一級建筑師建筑物理與設備:傳熱的基本方式
傳熱的基本方式
一、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位置有關。
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位置。
二、導熱
1.傅立葉定律
均質(zhì)材料物體內(nèi)各點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.材料的導熱系數(shù)λ
導熱系數(shù)是表征材料導熱能力大小的物理量,單位為W/(m?K)。
它的物理意義是,當材料層厚度為lm,材料層兩表面的溫差為1K時,在單位時間內(nèi)通過l┫截面積的導熱量。
各種材料導熱系數(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
三、輻射
凡是溫度高于絕對零度(0K)的物體都發(fā)射輻射能。
1.物體對外來輻射的反射、吸收和透射。
?、欧瓷湎禂?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。
?、峭干湎禂?shù)τh:被透射的輻射能Iτ與入射輻射能I0的比值。
2.白體、黑體和完全透熱體
?、虐左w(絕對白體):能將外來輻射全部反射的物體,rh=1.
?、坪隗w(絕對黑體):能將外來輻射全部吸收的物體ρh=1.
?、峭耆笩狍w:能將外來輻射全部透過的物體,τh=1.
3.物體表面的輻射本領
?、湃椛淞(輻射本領,全輻射本領):在單位時間內(nèi)、從單位表面積上以波長0~∞的全波段向半球空間輻射的總能量,單位:W/┫.
?、茊紊椛淞λ(單色輻射本領):在單位時間內(nèi)、從單位表面積向半球空間輻射出的某一波長的能量,單位:W/┫?μm.
⑶灰體:物體在每一波長下的單色輻射力與同溫度、同波長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)射某些波長的輻射能量。
?、珊诙圈?輻射率):灰體的輻射本領Eλ與同溫度下黑體的輻射本領Eλ,b的比值。
4.對流
由于引起流體流動的動力不同,對流的類型可分為:
1.自由對流:由溫度差形成的對流。
2.受迫對流:由外力作用形成的對流。
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、透射率與外來輻射的波長、材料的顏色、材性、材料的光滑和平整程度有關。
材料表面對外來輻射的反射、吸收和透射能力與外來輻射的波長有密切的關系。
物體對不同波長的外來輻射的反射能力不同,對短波輻射,顏色起主導作用;對長波輻射,材性(導體還是非導體)起主導作用。
常溫下,一般材料對輻射的吸收系數(shù)可取其黑度值,而對來自太陽的輻射,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,其透射率與外來輻射的波長有密切的關系。
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