建筑物理傳熱基本知識(shí)

1、第1.2 章 建筑傳熱與傳濕海南大學(xué)HaiNan University海南大學(xué)HaiNan University1.2.1 傳熱方式傳熱：物體內(nèi)部或者物體與物體之間熱能轉(zhuǎn)移 的現(xiàn)象傳熱的方式：導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射傳熱的條件：存在溫度差是時(shí)間和空間的函數(shù)空間中各點(diǎn)的溫度分布為“溫度場(chǎng)“不隨時(shí)間變化的溫度場(chǎng)：穩(wěn)定溫度場(chǎng) -穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程1.2.1.1導(dǎo)熱1 、導(dǎo)熱的機(jī)理溫度不同的質(zhì)點(diǎn)（分子、原子）在熱運(yùn)動(dòng)中引起的熱能傳遞現(xiàn)象。固體：相鄰分子碰撞和自由電子遷移液體：液體分子存在相互作用，不同能量分子交換 能量引起氣體：分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞總之，單純的導(dǎo)熱僅能在密實(shí)的固體中發(fā)生（屋頂實(shí)例）。 若一根密實(shí)

2、固體的壁，除兩端外用絕熱材料包裹，其兩端溫度為T(mén)1和T2，設(shè)T1T2，則傳熱海南大學(xué)HaiNan University式中：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)棒的導(dǎo)熱量（W）棒的截面積（m2）棒長(zhǎng)度（m）棒的導(dǎo)熱系數(shù)（w/m.K） 在建筑工程中，通常將固體材料組成壁體內(nèi)部的傳熱看成導(dǎo)熱，其單位面積單位時(shí)間的熱流量為熱流強(qiáng)度式中：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位面積的熱流量（W/m2）棒的導(dǎo)熱系數(shù)（w/m.K）壁體的厚度（m）導(dǎo)熱系數(shù)反映了壁體材料的導(dǎo)熱能力，在數(shù)值上等于：當(dāng)材料層單位厚度內(nèi)的溫度差為1K時(shí)，在1小時(shí)內(nèi)通過(guò)1平方米表面積的熱量。2 材料的導(dǎo)熱系數(shù)及其影響因素；（一定條件下，導(dǎo)熱系數(shù)是常數(shù)）1）材質(zhì)的影響2）材料干密度的影響

3、不同的材質(zhì)，導(dǎo)熱系數(shù)是不同的（銀與空氣） 密度愈大，導(dǎo)熱系數(shù)愈強(qiáng)。但也有些材料存在最佳干密度，特例，玻璃棉3）材料含濕量的影響 含濕量愈大，導(dǎo)熱系數(shù)愈大，因?yàn)樗膶?dǎo)熱能力強(qiáng)。1時(shí)，Y=SD=1 則該層的蓄熱系數(shù)就是此圍護(hù)結(jié)構(gòu)（平壁）的的內(nèi)表面蓄熱系數(shù)b)如果平壁每一層的D1,從最外一層即第n層開(kāi)始 計(jì)算其中e是平壁外表面的換熱系數(shù)其他各層的內(nèi)表面蓄熱系數(shù)最內(nèi)一層的內(nèi)表面蓄熱系數(shù)就是平壁的內(nèi)表面系數(shù)c)如果平壁最內(nèi)一層的D1,則取Ym=Sm,然后從第m-1層開(kāi)始，按上述方法 從外向內(nèi)逐層計(jì)算1.2.3.4 有限厚度平壁在簡(jiǎn)諧熱作用下的傳熱假設(shè)平壁兩側(cè)受到的簡(jiǎn)諧溫度波分別為外側(cè)內(nèi)側(cè)可能不是無(wú)限平壁

4、，可能一側(cè)受諧波，一側(cè)恒溫，也可能雙向溫度波作用。在這樣的熱作用下，平壁內(nèi)表面溫度如何變化？任一時(shí)刻溫度怎樣計(jì)算？?jī)?nèi)表面最高溫度和出現(xiàn)的時(shí)間？是這們關(guān)心的三個(gè)問(wèn)題。（2）在外側(cè)簡(jiǎn)諧溫度波作用下的傳熱過(guò)程，此時(shí)不考慮內(nèi)側(cè)空氣溫度波的影響，以求得在外側(cè)溫度波作用下，通過(guò)壁體傳到內(nèi)表面的溫度波動(dòng)狀態(tài)。（3）在內(nèi)側(cè)簡(jiǎn)諧溫度波作用下的傳熱過(guò)程，此時(shí)不考慮內(nèi)側(cè)空氣溫度波的影響，以計(jì)算出內(nèi)側(cè)溫度波作用下內(nèi)表面的溫度波動(dòng)狀態(tài)。 對(duì)上述三個(gè)單一過(guò)程計(jì)算后，把各個(gè)單一過(guò)程的結(jié)果疊加起來(lái)，就得最終結(jié)果可將其雙向傳熱視為三個(gè)過(guò)程（1）在外側(cè)和內(nèi)側(cè)空氣平均溫 作用下的穩(wěn)定傳熱過(guò)程，以計(jì)算出內(nèi)表面的平均溫度 值平壁內(nèi)表面

5、平均溫度的計(jì)算采用穩(wěn)定傳熱計(jì)算方法：后兩個(gè)采用有限厚度平壁在單向諧波熱作用下的傳熱進(jìn)行計(jì)算。在雙向諧波熱作用下，任一時(shí)刻的內(nèi)表面溫度為式中平壁內(nèi)表面任一時(shí)刻的溫度（）平壁內(nèi)表面的平均溫度（）因室外空氣溫度波引起的平壁內(nèi)表面溫度波動(dòng)因室內(nèi)空氣溫度波引起的平壁內(nèi)表面溫度波動(dòng)因室外空氣溫度波引起的平壁內(nèi)表面溫度波動(dòng)的振幅因室內(nèi)空氣溫度波引起的平壁內(nèi)表面溫度波動(dòng)的振幅室外空氣溫度波動(dòng)的初相位（deg）室內(nèi)空氣溫度波動(dòng)的初相位（deg）溫度波動(dòng)過(guò)程由室外傳至平壁內(nèi)表面的相位延遲（deg）溫度波動(dòng)過(guò)程由室內(nèi)傳至平壁內(nèi)表面的相位延遲（deg）以午夜零時(shí)為起算的計(jì)算時(shí)間（h）根據(jù)衰減度的概念，可得式中室外空氣

6、溫度的波動(dòng)振幅（）溫度波動(dòng)過(guò)程由室外空氣傳至平壁內(nèi)表面時(shí)的振幅總衰減度室內(nèi)空氣溫度的 波動(dòng)振幅（）溫度波動(dòng)過(guò)程由室內(nèi)空氣傳至平壁內(nèi)表面時(shí)的振幅衰減度可得注：后兩項(xiàng)不能簡(jiǎn)單的加和。1.2.3.5 溫度諧波在有限厚度平壁內(nèi)的振幅衰減和相位延遲（1）室外溫度諧波傳至平壁內(nèi)表面的振幅衰減和相位延遲室外溫度諧波傳至平壁內(nèi)表面的振幅總衰減度式中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總衰減度（）平壁總的熱惰性指標(biāo)由內(nèi)到外各材料層的蓄熱系數(shù)，空氣層取S=0由內(nèi)到外各材料層的外表面蓄熱系數(shù)分別為平壁內(nèi)、外表面的換熱系數(shù)總延遲時(shí)間總延遲時(shí)間，即室外空氣溫度諧波出現(xiàn)最大值的時(shí)間與內(nèi)表面溫度諧波出現(xiàn)最大值的時(shí)間差（h）平壁的外表面蓄熱系數(shù)平壁的內(nèi)表面蓄熱系數(shù)（2）室內(nèi)溫度諧波傳至平壁內(nèi)表面的振幅衰減和相位延遲只經(jīng)歷一個(gè)邊界層的衰減和相位延遲【例1.2-4】試計(jì)算例1.2-1中平壁的總衰減度和總延遲時(shí)間【解】1.各材料層的熱物理參數(shù)如下序號(hào) 材料層 1 石灰砂漿 0.02 0.81 0.0427 10.07 0.249 2 磚 砌 體 0.24 0.81 0.296 10.63 3.146 3