侧的砂浆热阻忽略不计）解：这是一个由导热和对流换热所组成的综合换热现象，解这类题通常从传热系数着手更为方便，即Q=KFt。外窗传热量Q窗K窗F窗t4.61.20.8（15-（-8）3=304.70WR砖砖/砖0.12/0.430.27m2K/W：REPS=EPS/=0.025/0.038=0.658m2K/WRn=1/n=1/9.09=0.11m2K/W;Rw=1/w=1/25.0=0

13、.004m2K/W第16页，本讲稿共17页未经保温的外墙热阻：R=Rn+R墙+Rw=0.11+0.279+0.04=0.429m2K/W未经保温的外墙传热系数K=1/R=1/0.429=2.331W/m2K未经保温的外墙总的热损失Q1=KFt+Q窗2.331（252.531.20.8）（158）304.073501.11W采取保温措施后的热阻R1=0.279+0.658+0.11+0.04=1.087m2K/W采取保温措施后的传热系数K1=1/R1=1/1.087=0.920W/m2K采取保温措施后的总热损失Q2=K1Ft+Q窗=0.92（252.5-30.81.2）（15+8）+304.7=1566.26W热损失差Q=Q-Q2=350.11-1566.26=1934.85W热损失降低了Q/Q100=1934.85/3501.11100=55.3%在本题的情况下，加上25mm的EPS板即可节能55！第17页，本讲稿共17页