Радиационная температура это в строительстве

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — В.А. Яковенко

Текст научной работы на тему «Радиационная температура, ее определение и применение»

НАРОДНЫЙ КОМИССАРИАТ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ СССР

ГИГИЕНА И САНИТАРИЯ

Отв. редактор А. Я. КУЗНЕЦОВ, зам. отв. редактора А. Н. СЫСИН Члены редколлегии: Н. А. БАРАН, Ф. Е. БУДАГЯН, Н. П. КОМИССАРОВА, А. В. МОЛЬКОВ, Н. А. СЕМАШКО, 3. Б. СМЕЛЯНСКИЙ, Т. Я’. ТКАЧЕВ Отв. секретари: Р. М. БРЕЙНИНА, Ц. Д. ПИК

1945 10-й год издания jsfo g

Радиационная температура, ее определение

Из кафедры общей гигиены Военно-морской медицинской академии

Теплопотеря тела радиацией находится в зависимости от средней температуры поверхности окружающих предметов. Эта температура получила название радиационной. При изучении климата под радиационной температурой понимается средняя температура окружающего пространства: небосвода, облаков, почвы, песка, водной поверхности, скал, стен и т. д.

Для определения ее может служить шаровой термометр, впервые предложенный Айткеном (1) в 1887 г. Вторично этот инструмент был введен в практику Верноном (2). Шаровой термометр представляет собой медный полый шар с диаметром не менее 15 см; наружная его поверхность покрыта матовой черной краской. Внутрь этого шара через наружное отверстие вставлен психрометрический термометр (от психрометра Ассмана), закопченный резервуар которого должен находиться в центре шара. Желательно, чтобы шкала термометра была выше 50°, а деления не превышали 0,2°^-

Радиационная безопасность Радиационные поражения. Приборы радиационной разведки

На основании собственного опыта в качестве шаровых термометров мы предлагаем применять обыкновенные круглодонные колбы с диаметром не меньше 15 см; наружная поверхность таких колб закапчивается время от времени в коптящем пламени керосиновой лампы. Через горлышко колбы вставляется термометр с таким расчетом, чтобы зачерненный резервуар последнего находился в центре шарового вздутия колбы. Такой термометр легко укрепляется в шейке колбы посредством корковой или каучуковой пробки. По нашим наблюдениям стеклянная колба вполне может заменить медный шар, и показания такого стеклянного шарового термометра в условиях открытых мест практически не отличаются от показаний медного.

Кроме шаровых термометров, нашли применение цилиндрические [Vincent (3;].

Тепловое равновесие с окружающей средой в обычных шаровых термометрах устанавливается не раньше 15—25 минут.

Чтобы уменьшить эту тепловую инерцию, предложен цилиндрический термометр. Цилиндр изготовлен из тонкой меди (толщиной 0,002 дюйма). Его диаметр и длина—12,5 см; такой цилиндр имеет ту же площадь поверхности, что и шаровой термометр с диаметром

15 см, но объем его меньше объема шара на 10%. Наружная и внутренняя поверхности цилиндра зачернены. Психрометрический термометр укреплен в горловине цилиндра, а зачерненный резервуар термометра находится в его центре.

Внутри цилиндра помещается небольшой пропеллер, который можно приводить в движение посредством наружной ручки, что является приспособлением для перемешивания воздуха внутри цилиндра. Тепловое равновесие цилиндрического термометра благодаря этому устанавливается значительно быстрее шарового.

Как определить радиационную толщину?

По нашим наблюдениям цилиндрический термометр дает одинаковые показания с шаровым в тени; на открытых местах при действии прямых солнечных лучей его показания значительно расходятся с показаниями шарового термометра при равных условиях, поэтому рекомендуется на практике применять только шаровые термометры.

Шаровые термометры укрепляются в штативах и устанавливаются на желаемой высоте, обычно не выше 1,5 м от уровня почвы. Рекомендуется устанавливать шаровые термометры так, чтобы прибор имел слегка наклонное положение и шкала термометра была обращена к наблюдателю.

Шаровые термометры устанавливаются на открытых местах и в тени. Тень в этом случае создается небольшим навесом, стоящим под углом к горизонту и отбрасывающим тень от солнца на площадь, где находится прибор.

Отсчет показаний шаровых термометров, установленных на открытых местах и в тени, производится периодически через полчаса, час или по мере надобности.

Показания шарового термометра находятся в зависимости от температуры и скорости движения окружающего воздуха и радиационной температуры среды. Одновременно с отсчетами показаний шаровых термометров производится измерение температуры и движения воздуха по соседству с местом их расположения.

На основании показаний шаровых термометров вычисляются соответствующие величины радиационных температур.

Бедфорд (4) предложил для определения радиационной температуры по показаниям шарового термометра следующую формулу:

7>М О»9 = • 10″9 +0,1028 у у tg-ta) ‘

Ввиду сложности этой формулы по моему предложению мой сотрудник В. В. Шиба составил на основе приведенной формулы Бедфорда таблицу, которая значительно упрощает вычисление радиационных температур.

Уравнение разбивается на две части А и В. Для определения-первой части уравнения (А) служит табл. 1, а второй (В)—табл. 2.. Весь процесс вычисления искомой величины радиационной температуры слагается из следующих отдельных моментов:

1. Нахождение слагаемого А (табл. 1) по величинам V в м/сек и 1а) в градусах Цельсия.

2. Определение слагаемого В по величине tg (табл. 2) ^ в градусах Цельсия).

3. Вычисления суммы А+В = С.

4. Нахождение по величине С (табл. 2) искомой величины радиационной температуры в градусах Цельсия (Р).

Пример. 9.III.1940 в 10 часов утра на морском берегу в Бердянске наблюдались следующие показания шаровых термометров: на открытом месте 39,8е (/£), в тени 31,4° (¿£,). Температура воздуха была 26,2° (¿а) и скорость ветра 3,1 м/сек (г/). Величина радиационной температуры Р на открытом месте вычисляется следующим образом:

1. Первое слагаемое А определяется посредством табл. 1 по данным: »=3,1 м/сек и ¿а) = 39,8—26,2= 13,6°.

2. Для определения величины б находим в табл. 2 величину, соответствующую tg—ЗЯ,8- В первом вертикальном столбце находим цифру 39, а затем идем по горизонтальному ряду цифр до вертикального столбца 8, где находим £=100,5.

3. Сумма Л+£=62,15+100,5=162,65.

4. В табл. 2 ищем число 162,65 или возможно близкое. Находим число 162,63, которому соответствует по горизонтали в первом столбце число 79, а по вертикали цифра 8. Следовательно, искомая радиационная температура равна 79,8°.

2. Соответственно tg=34 находим (табл. 2) 5=90,13.

3. Сумма А—В=23 76+90,13=113,89.

4. По табл. 2* находим число 113,85, которому соответствует

Радиационные температуры .могут служить для количественных измерений лучистого тепла в закрытых помещениях и на открытых местах. Для этого необходимо знать цену одного градуса радиационной температуры в г/кал/см2-мин. Эту величину предлагаем определять из формулы:

1° С радиационной температуры = ^ ,

где С?—величина прямой солнечной радиации в г/кал/см2-мин; Ре— радиационная температура на открытом месте (на солнце); Рт— радиационная температура в тени.

Определение цены 1° радиационной температуры мы производили в безоблачные дни при небольших скоростях движения воздуха. Величины Ре и Рт определялись одновременно через каждый час или полчаса.

Радиационное тепло N вычисляют по формуле:

где а—цена 1° радиационной температуры (в наших случаях 0,0> г/кал/см2.мин); Р—радиационная температура на солнце или в тени в градусах Цельсия; Тг—температура воздуха в градусах Цельсия.

Величина означает общее количество тепловой радиации (прямой, рассеянной и др.). Предлагаемый нами метод учета тепловой

радиации в микроклимате дает возможность определять раздельно величины прямой солнечной и рассеянной тепловой радиации, как это можно видеть из следующего примера.

Пример. При наблюдении на метеорологической площадке метеорологической станции в Харькове 11.VII.1944 г. в 8 часов утра обнаружены следующие результаты:

1. Показания шарового термометра „на солнце»—36,1°.

2. То же, в тени—27,7°.

3. Температура воздуха Те—24,8°.

4. Скорость движения воздуха (г») — 0,9 м/сек.

На основании приведенных результатов вычислены следующие величины:

1. Радиационная температура „на солнце» Рс—56,4°.

2. То же, в тени Рт—33,8°.

3. Общее количество радиационного тепла:

1Г=а (Р — Тг)=0,05 (56,4—24,8)=1,68 г/кал/см2-мин.

4. Радиационное тепло в тени:

5. Величина прямой солнечной радиации, найденная по разнице:

Вычисление тепла рассеянной радиации по предлагаемому нами методу обнаруживает всегда значительно большие величины по сравнению с обычным актинометрическим методом. Последний способ измеряет тепло солнечной радиации, которое падает на определенную поверхность (например, на горизонтальную). Предлагаемый же метод учитывает все тепло, которое улавливается шаровой поверхностью со всех сторон. Этим можно объяснить, почему предлагаемый метод обнаруживает повышенные количества рассеянной радиации.

Айткен предполагал, что показания шарового термометра можно принять как показатель воздействия климата на человека. Однако показания шарового термометра не могут служить показателями теплового самочувствия человека в воздухе (Бедфорд и Вернер). Если воздух и окружающие поверхности имеют одну и ту же температуру, то показания шарового термометра будут равны температуре воздуха независимо от величины его движения. Если же поверхности окружающих предметов имеют более низкую температуру, чем воздух (т. е. радиационная температура ниже конвекционной), то шаровой термометр в этих условиях дает показания ниже температуры воздуха, но с увеличением скорости движения воздуха температура шарового термометра постоянно повышается до уровня температуры окружающего воздуха. Таким образом, движение воздуха, производящее охлаждение человеческого тела, в указанных условиях или не охлаждает, или способствует нагреванию шарового термометра.

Значение шарового термометра состоит в том, что он дает возможность определять величины радиационных температур на открытых местах, а потому является ценным прибором для изучения радиационного режима микроклиматов (улицы, площади, зоны зеленых насаждений, морского пляжа и пр.).

Шаровой термометр может найти применение для изучения радиационного режима также и внутри закрытых помещений. Он может применяться, например, при контроле радиационного отопления.

Радиационные температуры, определяемые при помощи шаровых те.рмометров, находят применение для вычисления результирующих и оперативных температур.

ТАБЛИЦЫ В. В. ШИБА ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ РАДИАЦИОННЫХ ТЕМПЕРАТУР ПО ПОКАЗАНИЯМ ШАРОВОГО ТЕРМОМЕТРА ___Таблица 1. Определение величины А

Источник: cyberleninka.ru

Радиационная температура это в строительстве

Теплопередача на поверхностях ограждения осуществляется как радиационным, так и конвективным теплообменом и формируется различными факторами внутренней и наружной сред, взаимодействующих с испытуемым ограждением (поверхностей помещения и предметов, находящихся в нем объектов наружной среды, включающих в себя открытое небо, поверхность земли, соседние строения, деревья и пр., скорость и направление ветра и т.д.).

В.2 Уравнение теплового баланса

Если известна радиационная температура на поверхности ограждения, то в расчете используют следующее уравнение теплового баланса:

211 × 28 пикс. — среднее значение радиационной температуры, наблюдаемой на поверхности, °С или К; — температура воздуха вблизи поверхности, °С; — температура поверхности, °С; — излучение от поверхности открытого неба (безразмерная величина); — коэффициент радиационного теплообмена, Вт/(м ·°С); — коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м ·°С). Данное уравнение правомерно для теплового потока, направленного к поверхности или выходящего от нее, при условии, что значение принято положительным, если тепловой поток направлен внутрь поверхности на теплой стороне фрагмента, и отрицательным — если тепловой поток выходит из холодной поверхности. — значение равно примерно , где * — постоянная Стефана-Больцмана: * Текст документа соответствует оригиналу. 5,67·10 [Вт/(м ·К )] и результирующая температура , объединяет рассматриваемые коэффициенты и излучения всех поверхностей ограждений и сред. Если температуру окружающей среды определяют из уравнения , (В.2) где — сопротивление теплообмена поверхности, то это уравнение эквивалентно уравнению (В.1) при 380 × 28 пикс. б) температура не является постоянной для ограниченного пространства. В.3.1 Определение температуры Температура , полученная из уравнения (В.3), является теоретической температурой и не может быть измерена непосредственно. Ее можно рассчитать по уравнению (В.З), если все величины известны; но практически с любой степенью точности можно определить только значение . Достаточное приближение температуры к значению, полученному в результате испытаний, можно получить непосредственным измерением с помощью соответствующего экранированного термометра, но значение конвективного коэффициента менее достоверно. Обычно принимают значение, равное 3,0 Вт/(м ·°С), для конвекции у вертикальных поверхностей, но можно ожидать различных значений возле подогревателей или вблизи окон, поверхность которых не является плоской. Проблемой является также место измерения температуры . — сложная функция излучающей способности рассматриваемых коэффициентов, хотя во многих практических случаях можно принять значение 0,9. Температура неудобна для измерения. Следует отметить, что эта температура не является средней температурой излучения в одной точке, а является средней радиационной температурой, наблюдаемой на изучаемой поверхности, т.е. она состоит из температур всех поверхностей, за исключением поверхности испытуемого фрагмента ограждения. В.3.2 Колебания температуры Даже если температуру можно определить в какой-нибудь точке, например, в точке, прилегающей к фрагменту в испытуемом положении, ясно, что она не будет постоянной для всего испытуемого фрагмента. Обогреваемая комната обычно будет иметь вертикальный температурный градиент, так что значение будет меняться по высоте; различные точки испытуемого фрагмента будут иметь разные предполагаемые коэффициенты для различных излучающих поверхностей, следовательно, значение обычно также не будет постоянным по всему испытываемому фрагменту ограждения. Как указано выше, значения и будут часто меняться в зависимости от положения фрагмента. В.3.3 Определение значения Для определения значения используют различные меняющиеся температуры: а) температуру воздуха; б) значение результирующей или комфортной температуры, которая является средним значением усредненной радиационной температуры и температуры воздуха. Следует отметить, что эта усредненная температура излучения не является температурой , как указано выше, поскольку она включает в себя температуру всех поверхностей; в) температуру окружающей среды. Это ближайшая к температура, но ее трудно измерить, как установлено выше, и обычно она определяется по усредненной температуре излучения центра замкнутого пространства вместо температуры . В результате значение , измеренное в натурных условиях, может не соответствовать значению , используемому при расчетах потерь тепла, если в этих двух случаях имеют место различные температуры. В.4 Условия для измерения значений Если во время измерения , то на не влияют значения и , и температура воздуха является приемлемой заменой. Однако проблема в том, что сопротивление теплообмену поверхности равно . Эта величина имеет тенденцию изменяться по поверхности испытуемого фрагмента ограждения. Это изменение означает, что а) измеренное значение будет изменяться по поверхности испытуемого фрагмента ограждения, даже если этот фрагмент остается неизменным, т.е. имеет постоянное значение термического сопротивления ; б) измеренное значение зависит от условий измерения и не является функцией только самого элемента. В.5 Наружные поверхности При отсутствии солнечной радиации подобный подход можно применять к наружным поверхностям. Обычно, поскольку скорость ветра значительно превышает , температуру воздуха можно использовать в расчетах при сплошной облачности. При ясном небе значения действительной радиационной температуры может быть значительно менее температуры воздуха. Особенно это относится к температуре крыш. Солнечное излучение на поверхности не определяют воздушным температурным датчиком, и это может вызывать очень большие погрешности при измерениях значений . Обеих проблем (низкой радиационной температуры и солнечного излучения) можно избежать, экранируя наружную поверхность ограждения. Измерение температуры поверхности ограждения затруднительно также при значительном солнечном облучении поверхности, т.к. температурный датчик должен иметь подобную лучепоглощающую способность для обоих видов радиации — солнечной и тепловой длинноволновой. Приложение Г Пример определения диапазона температур наружного воздуха и погрешности вычисления сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции Г.1 Определяют сопротивление теплопередаче наружных стен жилого дома в зимних условиях эксплуатации здания. Согласно проекту сопротивление теплопередаче наружной стены по основному полю равно 1 (м ·°С)/Вт. Среднее экспериментальное значение сопротивления теплопередаче вычисляют по результатам измерений по формуле 216 × 24 пикс. — средняя плотность теплового потока, проходящего через ограждение, Вт/м . Плотность теплового потока измеряют гальванометром с подключенным тепломером с пределом измерения 50 Вт/м . Температуру воздуха измеряют ртутными термометрами по ГОСТ 112 с ценой деления 0,2 °С. Г.2 В соответствии с теорией погрешностей в данном случае абсолютную суммарную погрешность измерений определяют по формуле 273 × 32 пикс. — абсолютная погрешность измерения разности температур, °С. Основную относительную погрешность тепломера , вычисляют по формуле , (Г.3) где — значение предела измерения плотности теплового потока, Вт/м ; — значение измеренной плотности теплового потока, Вт/м . Основную абсолютную погрешность измерения тепломера вычисляют по формуле . (Г.4) Основную абсолютную погрешность измерения ртутными термометрами , °С, принимают равной половине цены деления шкалы °С. Так как отношение к пренебрежимо мало, то в дальнейшем его не учитывают. Экспериментальное значение сопротивления теплопередаче подлежащей испытанию конструкции принимают приблизительно равным его проектному значению . Подставляя формулу Г.4 в формулу Г.2, получают 207 × 24 пикс. nbsp Открыть в новом окне Вт/м . Абсолютная погрешность измерений по формуле Г.5 по основному полю стены с 1 (м ·°С)/Вт будет равна: — максимальная 244 × 28 пикс. — минимальная 241 × 28 пикс. °С. Диапазон наружных температур, при которых необходимо проводить испытания наружной стены жилого здания при соблюдении минимального диапазона суммарной абсолютной погрешности измерений, составит: 244 × 28 пикс. 241 × 28 пикс. nbsp Открыть в новом окне (м ·°С)/Вт, (Г.7) где — максимальная абсолютная погрешность измерений. Если в соответствии с поставленной задачей допускается большая, чем в примере, погрешность измерения, натурные испытания могут быть проведены при более высоких температурах наружного воздуха. Так, например, если, используя формулы (Г.1)-(Г.7), вычислено, что при натурных испытаниях такой же ограждающей конструкции с использованием тех же средств при средней температуре наружного воздуха за расчетные периоды минус 5 °С, доверительный интервал определения сопротивления теплопередаче составит 0,98-1,1 (м ·°С)/Вт. Приложение Д Журнал записи измеряемых параметров при определении теплотехнических характеристик ограждающих конструкций Харак- терис- тика ограж- даю- щей конст- рукции Номер терми- чески одно- родных конст- рукций Номера уста- новлен- ных термо- дат- чиков Текущие значения темпе- ратур поверх- ности Средняя темпера- тура тер- мически однород- ной зоны Номе- ра датчи- ков тепло- вых пото- ков Текущие значения плотности тепловых потоков Сред- няя плот- ность тепло- вого потока , Вт/м Номера датчиков измере- ния относи- тельной влаж- ности воздуха Текущие значе- ния относи- тельной влаж- ности воздуха , % Сред- няя относи- тель- ная влаж- ность воздуха , % При- меча- ния , °С , °С , °С , °С мВ Вт/м Приложение Е Пересчет температуры внутренней поверхности ограждения, полученной в результате испытаний, на расчетные температурные условия Е.1 Температуру внутренней поверхности ограждения при расчетных температурных условиях определяют по формуле 217 × 28 пикс. — температура внутренней поверхности ограждения при и без учета изменения коэффициента теплоотдачи , определяется по формуле 292 × 28 пикс. (Е.2) — коэффициент теплообмена внутренней поверхности ограждения в эксперименте, Вт/м ·°С; — то же при и , Вт/(м ·°С); и — коэффициенты конвективного теплообмена внутренней поверхности стен соответственно при и , Вт/м ·°C, определяемые по графику на рисунке Е.1. Для потолков полученное значение умножают на 1,3, а для полов — на 0,7; и — коэффициенты лучистого теплообмена внутренней поверхности ограждения, Вт/(м ·°С), при и , определяемых по графику на рисунке Е.2; — средняя за период наблюдений температура внутреннего воздуха, °С; — средняя за период наблюдений температура внутренней поверхности ограждения в рассматриваемой точке, °С; — расчетная температура наружного воздуха, °С; — средняя за период наблюдений температура наружного воздуха, °С. 181 × 319 пикс. nbsp Открыть в новом окне Е.2 Пример — В результате эксперимента при 20,7 °С и -10,5 °С получена температура внутренней поверхности вертикального ограждения 13,2 °С. Какова будет при расчетных 18 °С и -30 °С? Предварительно находят : 271 × 44 пикс. nbsp Открыть в новом окне °С . 3,21 Вт/(м ·°С); — при 201 × 28 пикс. nbsp Открыть в новом окне °С . 4,84 Вт/(м ·°С); — при 208 × 47 пикс. nbsp Открыть в новом окне Вт/(м ·°С); 224 × 28 пикс. nbsp Открыть в новом окне °С. Приложение Ж Ж.1 Общие положения Метод динамического анализа является сложным методом, который можно применять для получения стационарных свойств строительного элемента с помощью измерений тепломера при больших изменениях температур и плотности теплового потока. Данный метод учитывает тепловые изменения с помощью уравнения (Ж.2). Строительный фрагмент представлен в модели коэффициентом теплопропускания и несколькими постоянными . Неизвестные параметры , , , , . получают методом идентификации, используя измеренные плотности теплового потока и температуры. Данным методом можно решить систему линейных уравнений с помощью микрокомпьютера в течение нескольких минут. Ж.2 Алгоритм динамического метода Основные алгоритмы динамического метода: Измерения дают комплектов данных плотности теплового потока , температур внутренней и наружной поверхности , , измеренных за время (значение меняется от 1 до ). Интервал времени между двумя измерениями определяют как Источник: www.dokipedia.ru Рейтинг Загрузка ... Похожие материалы Строительство домов из газобетона или пеноблоков что лучше Используемые в строительстве материалы должны обладать какой теплопроводностью Исполнительная документация в строительстве требования к оформлению документов 1 виды цен в строительстве и принципы их формирования Соседи не дают согласие на строительство что делать Исковое заявление о признании индивидуальное строительство в собственность Какие документы для возврата подоходного налога на строительство Срок передачи объекта долевого строительства для всех един