Таблица 6

Значения величин i1+i2 при температуре воздуха 0° С для вертикальных воздушных прослоек в зависимости от толщины прослойки б и разности температур на ее поверхностях тх—тз*

* Таблица составлена по данным проф. М. А. Михеева, обработавшего результаты ряда экспериментов по теплопередаче через воздушные прослойки в форме зависимости

1 от критериев Грасгофа и Прандтля.

Процентные надбавки для горизонтальных прослоек при потоке тепла в них снизу вверх взяты на основании данных Мюля и Рейхера.

при потоке тепла снизу вверх объясняется непосредственным направлением конвекционных токов по вертикали от нижней поверхности, имеюпдей более высокую температуру, к верхней поверхности, имеющей более низкую температуру. В горизонтальных прослойках при потоке тепла сверху вниз конвекция воздуха отсутствует, поскольку поверхность с более высокой температурой расположена над поверхностью с более низкой температурой. В этом случае принимается А.2=0.

Кроме передачи тепла теплопроводностью и конвекцией в воздушной прослойке происходит еще непосредственное излучение между поверхностями, ограничивающими воздушную прослойку. Количество тепла Q3, передаваемого в воздушной прослойке излучением от поверхности с более высокой температурой Ti к поверхности с более низкой температурой Т2, можно выразить по аналогии с предыдущими выражениями в виде:

где ал — коэффициент теплоотдачи излучением.

В этом равенстве отсутствует множитель б, так как количество тепла, передаваемого излучением, в воздушных прослойках, ограниченных параллельными плоскостями, не зависит от расстояния между ними.

5*

67

Коэффициент ал определяется по формуле (18). Формула (18) показывает, что коэффициент ал также не является постоянной величиной, а зависит от коэффициентов излучения поверхностей, ограничивающих воздушную прослойку и, кроме того, от разности четвертых степеней абсолютных температур этих поверхностей.

I Тх + 273 \4 _ f + 273 Y 100_I_ 100 j

Для определения величины

T l —Tg

входящей в правую часть формулы (18) и называемой «температурным коэффициентом», достаточно знать среднюю темпе-

ратуру воздушной прослойки

Т 1 + Т2

так как для температур

наружных ограждений величина температурного коэффициента может быть принята не зависящей от значений ti и-тг, а зависящей только от их средней величины. Значения температурного коэффициента формулы (18) для средних температур воздушной прослойки от +25 и до —25° С приведены в табл. 7.

Таблица 7

Значения температурного коэффициента в зависимости от средней температуры воздушной прослойки

Данные табл. 7 показывают, что значения температурного коэффициента растут с увеличением средней температуры воздушной прослойки. При температуре, равной 25° С, значение температурного коэффициента увеличилось на 747о по сравнению с его значением при температуре —25° С. Следовательно, теплозащитные свойства воздушной прослойки будут улучшаться по мере понижения ее средней температуры. В теплотехническом отношении лучше располагать воздушные прослойки ближе к наружной поверхности ограждения, где температуры в зимнее время будут более низкими.

Если сложить значения Qi+Q2+Q3=Q, получим:

Выражение Ях+Яг+адб можно рассматривать как коэффициент теплопроводности воздуха в прослойке, подчиняющийся законам передачи тепла через твердые тела. Этот суммарный

коэффициент носит название «эквивалентного коэффициента теплопроводности воздушной прослойки» Xq, Таким образом, имеем:

+ К +(30)

Зная эквивалентный коэффициент теплопроводности воздуха в прослойке, термическое сопротивление его определяют по формуле (21) так же, как и для слоев из твердых или сыпучих материалов, т. е. R = 8IXq.

Формула (30) применима только для замкнутых воздушных прослоек, т. е. не имеющих сообщения с наружным или внутренним воздухом. Если прослойка имеет сообщение с наружным воздухом, то в результате проникания холодного воздуха термическое сопротивление ее может не только стать равным нулю, но и послужить причиной уменьшения сопротивления теплопередаче ограждения Ч

Для определения величинывходящей в формулу (30),

необходимо знать температуры на поверхностях прослойки, которые в свою очередь зависят от термического сопротивления прослойки, определяемого по величине Хэ. Поэтому при точных расчетах предварительно задаются значениями температур на поверхностях прослойки, по ним определяют Хэ и термическое сопротивление прослойки R. Определив на основании полученного значения R и величины сопротивления теплопередаче Ro ограждения значения температур на поверхностях прослойки, пересчитывают по ним величину э- Если вновь полученная величина Хэ окажется близкой к принятой, расчет считают законченным, в противном случае пересчет делается еще раз.

Пример 14. Определить сопротивление теплопередаче стеклопакета, установленного в оконном проеме. Стеклопакет состоит из двух стекол толщиной ио 4 мм с воздушной прослойкой толщиной 20 мм. Температура внутреннего воздуха в = 18°С, температура наружного воздуха н=—15°С.

Задаемся температурами: на внутренней поверхности стеклопакета Тв = = 6° С; на поверхностях воздушной прослойки t2=5,5°C и Тз=—10,1° С.

Определяем коэффициент теплоотдачи ав у внутренней поверхности стеклопакета. Принимаем коэффициенты излучения: стекла Ci=4,65; внутренних поверхностей помещения С2=4,5, тогда приведенный коэффициент излучения поверхностей будет:

=4,25.

111

4,65 4,5 4,96

Температурный коэффициент при средней температуре воздух — поверх-18+ 6

ность стеклопакета, равной —-— =12° С, по табл. 7 будет 0,93. По формуле (18) получим ал =4,25-0,93 = 3,96. По формуле (19) получим ак = = 1,43у 18—6=3,28. Коэффициент теплоотдачи будет: ав = 3,96+3,28 = 7,24.

Расчет ограждений с вентилируемыми прослойками изложен в гл. VI.