Особенности лучисто-конвективного теплообмена в помещении при панельно — лучистом охлаждении

При использовании ПЛО в помещении интенсифицируется лучистый теплообмен, играющий существенную роль в формировании холодопроизводительности панелей. Это требует рассмотрения системы лучисто­конвективного теплообмена в охлаждаемом помещении. В полной постановке задачи система должна включать достаточно большое число уравнений баланса тепла на поверхностях ограждений. Решение такой системы возможно только с помощью компьютера и затруднительно для практического использования при проектировании систем. К тому же специфика условий теплообмена в помещении в ТП состоит в отсутствии развитых холодных поверхностей наружных ограждений, в результате, температуры поверхностей в помещениях оказываются достаточно близкими. Это позволяет упростить постановку задачи лучисто­конвективного теплообмена и перейти от полной системы уравнений теплообмена в помещении к ограниченной системе.

Рассмотрим упрощенное решение системы лучисто-конвективного теплообмена в помещении с ПЛО. В решении приняты следующие допущения:

1. Все поверхности ограждений в помещении объединены в три изотермические поверхности (рис.2.1):

— охлаждающая поверхность с заданной температурой // и произвольной или заданной площадью F/;

— поверхность ограждений рабочей зоны, включающая пол и прилегающие стены высотой 2 м и имеющая температуру t3 и площадь F3;

— поверхность остальных ограждений с температурой Ь и площадью F2.

2. Температура воздуха одинакова во всем объеме помещения.

3. Лучистая составляющая теплопоступлений в помещение от внутренних источников равномерно распределена по поверхностям ограждений пропорционально их площади.

4. Охлаждающая поверхность может иметь произвольное расположение, в том числе и в пределах рабочей зоны.

Рис. 2.1. К постановке задачи расчета лучисто-конвективного теплообмена в помещении при панельно-лучистом охлаждении

5. Помещение окружено другими помещениями с таким же температурным режимом, при этом отсутствует теплообмен с окружающей средой. Такое допущение оправдано для теплого периода года, когда в помещении отсутствуют теплопотери через наружные ограждения.

1 М)

2 С2,Ц)

рабочая зона

3 (t3,F3)

…………… I

2(t2,F2)

Система уравнений лучисто-конвективного теплообмена при двух неизвестных: температуре поверхности рабочей зоны t3 и температуре поверхности остальных (нейтральных) ограждений t2 включает два уравнения:

1. Уравнение баланса конвективного тепла в помещении:

F ‘ ак2 ‘(.h ~ К ) ■*" 1*3 ’ акЗ ‘ Сз — К ) Qk Qnic = 0 (2*1)

2. Уравнение баланса тепла на поверхности 3:

акЪ ‘(1з ‘алЗ ‘Сз — О = F’j — qA +Q[JJJ ‘<Рі-з (2-2)

В уравнениях 2.1 и 2.2 принято:

— ал- коэффициенты конвективного и лучистого теплообмена на поверхностях, Вт/(м2°С)

— F — площадь поверхности ограждения, м2;

— te — температура воздуха помещения, °С;

— Qk — конвективный тепловой поток, поступающий в помещение, Вт;

— q»- плотность лучистого теплового потока, поступающего в помещение, Вт/м2;

— Qim и Quic лучистая и конвективная составляющие теплового потока, поступающего от охлаждающей поверхности, Вт;

— cpi-з — коэффициент облученности с охлаждающей поверхности на поверхности рабочей зоны, определяемый по табл. 2.1.

Особенности лучисто-конвективного теплообмена в помещении при панельно - лучистом охлаждении

Коэффициент конвективного теплообмена рассчитывается по формуле:

(2.3)

где:

t — температура поверхности, °С;

Особенности лучисто-конвективного теплообмена в помещении при панельно - лучистом охлаждении

3

А г коэффициент, зависящий от положения охлаждающей поверхности, принимаемый равным: 1.16- для пола; 1.66- для стен; 2.16- для потолка. Коэффициент лучистого теплообмена определяют по формуле:

(2.4)

где:

(рз-2~ коэффициент облученности поверхности 2 поверхностью 3;

Ь — корректирующий коэффициент, равный 1.05 для принятого диапазона температуры в помещении.

о

Особенности лучисто-конвективного теплообмена в помещении при панельно - лучистом охлаждении

Плотность лучистого теплового потока, Вт/м, равна

(2.5)

где:

Qjr лучистая составляющая тепловой нагрузки на помещение, Вт.

Таблица 2.1. Базовые коэффициенты облученности двух параллельных и двух перпендикулярных поверхностей

Схемы и графики

Угловые коэффициенты

Особенности лучисто-конвективного теплообмена в помещении при панельно - лучистом охлаждении

Для <р = 90е

1 1 1 ї Т

xarctg — + yarctg——— Jx + у arctg

х у

+

9п = —’ лх

Vх 2 + у2

1 11п(1 + х2)(1 + т2) , ^21п *2(1 + *2+/) [

1 + х +у 4 (1 + х)(х+у)

+£.ыу^х2У1 }

4 (1 +у’)(х2+у2)

1

1 1 . ,, 2ч х, 1 + д:2 і

arctg —I — —— 1п(1 + х )—1п—— — J;

х 4х 4 х

1 кл.

п

у—>00

1 (1 + JC2 )(1 + у2) п 2 У

— In——————— Y—~- + Wl + х arctg—=2=.

л/1

■ +

<Рп =-

l + x^+y1 VI

+ х‘

— у • arctgy — х ■ arctgx ]

лху

+ XtJ 1 + у2 arctg Х

/У//Н///,

Особенности лучисто-конвективного теплообмена в помещении при панельно - лучистом охлаждении

“О

л/ї

+ У

ЛІ1 + У2 -1 _Jl + x2 -1

llffi 9l2 — .. 1ІШ^12 —

у-У 00

b a

x = ~, y = — с с

і

/У//. F, — Ш

///’// / //К

Таблица 2.2. Коэффициенты облученности сложно расположенных поверхностей

Значение коэффициента облученности

Расположение поверхностей

а)

^1-2 ~ гр ’ (1+3)-(2+4) ‘ + Сг ) 1—4 ‘ Т Ф3—2 * Р ]

2г1

/Г х I

/

г — Г

W

‘•-2

I

W///A

а)

Особенности лучисто-конвективного теплообмена в помещении при панельно - лучистом охлаждении

Ф-2 ~ j-. ‘ (1+3)—(2+4) ‘ С^1 + P ) Ф3-(2+4) ‘ Р

Л

~ Ф(1+3)—4 ‘ C^l + Cl ) + $>3_4 • 7^3 ]

3,/ 1

Особенности лучисто-конвективного теплообмена в помещении при панельно - лучистом охлаждении

^1-2 — о тр ’ kl+3)-(2+4) ‘ (^1 +^3) Ф1—4 ‘-С ^3-2 ‘ -^3 ]

2г1

а)

Особенности лучисто-конвективного теплообмена в помещении при панельно - лучистом охлаждении

Решение системы уравнений (2.1) и (2.2) относительно неизвестной температуры рабочей зоны имеет вид:

Клъ

F ‘Ял + Qw, ‘<Р-ъ гг ‘(Qk + Qm<)

____________________ У2_______________

( + ^)-К1+К3

к/3

,°С

(2.6)

—’

Решение системы уравнений (2.1) и (2.2) относительно неизвестной температуры поверхности остальных ограждений:

, — п+£ь, — Б.., „

2 ff ‘ 0 ІҐ 2 IT

J. iv «з A <)

(2.7)

, °С

В формулах (2.6) и (2.7) принято дополнительно:

Вт

(2.8)

K = F-as,

°С ’

(2-9)

Quk =F — «сі ‘Сі -(в)>Вт, (2.10)

С/7Л =F -5.15-0, -0 -^,-3 ^2(2.11) Решение системы в виде уравнений (2.6) и (2.7) неоднозначно, т. к. формулы включают значения величин Qn, представляющих собой функцию от температур Ь и t3 . Поэтому решение осуществляется с помощью итераций.

Posted in ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ ПАНЕЛЬНО­ЛУЧИСТОГО ОХЛАЖДЕНИЯ


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *