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 t_{1 ­}, 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= q_м=

 

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;

t_х, переменная температура в слое, от t_х=t₃ до t_х=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.