建筑物理.ppt
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1、建筑物理,05 设备 王宁,内容,第一篇 建筑热工学 第二篇 建筑光学 第三篇 建筑声学,第一篇 建筑热工学,建筑热工学基本知识 建筑保温与防湿 建筑防热 建筑日照,back,1. 建筑热工学基本知识,教学目标:掌握热量传递的三种基本方式:导热、对流、辐射; 掌握平壁稳定传热的规律、传热过程、计算内部温度分布。 1.1围护结构传热的基本方式 热量的传递方式:导热、对流、辐射。 1.1.1导热 导热机理: 同一物体内各部分温度不同、或温度不同的物体直接接触时,材料内部发生的热量转移过程。 在固体、液体和气体中均存在导热现象。在建筑热工学中,遇到最多的是平壁的导热。 平壁的导热公式: ; ( ),
2、back,1.1.2对流 定义 对流是指依靠流体的宏观运动,把热量从一处传递到另一处的现象。工程上遇到的是流体流过一个固体壁面时发生的热量交换过程,称为表面换热或对流传热。 分类 对流按产生原因可分为:自然对流、受迫对流。 自然对流是指本来温度相同的流体或流体与相邻的固体表面,因其中某一部分受热或遇冷产生温差,形成对流运动而传递热能; 受迫对流是指因外力作用,如风力、水泵、风机等的扰动,迫使流体产生对流。 对流传热过程的计算公式(牛顿公式): 计算对流传热的面积热流量,也就是如何确定表面传热系数 的问题。表面传热系数常用经验公式进行计算。,1.1.3辐射 辐射机理 任何物体只要热力学温度高于0
3、K,表面就会不停的向四周发射电磁波,同时又不断的吸收其他物体投射来的电磁波。 辐射传热特点 辐射传热不需要物质间的相互接触,也不需要任何中间媒介。 辐射过程中伴随这能量的转换。 凡是温度高于绝对零度的一切物体,不论它们的温度高低都在不间断地向外辐射不同波长的电磁波。 辐射能的吸收、反射和透射 当物体表面受到辐射强度为Io的辐射时,其能量守恒定律有: 式中, 物体对辐射热的光谱反射比, ; 物体对辐射热的光谱吸收比, ; 物体对辐射热的光谱透射比, 。,1.2围护结构的稳定传热过程 1.2.1围护结构一维稳定传热的基本规律 稳定传热是最简单和最基本的传热过程,由于计算方便,建筑热工设计中常采用此
4、种模型进行估算。 (1)一维稳定传热假设: 如果围护结构的宽度和高度的尺寸比厚度大得多,则通过平壁的热量流动可认为只有沿厚度一个方向,这就是一维稳定传热。 (2)一维稳定传热的主要特征: 通过平壁的面界热流量q处处相同; 同一材质的平壁内部各界面间温度分布呈直线关系,即温度随距离的变化规律为直线。 (3)围护结构(多层平壁)的传热过程: 内表面吸热 多层平壁材料层的导热过程 外表面散热 (4)多层平壁稳定传热过程的计算公式:,(5)一维稳定传热时平壁内部的温度分布 壁体内表面的温度: 多层平壁任一层的内表面温度: 壁体外表面温度: 在稳定传热条件下,每一材料层内的温度分布是一直线,在多层平壁中
5、成一条连续的折线。材料层内的温度降落程度与各层的热阻成正比,材料层的热阻愈大,在该层内的温度降落愈大。,1.3周期性不稳定传热的基本规律 1.3.1周期性不稳定传热的基本特点 (1)温度波动过程延迟;其原因在于,材料层升温或降温,需要一定的时间供给或放出热量。 (2)温度波“衰减”;其原因是由于结构材料层的热惰性造成的。 1.3.2谐波作用下材料和围护结构的热特性指标 (1)材料的蓄热系数S 某一匀质半无限大壁体一侧受到谐波作用时,迎波面上受的面积热流量振幅Aq与该表面的温度振幅A之比,称为材料的蓄热系数。 (2)材料层的热惰性指标D 材料层的热惰性指标是表示材料层受到波动热的作用后,背波面上
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