Bi giảng Phần Nhiệt - Chơng iII: Truyền nhiệt dao động - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh Trang 1/8 Chơng Iii Truyền nhiệt dao động - t.kế cách nhiệt kết cấu mùa nóng I. ảnh hởng của BXMT đến bệi toán truyền nhiệt Hình1 : Phân bố BXMT tại H Nội Trong mùa nóng cờng độ BXMT ở nớc ta rất cao đặc biệt trong hai tháng 6,7. Vì vậy khi tính toán truyền nhiệt qua kết cấu trong mùa nóng ngoi quá trình trao đổi nhiệt giữa kết cấu v không khí bên ngoi theo hai hình thức đối lu v bức xạ nhiệt theo công thức: q 1 = n (t n - W n ) , Kcal/ m 2 .h Mặt khác kết cấu còn nhận thêm một lợng nhiệt do BXMT l: q 2 = .I , Kcal/ m 2 .h : hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của bề mặt kết cấu. I: cờng độ bức xạ mặt trời chiếu vo kết cấu, Kcal/ m 2 .h Vậy lợng nhiệt tổng cộng trao đổi giữa mặt ngoi kết cấu với bên ngoi q sẽ l: q = q 1 + q 2 = n (t n - W n ) + .I Bi giảng Phần Nhiệt - Chơng iII: Truyền nhiệt dao động - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh Trang 2/8 => ằ ẳ ô ơ ê á á ạ ã ă ă â Đ n n nn I tq W D U D . nh vậy có thể coi BXMT m kết cấu nhận đợc l nhiệt độ tổng ngoi nh l tổng hợp tác động nhiệt độ không khí v BXMT lên kết cấu trong tính truyền nhiệt cho mùa nóng: tdn n ntg tt I tt D U . Khi đó: q = n (t tg - W n ) Hình 2 : Truyền nhiệt ngoi kết cấu trong mùa nóng a. Sự thay đổi BXMT có giá trị rất lớn v biến đổi theo chu kỳ trong ngy b. Nhiệt độ không khí ngoi nh cũng thay đổi theo chu kỳ trong ngy Hình 3 : Biến thiên ngy của nhiệt độ không khí ngoi nh mùa hè ở H Nội. 1 - K bd = 0.99 ; 2 - K bd = 0.9 ; 3 - K bd = 0.7 ; 4 - K bd = 0.5 c. Nhiệt độ tổng ngoi nh l tổng của hai dao động hình sin chu kỳ 24h cũng l dao động hình sin có chu kỳ v thời điển cực đại phụ thuộc thời điểm v trị số cực đại của hai dao động thnh phần: Bi giảng Phần Nhiệt - Chơng iII: Truyền nhiệt dao động - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh Trang 3/8 Dao động nhiệt độ tổng có thể biểu diễn qua các đại lợng sau: x Nhiệt độ tổng trung bình : t ttb tg C I tt n tb tb n tg tb 0 , . D U x Biên độ dao động nhiệt độ tổng : At tg C AI AtAt n ntg 0 ,) . ( \ D U x Nhiệt độ tổng cực đại : t tmax tg t tmax tg = t ttb tg + At tg , 0 C x Thời điển xuất hiện nhiệt độ tổng cực đại: Zt max tg = Z 1 , h Trong đó: AI : biên độ dao động của BXMT. \ : hệ số lệch pha của hai dao động t n v t td . At n : biên độ dao động ngoi nh. Z 1 : thời điểm xuất hiện t max n hay của BXMT. V : số hiệu chỉnh lệch pha của hai dao động nhiệt độ. \ , V : có thể xác định theo bảng đây. Hình 4: Dao động của nhiệt độ tổng ngoi nh. Bảng : Xác định các hệ số : \ , V Bi giảng Phần Nhiệt - Chơng iII: Truyền nhiệt dao động - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh Trang 4/8 II. Khái quát về truyền nhiệt dao động qua kết cấu Đặc điểm của truyềnnhiệt dao động điềuho qua kết cấu có thể tóm tắt nh sau: a. Khinhiệt độ tổng ngoi nh dao động hìn Sin theo chu kỳ 24h thì dòng nhiệt truyền qua kết cấu , nhiệt độ tại mặt trong,mặt ngoi v trong nội bộ kết cấu cũng dao động hình Sin với chu kỳ cũng 24h. b. Dao động nhiệt độ trên các bề mặt kết cấu có tính tắt dần từ ngoi vo trong, tức lbiên độ dao động cũng sẽ nhỏ dần. Nếu kết cấu đủ dy dao động nhiệt độ có thể tắt hẳn (A W = 0) tại một độ sâu no đó so với mặt ngoi kết cấu. Hình 5: Sơ đồ truyền nhiệt dao động điều ho qua kết cấu. Nếu kết cấu mỏng dao động nhiệt độ mặt ngoi v mặt trong kết cấu có thể xảy ra đồng thời (mái tôn). c. Dao động nhiệt độ trong kết cấu có tính chậm dần, tức l thời điểm xuất hiện cực đại nhiệt độ tại các lớp chậm dần so với thời điểm cực đại của nhiệt độ tổng khi tiến dần vo mặt trong của kết cấu. d. Các đại lợng đặc trng của dao động nhiệt độ mặt trong kết cấu: + Hệ số tắt dần của nhiệt độ mặt trong so với nhiệt độ tổng: Q 0 Q 0 = At tg / A W t , lần + Độ trễ dao động nhiệt độ mặt trong so với nhiệt độ tổng: H 0 H 0 = Z W max t - Zt max tg , giờ e. Tính ổn định nhiệt của kết cấu: + Hệ số tắt dần v độ trễ dao động đặc trng cho tính ổn định nhiệt của kết cấu. + Nếu Q 0 , H 0 cng lớn thì dao động nhiệt tại mặt trong kết cấu cng nhỏ v độ lệch pha dao động cng lớn. Khi đó kết cấu có độ ổn định cao v độ ổn định nhiệt của kết cấu phụ thuộc vo: Bi giảng Phần Nhiệt - Chơng iII: Truyền nhiệt dao động - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh Trang 5/8 - Các chỉ tiêu nhiệt lý của vật liệu xây dựng, đặc biệt l hệ số hm nhiệt của vật liệu ký hiệu S (Kcal/m 2 .h. 0 C) v hệ số dẫn nhiệt k (xem phụ lục ). - Nhiệt trở của kết cấu. - Chỉ số quán tính nhiệt của kết cấu , ký hiệu D D = R.S - đối với kếtcấu một lớp. D = Ư R i .S i - đối với kết cấu nhiều lớp. Khi D t 1 kết cấugọi l dy về nhiệt. Khi D < 1 kếtcấu gọi l mỏng về nhiệt. III. Xác định nhiệt độ mặt trong vệ dòng nhiệt truyền qua k.cấu 1. Dao động nhiệt độ mặt trong kết cấu: Dao động nhiệt độ mặt trong kết cấu đợc đặc trng bằng các đại lợng: x Nhiệt độ trung bình, W t tb , XĐ nh trong truyền nhiệt ổn định: CRR R tt t n tb t tb tg tb tg tb t 0 0 ),( Ư W x Biên độ dao động nhiệt độ mặt trong, A W t : C At A tg t 0 0 , Q W x Nhiệt độ mặt trong cực đại, W t max : CA t tb tt 0 max , WWW x Thời điểm xuất hiện nhiệt độ mặt trong cực đại, Z W t max : gioZtZ tgt , 0 maxmax HW Để xác định gần đúng các trị số 0 Q v 0 H có thể dùng công thức tính (áp dụng trong trờng hợp n = 16, t = 7,5: x Hệ số tắt dao động nhiệt mặt trong: k D D R QQ Q .).5,38,0(2 10 Ư k Q - hệ số xét ảnh hởng của tầng không khí kín đến hệ số tắt dần: Ư R D R kk 5,01 Q Bi giảng Phần Nhiệt - Chơng iII: Truyền nhiệt dao động - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh Trang 6/8 (nếu không có tầng không khí 1 k Q ) R k nhiệt trở của tầng không khí kín. R nhiệt trở của ton bộ kết cấu. D = R i S i . 1 Q - hệ số ảnh hởng của thứ tự các lớp kết cấu đến hệ số tắt dần dao dộng. Khi đó chỉ xét đến hai lớp chủ yếu cách nhiệt v chịu lực có hệ số hm nhiệt l S 1 v S 2 : 1 2 1 15,085,0 S S Q x Độ trễ dao động: gioD ,4,07,2 0 H 2. Dòng nhiệt truyền qua kết cấu: x Trị số trung bình của dòng nhiệt xác định nh trong truyền nhiệt ổn định: hmkCal R tt q t tb tb tg tb ./, 2 0 x Biên độ dao động của dòng nhiệt: hmkCal At hAq tg t ./,. 2 0 Q x Dòng nhiệt cực đại: Aqqq tb max IV. Yêu cầu cách nhiệt cho kết cấu để chóng nóng 1. Nhiệt độ mặt trong cực đại v thời điểm xuất hiện: x Nhiệt độ mặt trong cực đại luôn nhỏ hơn một trị số cho phép: >@ WW d max t x Thời điểm xuất hiện giá trị cực đại phải phù hợp với từng laọi công trình sử dụng: - Tru sở lm việc thì cần xuất hiện sau khi kết thúc giờ lm việc. - Nh ở thì xuất hiện trớc khi mọi ngời đi lm về. 2. Biên độ dao động của nhiệt độ mặt trong luôn nhỏ hơn một trị số cho phép: Vì nếu quá lớn sẽ lm cho các thiết bị lm việc kém ổn định. Bi giảng Phần Nhiệt - Chơng iII: Truyền nhiệt dao động - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh Trang 7/8 >@ t AA W W Chú ý: Khi giải bi toán cách nhiệt theo các điều kiện trên cũng phải thực hiện một loạt các tính toán phức tạp. Vì vậy trong thực tế với một kết cấu đã chọn, ta có thể tiến hnh tính toán gần đúng để xác định các đặc trng của dao động nhiệt độ mặt trong v dòng nhiệt truyền qua kết cấu, từ đó có thể phân tích v điều chỉnh thích hợp. V. các Giải pháp cách nhiệt mùa nóng Bi giảng Phần Nhiệt - Chơng iII: Truyền nhiệt dao động - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh Trang 8/8 Hết chơng III . động thnh phần: Bi giảng Phần Nhiệt - Chơng iII: Truyền nhiệt dao động - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh Trang 3/ 8 Dao động nhiệt độ tổng có thể biểu diễn qua các đại lợng sau: x Nhiệt độ tổng. Bi giảng Phần Nhiệt - Chơng iII: Truyền nhiệt dao động - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh Trang 1/8 Chơng Iii Truyền nhiệt dao động - t.kế cách nhiệt kết cấu mùa nóng I định cao v độ ổn định nhiệt của kết cấu phụ thuộc vo: Bi giảng Phần Nhiệt - Chơng iII: Truyền nhiệt dao động - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh Trang 5/8 - Các chỉ tiêu nhiệt lý của vật liệu