Формулировка задания и исходные данные для расчета
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к расчетно-графической работе по дисциплине
«Физика среды и ограждающих конструкций»
для студентов, обучающихся по направлению подготовки
08.03.01. – Строительство, профили:
«Промышленное и гражданское строительство»,
«Городское строительство и хозяйство»
«Теплогазоснабжение и вентиляция»
Ставрополь, 2014
Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине «Физика среды и ограждающих конструкций» содержат краткие теоретические сведения, формулировку заданий и подробную методику расчета основных характеристик различных видов теплопередачи в ограждающих конструкциях зданий и сооружений, а также рекомендуемую литературу. Предназначены для студентов, обучающихся по направлению подготовки 08.03.01. – Строительство.
.
Составители: д.т.н., доцент Стоянов Н.И., к.ф-м.н., доцент Хащенко А.А.
Рецензент: к.т.н., доцент Воронин А.И.
РАЗДЕЛ 1. РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ.
Формулировка задания и исходные данные для расчета
Боковая плоская стенка топочной камеры выполнена из четырех слоев. Первый слой из шамотного кирпича (толщина слоя d1), второй - из огнеупорной изоляции диатомит (толщина слоя d2), третий - основной изоляционный слой - шлаковые плиты (толщина слоя d3), четвертый - защитная штукатурка (толщина слоя d4).
1. Определить требуемую толщину основного слоя изоляции (d3=?), при заданной температуре на внутренней поверхности стенки t1, на наружной поверхности стенки t5 и тепловом потоке через стенку q.
2. Построить график изменения температуры в этом слое изоляции.
Таблица 1 – Исходные данные
| №№ п/п | Размеры стены, мм | q0, Вт/м2 | №№ п/п | t1, °С | t5, °С | qм, Вт/м2 | ||
| d1 | d2 | d4 | ||||||
Общие исходные данные: l1=0,81(1+0,0008t), l2=0,13 Вт/(м К), l3=0,046(1+0,0048t), l4=0,38 Вт/(м К)
1.2. Последовательность выполнения задания
| Рисунок 1 - Эскиз боковой стенки топочной камеры |
d1= l1=
d2= l2=
d3= l3=
d4= l4=
t1= t5=
q0= qм=
Удельный тепловой поток через многослойную плоскую стенку определяется выражением:
,
откуда
и требуемое значение толщины изоляционного слоя:
.
Термическое сопротивление отдельных слоев стенки топки равны:
Коэффициенты теплопроводности 1-го и 3-го слоя определяют по средней температуре в данном слое равной:
Температуры t2, t3, и t4 определяют из уравнений:
где - l10 и b1 - коэффициенты в уравнении переменного коэффициента теплопроводности 1-го слоя.
Найденное значение толщины слоя изоляции d3 округляют до ближайшего большего значения, кратного 0,01 м.
График изменения температуры в слое изоляции d3 (Рис. 2) строится по уравнению
,
,
где х, текущая координата в слое от
х=0 до х=d3, м;
tх, переменная температура в слое, от tх=t3 до tх=t4;
Рисунок 2 – График изменения температуры
l30 и b3 - коэффициенты в уравнении переменного коэффициента теплопроводности изоляционного слоя:
t3 - температура на наружной поверхностислоя со стороны входа
потока тепла q0, °С.