建筑物理考试复习资料(自己整理)
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一、传热的基本方式
0.按正常比例散热:指的是对流换热约占总散热量的25-30,辐射散热约为45-50,呼吸和无感觉蒸发散热约占 25-30,处于舒适状况的热平衡,可称之为“正常热平衡”。
1.传热的特点:传热发生在有温度差的地方,并且总是自发地由高温处向低温处传递。
3.导热:定义:指温度不同的物体直接接触时,靠物质微观粒子(分子、原子、自由电子等)的热运动引起的热能转移现象。导热可在固体、液体、和气体中发生,但只有在密实的固体中才存在单纯的导热过程。
4.对流:定义:对流只发生在流体中,是因温度不同的各部分流体之间发生相对运动,互相掺合而传递热能的。促使流体产生对流的原因:1.本来温度相同的流体,因其中某一部分受热(或冷却)而产生温度差,形成对流运动,称为“自然对流”.2. 因受外力作用(如风吹、泵压等)迫使流体产生对流,称为“受迫对流”。工程上遇到的一般是流体流过一个固体壁面时发生的热量交换过程,称为“对流换热”。单纯的对流换热不存在,总伴随有导热发生。
5.辐射:定义:辐射指依靠物体表面向外发射热射线(能产生显著效应的电磁波)来传递能量的现象。自然界中凡温度高于绝对零度(0K )的物体,都能发射辐射热,同时,也不断吸收其它物体投射来的辐射热。特点:辐射换热时有能量转化:热能--辐射能--热能。参与换热的物体无须接触。
6.温度场:热量传递的动力是温度差,研究传热时必须知道物体的温度分布。对某一物体或某一空间来说,某一瞬时,物体内各点的温度总计叫温度场。物体内各点温度不随时间变化,称为稳定温度场;反之,则为不稳定温度场。
二、围护结构的传热过程
1.平壁导热:定义:指通过围护结构材料传热。
2.经过单层平壁导热:单位时间内通过单位面积的热流量,称为热流强度。热阻:导热过程的阻力。为导热体两侧温差与热流密度之比。在同样温差条件下,热阻越大,通过材料层的热量越少;增加热阻的方法:加大平壁厚度或选用导热系数小的材料。
4.对流换热:体与温度不同的物体表面接触时,对流和导热联合起作用的传热。对流换热系数:物理意义是:当流体与固体表面之间的温度差为1K 时, 1m*1m 壁面面积在每秒所能传递的热量。
5.辐射换热:本质:物体表面向外辐射出的电磁波在空间传播;电磁波的波长可从10-6M 到数公里;不同波长的电磁波落到物体上可产生各种不同的效应.特点:(1)辐射换热中伴随有能量形式的转化:一物体内能→电磁波→另一物体内能;(2)电磁波可在真空中传播,故辐射换热不需有任何中间介质,也不需冷热物体直接接触;(3)一切物体,不论温度高低都在不停地对外辐射电磁波,辐射换热是两物体互相辐射的结果。
三、湿空气的物理性质
1.水蒸气分压力:湿空气:指干空气与水蒸气的混合物。水蒸气的含量未达到限度的湿空气,叫未饱和湿空气;达到限度时则叫饱和湿空气。饱和蒸汽压(或最大水蒸气分压力):处于饱和状态的湿空气中水蒸气所呈现的压力。标准大气压下,饱和蒸汽压随温度的升高而增大。
2.空气湿度:湿度:空气的干湿程度。绝对湿度:每立方米空气中所含水蒸气的重量。绝对湿度一般用f 表示;饱和空气的绝对湿度用饱和蒸气量 fmax 表示。相对湿度:一定温度和大气压下,
湿空气的绝对湿度与同温同压下的饱和蒸气量的百分比。表示为 e/E.100%
3.露点温度:(设不人为地增加或减少空气含湿量,而只用干法加热或降温空气) 某一状态的空
气,在含湿量不变的情况下,冷却到它的相对湿度时所对应的温度,称为该状态下空气
的露点温度,用 tc 表示。
四、稳定传热
1.平壁的稳定传热:传热过程:室内、外热环境通过围护结构而进行的热量交换过程,包含导热、对流及辐射方式的换热,是一种复杂的换热过程稳定传热过程:温度场不随时间而变的传热过程。c a 00100=ϕ
2.平壁总传热系数0K : )11(10e
i a d a K ++=∑λ 物理意义:当C t t e i 01=-时,在单位时间内通过平壁单位表面积的传热量,单位 3.平壁的总传热阻0R : e
i a d a K R 111100++==∑ 物理意义:表示热量从平壁一侧空间传到另一侧空间时所受到的总阻力。单位:W K m •2
4.平壁内、外表面及壁体内各层温度的计算:
5.组合材料层热阻:⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅+++=III III II II I I III II I R F R F R F F F F R
6.提高空气间层的热阻,首先要设法减少辐射传热量。减少辐射换热量,最有效的是在间层壁面吐贴辐射系数小的反射材料,目前采用的主要是铝箔。
五、建筑保温
2.建筑保温综合处理的基本原则:1.充分利用太阳能.2.防止冷风的不利影响.
3.选择合理的建筑体型、朝向.
4.使房间具有良好的热特性与合理的供热系统.
5.窗的设置和保温,增加窗的层数,改善窗框和玻璃的传热性能.
6.热桥处理
3.对外围护结构的保温要求:围护结构对室内气候的影响,主要是通过内表面温度体现的。内表面温度过低,不仅影响人体健康,还会出现表面结露,严重影响卫生,加重结构潮湿状况,降低结
构耐久性。稳定传热条件下,内表面温度仅决定于室内外温度和围护结构的总热阻
, 越大则内表温度越高。就大量性工业和民用建筑,控制围护结构内表面温度不低于室内露点温度,以保证内表面不致结露是起码的要求。
4.低限热阻的确定:低限热阻是一种技术标准,其确定方法应由国家规范来规定。现 按下式确定: : 冬季室内计算温度。民用建筑或其它以满足人体生理卫生需要为主的房屋,按卫生标
准取值;工业厂房或有特殊要求的房间,按相应规范取值。
: 冬季室外计算温度。为使同类采用不同热稳定性围护结构的房间的室内气候状况接近一致,不同结构应采用不同的室外计算温度。
:考虑外表面位置的修正系数。由于计算低限热阻公式中统一取当地的室外气温的计算值,这对外墙、屋顶等直接接触大气的围护结构来说符合实际,但对那些不直接接触室外空气的结构来说则需要修正。如:顶棚的上部是闷顶空间,其温度比室外气温要高一些
:
允许温差。见表9-2。使用质量要求较高的房间,小一些。相同的室内外气候时,按较小的确定的大一些,即使用质量要求越高,围护结构应有更大的保温能力。
5.经济热阻:是指围护结构的建造费与采暖费之和达到最小值时的总热阻值。按最小传热阻,节省建造费但增加采暖费;无限增加热阻,节省采暖费但浪费建造费,存在最佳经济热阻。
6.导热系数:在稳定传热条件下,当材料层单位厚度内的温差为1°C 时,在1小时内通过 1m2 表面积的热量;影响导热系数的因素很多,如密实性,内部孔隙的大小、数量、形状,材料的湿度,材料骨架部分(固体部分)的化学性质,以及工作温度等。常温下,影响最大的因素是容重和湿度。1.容重对导热系数的影响:容重:单位体积材料的重量。导热系数随孔隙率增加而减小,即容重越小,导热系数也越小.但容重小到一定程度后,再加大孔隙率,则导热系数不仅不再降低,K
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