Тепломассообмен

Теоретические положения современной теории тепломассообмена были сформулированы еще много лет назад Ломоносовым и Ползуновым.

Тепломассообмен в зданиях и сооружениях

Вопросы теплообмена в зданиях, в помещениях с постоянным или временным пребыванием людей очень важны, поскольку напрямую связаны с микроклиматом и комфортом. Движущей силой тепломассообмена будет являться разница температур между внутренним и наружным воздухом, более и менее нагретой средой.

В связи с этим необходимо разобраться в следующих понятиях:

• энергия — это основное рассматриваемое в тепломассообмене понятие, это количественная мера движения. измеряемая в джоулях. Она делится на внешнюю (количественная мера, зависящая от системы координат) и внутреннюю (количественная мера движений, измеряемая внутри тела),
• температура в данном случае — это статический параметр, который может применяться для систем, состоящих из большого, но конечного числа частиц, пропорциональной средней кинетической энергии частиц, находящихся в хаотическом движении. Энергия зависит от температуры;
• теплота — это форма энергообмена, при которой энергия передается за счет разницы в температуре;
• тепловое излучение, которое понимается как процесс распространения энергии путем электромагнитных волн, и подразумевает двойное превращение энергии (из тепловой в лучистую, а затем из лучистой а тепловую.

Рисунок 1. Основные понятия тепломассообмена. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Перенос энергии, массы или заряда может осуществляться за счет макроскопического переноса субстанции или микроскопического переноса субстанции, при этом под субстанцией понимается совокупность частиц и элементов, к которым могут быть применимы законы сохранения. Примером микроскопического переноса является теплопроводность. Примером макроскопического переноса называется конвекция, при которой теплота некоторого объем жидкости или газа из одной области с одной температурой переносится при перемещении этого объема в другую область. Конвекция может быть свободной, вынужденной или естественной.

Также стоит подробнее остановится на категории теплопередача, которая понимается как процесс переноса теплоты между теплоносителями через разделяющую их стену. Под температурным полем понимается совокупность значений температур во всех точках пространства, которое изучается. Температурное поле может быть стационарным или нестационарным, одномерным, двухмерным и трехмерным.

Основные положения тепломассообмена

Рассматривая вопросы создания комфортных и оптимальных гигиенический условий в помещении конструкции и материалы оцениваются с точки зрения теплопроводности. К примеру, в самом простом из вариантов рассматривается однослойная плоская стена, для которой заданы температуры на наружной и внутренней поверхностях. В рассматриваемом случае стена из однородного заданного материала работает как решето, пропуская определённый тепловой потом и можно вычислить, чем равен общий поток через заданную площадь и количество теплоты за промежуток времени. Задача может усложниться за счет оценки многослойных конструкций. В таком случае температура в пределах каждого слоя также будет изменяться линейно, но целом температурное поле будет показано как ломанная линия.

Рисунок 2. Теплообмен в однослойной конструкции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Опираясь на теорию тепломассообмена могут решаться также следующие задачи:

• теплопроводность через однослойную конструкцию, стену или перекрытие;
• теплопроводность через многослойную конструкцию;
• уравнение конвективного теплообмена;
• стационарная теплопередача через оребренную стенку;
• теплопоступления в помещение;
• расчет теплопотерь.

Основные положения тепломассообмена используются в проектировании для расчет ограждающих конструкций и выбора оптимальных решений, позволяющих создать комфортный микроклимат внутри помещений, избегая огромных теплопотерь. Эта тема заиграла новыми краска в ракурсе устойчивого развития, точные расчеты позволяют выбрать оптимальные решения, которые сократят потери энергии и позволять зданию работать более эффективно.