ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ ПАНЕЛЬНОЛУЧИСТОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
Особенности лучисто-конвективного теплообмена в помещении при панельно — лучистом охлаждении
При использовании ПЛО в помещении интенсифицируется лучистый теплообмен, играющий существенную роль в формировании холодопроизводительности панелей. Это требует рассмотрения системы лучистоконвективного теплообмена в охлаждаемом помещении. В полной постановке задачи система должна включать достаточно большое число уравнений баланса тепла на поверхностях ограждений. Решение такой системы возможно только с помощью компьютера и затруднительно для практического использования при проектировании систем. К тому же специфика условий теплообмена в помещении в ТП состоит в отсутствии развитых холодных поверхностей наружных ограждений, в результате, температуры поверхностей в помещениях оказываются достаточно близкими. Это позволяет упростить постановку задачи лучистоконвективного теплообмена и перейти от полной системы уравнений теплообмена в помещении к ограниченной системе.
Рассмотрим упрощенное решение системы лучисто-конвективного теплообмена в помещении с ПЛО. В решении приняты следующие допущения:
1. Все поверхности ограждений в помещении объединены в три изотермические поверхности (рис.2.1):
- охлаждающая поверхность с заданной температурой // и произвольной или заданной площадью F/;
- поверхность ограждений рабочей зоны, включающая пол и прилегающие стены высотой 2 м и имеющая температуру t3 и площадь F3;
- поверхность остальных ограждений с температурой Ь и площадью F2.
2. Температура воздуха одинакова во всем объеме помещения.
3. Лучистая составляющая теплопоступлений в помещение от внутренних источников равномерно распределена по поверхностям ограждений пропорционально их площади.
4. Охлаждающая поверхность может иметь произвольное расположение, в том числе и в пределах рабочей зоны.
|
Рис. 2.1. К постановке задачи расчета лучисто-конвективного теплообмена в помещении при панельно-лучистом охлаждении |
5. Помещение окружено другими помещениями с таким же температурным режимом, при этом отсутствует теплообмен с окружающей средой. Такое допущение оправдано для теплого периода года, когда в помещении отсутствуют теплопотери через наружные ограждения.
|
2 С2,Ц) |
|
|
рабочая зона 3 (t3,F3) |
2м ............... I |
|
2(t2,F2) |
Система уравнений лучисто-конвективного теплообмена при двух неизвестных: температуре поверхности рабочей зоны t3 и температуре поверхности остальных (нейтральных) ограждений t2 включает два уравнения:
1. Уравнение баланса конвективного тепла в помещении:
F ' ак2 '(.h ~ К ) ■*" 1*3 ’ акЗ ' Сз — К ) Qk Qnic = 0 (2*1)
2. Уравнение баланса тепла на поверхности 3:
акЪ '(1з 'алЗ 'Сз — О = F’j - qA +Q[JJJ '<Рі-з (2-2)
В уравнениях 2.1 и 2.2 принято:
- ал- коэффициенты конвективного и лучистого теплообмена на поверхностях, Вт/(м2°С)
- F - площадь поверхности ограждения, м2;
- te - температура воздуха помещения, °С;
- Qk - конвективный тепловой поток, поступающий в помещение, Вт;
- q»- плотность лучистого теплового потока, поступающего в помещение, Вт/м2;
- Qim и Quic лучистая и конвективная составляющие теплового потока, поступающего от охлаждающей поверхности, Вт;
- cpi-з - коэффициент облученности с охлаждающей поверхности на поверхности рабочей зоны, определяемый по табл. 2.1.
|
|
Коэффициент конвективного теплообмена рассчитывается по формуле:
(2.3)
где:
t - температура поверхности, °С;
|
3 |
А г коэффициент, зависящий от положения охлаждающей поверхности, принимаемый равным: 1.16- для пола; 1.66- для стен; 2.16- для потолка. Коэффициент лучистого теплообмена определяют по формуле:
(2.4)
где:
(рз-2~ коэффициент облученности поверхности 2 поверхностью 3;
Ь - корректирующий коэффициент, равный 1.05 для принятого диапазона температуры в помещении.
о
|
|
Плотность лучистого теплового потока, Вт/м, равна
(2.5)
где:
Qjr лучистая составляющая тепловой нагрузки на помещение, Вт.
Таблица 2.1. Базовые коэффициенты облученности двух параллельных и двух перпендикулярных поверхностей
|
Схемы и графики |
Угловые коэффициенты
|
|
|
Для <р = 90е |
|
1 1 1 ї Т xarctg — + yarctg-------- Jx + у arctg х у |
|
+ |
|
9п = —' лх |
|
Vх 2 + у2 |
|
1 11п(1 + х2)(1 + т2) , ^21п *2(1 + *2+/) [ |
|
1 + х +у 4 (1 + х)(х+у) +£.ыу^х2У1 } 4 (1 +у’)(х2+у2) 1 |
|
1 1 . ,, 2ч х, 1 + д:2 і arctg —I - —— 1п(1 + х )--1п----- — J; х 4х 4 х |
|
1 кл. |
|
п |
|
у—>00 |
|
1 (1 + JC2 )(1 + у2) п 2 У — In-------------------- Y—~- + Wl + х arctg—=2=. л/1 |
|
■ + |
|
<Рп =- |
|
l + x^+y1 VI + х‘ - у • arctgy - х ■ arctgx ] |
|
лху |
|
+ XtJ 1 + у2 arctg Х |
|
/У//Н///, |
|
|
|
“О |
|
л/ї |
|
+ У |
|
ЛІ1 + У2 -1 _Jl + x2 -1 llffi 9l2 - .. 1ІШ^12 — |
|
у-У 00 |
|
b a x = ~, y = — с с |
|
і /У//. F, - Ш ///'// / //К |
|
Таблица 2.2. Коэффициенты облученности сложно расположенных поверхностей |
|
Значение коэффициента облученности |
|
Расположение поверхностей |
|
а) |
|
^1-2 ~ гр ’ (1+3)-(2+4) ‘ + Сг ) 1—4 ' Т Ф3—2 * Р ] 2г1 |
|
/Г х I / г - Г |
|
W |
|
'•-2 |
|
I |
|
W///A |
|
а) |
|
|
|
Ф-2 ~ j-. ' (1+3)—(2+4) ' С^1 + P ) Ф3-(2+4) ' Р Л ~ Ф(1+3)—4 ' C^l + Cl ) + $>3_4 • 7^3 ] |
|
3,/ 1 |
|
|
|
^1-2 — о тр ’ kl+3)-(2+4) ' (^1 +^3) Ф1—4 '-С ^3-2 ' -^3 ] 2г1 |
|
а) |
|
|
|
Решение системы уравнений (2.1) и (2.2) относительно неизвестной температуры рабочей зоны имеет вид: |
|
Клъ |
|
F 'Ял + Qw, '<Р-ъ гг '(Qk + Qm<) ____________________ У2_______________ ( + ^)-К1+К3 к/3 |
|
,°С |
|
(2.6) |
|
—' |
|
Решение системы уравнений (2.1) и (2.2) относительно неизвестной температуры поверхности остальных ограждений: |
|
, - п+£ь, - Б.., „ 2 ff ' 0 ІҐ 2 IT J. iv «з A <) |
|
(2.7) |
|
, °С |
|
В формулах (2.6) и (2.7) принято дополнительно: Вт |
|
(2.8) |
|
K = F-as, |
|
°С ’ |
Quk =F - «сі 'Сі -(в)>Вт, (2.10)
С/7Л =F -5.15-0, -0 -^,-3 ^2(2.11) Решение системы в виде уравнений (2.6) и (2.7) неоднозначно, т. к. формулы включают значения величин Qn, представляющих собой функцию от температур Ь и t3 . Поэтому решение осуществляется с помощью итераций.
