Контрольная работа по "Теплотехнике"

Задача 1.1

 

Задание. С целью эффективного устройства теплоизоляции ограждающих конструкций зданий (сооружений), оценки и устранения возможных неплотностей в местах (узлах) соединений несущих конструкций необходимо определить сопротивление теплопередаче стены (покрытия).

На рис. 1 изображена наружная стеновая панель жилого дома серии 1605AM.

Рис. 1. Наружная стеновая панель дома. 1 — внутренний фактурный слой; 2 — цементный фибролит; 3 — минераловатные плиты; 4 — наружный фактурный слой

Решение.

Принимаем значение коэффициента теплоотдачи в соответствии со СНиП строительная теплотехника.

 

Внутренний фактурный слой для(0,08)  железобетона 1,63 :

 

Цементный фибролит 0,15 :

 

Минераловатные плиты 0,07 :

 

Наружный фактурный слой 1,63 :

 

Сопротивление теплоотдаче :

 

Суммарное сопротивление составляет :

R=

R=1,518

  Полученное сопротивление  теплопередаче панели относится  к сечению по утеплителю, но  в панели имеются железобетонные  ребра, соединяющие фактурные слои  и обрамляющие панели по контуру. Эти ребра имеют толщину 30—40 мм. По этим ребрам сопротивление теплопередаче панели составит :

 

 

Коэффициент теплопередачи в сечении по утеплителю:

 

 

           В панели площадь ребер составляет 6,5 % от полной площади панели. Средний коэффициент теплоотдачи панели определяется:

 

          Таким образом с учетом ребристой поверхности коэффициент теплопередачи повысился. Среднее сопротивление теплопередачи:

 

Что составляет понижение сопротивления на ………… %..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 1.2

 

Задание. С целью комплексного исследования тепло массопереноса необходимо определить теплоизоляцию чердачного перекрытия над административным зданием. Перекрытие  состоит из железобетонной плиты толщиной 100 мм, утепляющего слоя керамзита и известково-песчаной стяжки толщиной 25 мм. Определить толщину слоя керамзита, чтобы перекрытие имело сопротивление теплопередаче

Решение.

           Определяем сопротивление теплопередачи перекрытия без слоя керамзита. При коэффициенте теплопроводности железобетона 1,63 и стяжки 0,81. Из СНиП

 

           Определяем термическое сопротивление  слоя керамзитной засыпки . Принимаем для керамзита плотность 500определяем коэффициент теплопроводности

 

           Определяем необходимую толщину  засыпки:

=0,8270,209=0,16873 м

           Принимаем слой керамзита 17 см. Находим  коэффициент теплопередачи перекрытия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 1.3

Задание. С целью установления наиболее эффективных методов теплоизоляции определить термическое сопротивление бетонного пустотелого камня (рис. 2), пустоты которого заполнены уплотненной минеральной ватой.  Высота камня 200 мм. Примем для бетона λ=1.163; для уплотненной минеральной ваты λ=0,093.

Рис.2 Расчетная схема пустотелого камня

Решение.

1. Разрезаем камень на  участки I, II, III плоскостями параллельными направлению теплового потока и определяем термическое сопротивления и площади каждого участка.

Участок I, III:

 

 

           Участок II:

 

 

           Определяем среднее термическое  сопротивление для данного варианта  расчета:

 

           2. Разрезаем камень плоскостями перпендикулярными направлению теплового потока.

Определяем термическое сопротивление 1 и 3 слоя.

 

            Слой 2 не однороден, поэтому определяем  средний коэффициент теплопроводности  для данного слоя.

 

           Тогда термическое сопротивление второго слоя составит:

 

 

           В результате расчетов разница достаточно велика , истенное значение термического сопротивления определяется формулой:

 

           Погрешность по предложенному  методу будет тем больше , чем больше материалов. Точное решение может быть получено только на основании расчета температурного поля.

 

Задача 1.4

Задание. Определить сопротивление теплопередаче стены комбинированной кладки, сложенной из силикатного кирпича на цементном растворе и с заполнением легким бетоном (рис.4).

Рис. 4.  Вертикальный разрез кирпичной стены комбинированной кладки.

Решение.

Для расчета используем значения коэффициентов теплопроводности материалов стены рис.4:

кладка из силикатного кирпича на цементном растворе = 0,58

легкий бетон объемного веса 800 г/м3                              = 0,29

внутренняя штукатурка теплым растворов                        = 0,7

наружная штукатурка сложным раствором                   = 0,87

 

 

Однородность материала стены нарушена как в параллельном, так и в перпендикулярном тепловому потоку направлении, следовательно, расчет необходимо произвести дважды.

1. Разобьем кладку плоскостями параллельными  направлению теплового потока на два участка I и II.

Участок I. Сплошная кирпичная кладка с наружной и внутренней штукатуркой. Термическое сопротивление этого участка.

 

 

 

 

Определяем общее сопротивление стены:

 

2. Расчет перпендикулярно  тепловому потоку. Плоскостями, перпендикулярными  тепловому потоку, разрезаем стенку  на 5 слоев.

Слой 1. Внутренняя штукатурка:

 

Слой 2 и 4. Кирпичные стенки :

 

Слой 3. Легкий бетон с перевязывающими рядами кирпичной кладки. Предварительно по формуле определяем средний коэффициент теплопроводности материалов слоя:

 

 

 

 

Слой 5. Наружная штукатурка:

 

Термическое сопротивление стены:

 

Действительная величина термического сопротивления стены составляет :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 2.2

Задание. Определить температуру воздуха на чердаке над перекрытием, административного здания.

Перекрытие имеет коэффициент теплопередачи = 0,9. Кровля стальная по обрешетке из досок сечением 4Х10 см с промежутками между ними 10 см.

Решение.

Считая термическое сопротивление стали равным нулю, по формуле  +

          Определяем термическое сопротивление в сечении по стали:

 

 

 

Принимаем

Определяем термическое сопротивление по деревянной обрешетке:

 

 

 

Определяем термическое сопротивление кровли :

 

 

С учетом уклона площадь составляет:

 

          Принимаем под перекрытием принимаем в соответствии со СНиП для Курска. Воздухообмен чердака с наружным воздухом принимаем однократным за 1 час., тогда объем воздуха поступающего на чердак равен 36   плотность воздуха при температуре -24

Определяем количество воздуха по массе:

 

Определяем температуру воздуха на чердаке :

 

   

 

 

 

 

 

Задача 2.3

 

Задание. Рассчитать распределение температуры в наружной стеновой  панели, рассмотренной в 1.1.  Принять температуру внутреннего воздуха  = 18°С и наружного воздуха = —24° С. Так как температурный перепад в каждом слое ограждения пропорционален его термическому сопротивлению R, определить разность температур внутреннего и наружного воздуха.

 

Рис.5 Изменения температуры ( в в наружной стеновой панели

1. Внутренний фактурный слой
2. Фибролит
3. Минераловатные плиты
4. Наружный фактурный слой

 

Решение.

В соответствии с рекомендациями СНиП для «Курск».

 

 

1.Определяем суммарное термическое сопротивление стенки.

R=0.05+0.5+0.786+0.025+0.115+0.043=1.52

2.Определяем разницу температур  между наружным и внутренним  слоем воздуха.

 

Температурный период в каждом слое пропорционален его термическому сопротивлению:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          Строим график распределения  температуры в стенке: