2014一級(jí)建筑師建筑物理與設(shè)備:傳熱的基本方式
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傳熱的基本方式:導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射
?、鍖?dǎo)熱(熱傳導(dǎo))
1.傅立葉定律
均質(zhì)材料物體內(nèi)各點(diǎn)的熱流密度與溫度梯度成正比。熱量傳遞的方向(由高溫向低溫)和溫度梯度的方向(由低溫向高溫)相反。
2.材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ
導(dǎo)熱系數(shù)是表征材料導(dǎo)熱能力大小的物理量,單位為W/(m?K)。它的物理意義是,當(dāng)材料層厚度為lm,材料層兩表面的溫差為1K時(shí),在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)lm2截面積的導(dǎo)熱量。
各種材料導(dǎo)熱系數(shù)的大致范圍是:
|
建筑材料和絕熱材料 |
0.025~3 |
液體 |
0.07~0.7 |
|
氣體 |
0.006~0.6 |
金屬 |
2.2~420 |
㈡對(duì)流
由于引起流體流動(dòng)的動(dòng)力不同,對(duì)流的類型可分為:
1.自由對(duì)流:由溫度差形成的對(duì)流。
2.受迫對(duì)流:由外力作用形成的對(duì)流。受迫對(duì)流在傳遞熱量的強(qiáng)度方面要大于自由對(duì)流。
㈢輻射
凡是溫度高于絕對(duì)零度(0K)的物體都發(fā)射輻射能。
1.物體對(duì)外來(lái)輻射的反射、吸收和透射(見(jiàn)圖l4―2)。
⑴反射系數(shù)rh:被反射的輻射能Ir與入射輻射能I0的比值。
⑵吸收系數(shù)ρh:被吸收的輻射能Iα與入射輻射能I0的比值。
⑶透射系數(shù)τh:被透射的輻射能Iτ與入射輻射能I0的比值。
rh+ρh+τh=1
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2.白體、黑體和完全透熱體
?、虐左w(絕對(duì)白體):能將外來(lái)輻射全部反射的物體,rh=1。
⑵黑體(絕對(duì)黑體):能將外來(lái)輻射全部吸收的物體ρh=1。
⑶完全透熱體:能將外來(lái)輻射全部透過(guò)的物體,τh=1。
3.物體表面的輻射本領(lǐng)
?、湃椛淞(輻射本領(lǐng),全輻射本領(lǐng)):在單位時(shí)間內(nèi)、從單位表面積上以波長(zhǎng)0~∞的全波段向半球空間輻射的總能量,單位:W/m2。
?、茊紊椛淞λ(單色輻射本領(lǐng)):在單位時(shí)間內(nèi)、從單位表面積向半球空間輻射出的某一波長(zhǎng)的能量,單位:W/m2?μm。
?、腔殷w:物體在每一波長(zhǎng)下的單色輻射力與同溫度、同波長(zhǎng)下黑體的單色輻射力的比值為一常數(shù)。
一般建筑材料均可看作為灰體。
?、确腔殷w(選擇性輻射體):物體的單色輻射力與黑體、灰體截然不同,有的只能發(fā)射某些波長(zhǎng)的輻射能量。
?、珊诙圈?輻射率):灰體的輻射本領(lǐng)Eλ與同溫度下黑體的輻射本領(lǐng)Eλ,b的比值。
4.輻射本領(lǐng)的計(jì)算(斯蒂芬一波爾茲曼定律)
5.影響材料吸收率、反射率、透射率的因素
材料吸收率、反射率、透射率與外來(lái)輻射的波長(zhǎng)、材料的顏色、材性、材料的光滑和平整程度有關(guān)。
材料表面對(duì)外來(lái)輻射的反射、吸收和透射能力與外來(lái)輻射的波長(zhǎng)有密切的關(guān)系。根據(jù)克希荷夫定律,在給定表面溫度下,表面的輻射率(黑度)與該表面對(duì)來(lái)自同溫度的投射輻射的吸收系數(shù)在數(shù)值上相等。
物體對(duì)不同波長(zhǎng)的外來(lái)輻射的反射能力不同,對(duì)短波輻射,顏色起主導(dǎo)作用;對(duì)長(zhǎng)波輻射,材性(導(dǎo)體還是非導(dǎo)體)起主導(dǎo)作用。例如,在陽(yáng)光下,黑色物體與白色物體的反射能力相差很大,白色反射能力強(qiáng);而在室內(nèi),黑、白物體表面的反射能力相差極小。
常溫下,一般材料對(duì)輻射的吸收系數(shù)可取其黑度值,而對(duì)來(lái)自太陽(yáng)的輻射,材料的吸收系數(shù)并不等于物體表面的黑度。
玻璃作為建筑常用的材料屬于選擇性輻射體,其透射率與外來(lái)輻射的波長(zhǎng)有密切的關(guān)系。易于透過(guò)短波而不易透過(guò)長(zhǎng)波的玻璃建筑具有溫室效應(yīng)。
6.輻射換熱
兩表面間的輻射換熱量主要與表面的溫度、表面發(fā)射和吸收輻射的能力、表面的幾何尺寸與相對(duì)位置有關(guān)。
輻射換熱系數(shù)αr取決于表面的溫度、表面發(fā)射和吸收輻射的能力、表面的幾何尺寸與相對(duì)位置。
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