正文描述：《地暖应用理论物理学参数计算分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、地板辐射供暖系统各特性参数的计算本文由地源热泵www.kongtiao888.com提供下载 1.1.1 辐射换热量与对流换热量的计算 1.1.1.1 第i表面的单位面积辐射换热量qr,i qr,i=Σ7k=1σεikφikti+2731004-tk+2731004 (1)式中 σ为斯忒藩玻尔兹曼常量,等于5.67W/(m2·K4);εik为表面i与表面k之间的系统黑度;φik为表面i对表面k的辐射角系数;ti,tk为表面i,k的内表面温度,℃为计算方便将式(1)线性化 qr,i=Σ7k=1hr,ik(ti-tk)(2)式中 hr,ik为围护结构表面i和k
2、之间的当量辐射换热系数,W/(m2·℃),可用式(3)近似计算:hr,ik=σεikφik Ti100 4Tk100 4ti-tk≈4× 10-8σεikφikTk+Ti23=4×10-8σεikφikTm3(3)式中 Ti,Tk分别为表面i,k的热力学温度,K;Tm 近似取某已知温度,例如,令其等于室温tn,或令其 等于上一次迭代的第i和第k内表面的平均温度。 1.1.1.2 第i表面的单位面积对流换热量qc,iqc,i=hc,i(ti-tn)(4)式中 hc,i为各内表面的平均表面传热系数,W/(m2·℃);tn为室内空气的平均温度,℃。表面传热系数h
3、c,i的计算是一个特别复杂的过程,因为它与流体的温度场、速度场紧密相关,为求解表面传热系数必须先求解出流体的温度场和速度场。可以先求解壁面处综合换热系数hi(表面传热系数hc,i与辐射换热系数hr,ik之和)[2],然后根据式(3)求得的hr,ik即可求出表面传热系数hc,i。根据单位面积对流换热量和辐射换热量,可得整个房间的换热量Q1(Q1=(qr,4+qc,4)F4,其中 F4为地板表面面积,m2)。 1.1.2 实感温度[3]的计算 在辐射供暖系统中,通常以实感温度作为衡量辐射供暖的标准,它标志着在辐射供暖环境中,人或物体受辐射和对流换热综合作用时,以温度
4、表现出来的实际感觉。实感温度可以由黑球温度计来测量,也可以根 据经验公式计算得出: ts=0.52tn+0.48t-(5) 式中 ts为室内实感温度,℃;t-为室内围护结构 的平均辐射温度,℃,t =Σ 7 k=1 Fktk/Σ7 k=1 Fk,其中Fk 为表面k的面积,m2。 1.1.3 热水流量的计算 热水经过盘管后自身焓变化量为:Q2=GcΔt(6)式中 G为热水流量,kg/s;c为管内热水比热容, J/(kg·℃);Δt为供回水温差,℃。根据能量守恒Q1=Q2,可以求出热水流量G。 1.2 围护结构内表面温度及室内空气温度的计算 1
5、.2.1 数学模型的建立 建立房间围护结构内表面的热平衡方程式所采用的假设[4]为:a)窗户在北面,冬季供暖负荷主要考虑通过围护结构的热损失。b)外墙的外表面温度用室外空气温度tw来代替,计算围护结构的传热系数时把室外空气热阻考虑进去。根据以上假设,列出房间6个面(i=1,2,3,5,6,7)的热平衡方程式: Ki(tw-ti)+hc,i(tn-ti)+ hc,4(tn-t4)+Σ 7 k=1hr,ik(tk-ti)=0(7)式中 Ki为包括室外空气热阻在内的第i面围护结构的传热系数,W/(m2·℃);t4为地板表面温度,℃,t4的计算方法见文献[5]。对于
6、地板辐射供暖系统,在稳态条件下建立房间空气热平衡时,只考虑空气与各壁面的对流换热量。其数学表达式为: Σ7 k=1 Fkhc,k(tk-tn)=0(8) 解由式(7),(8)组成的方程组,即可得各围护 结构的内表面温度tk及室内空气温度tn。 1.2.2 求解算法 笔者编写了计算地板表面温度、围护结构内表面温度的耦合程序FXM2Ⅱ。其计算步骤如下: a)假设热水流量G、除地板外的围护结构内 表面温度tk和室内空气温度tn,代入程序FXM2Ⅰ(由于篇幅所限,程序FXM2Ⅰ见文献[5]),求出辐射板表面平均温度t4、热流量q,计算出热水流量G等。 b)
7、以t4,tk为边界条件,计算室内空气温度 ·2·专题研讨 暖通空调HV&AC 2004年第34卷第1期 场,求出各内表面的表面传热系数。 c)根据房间热平衡程序FXM2Ⅱ,求出围护结构内表面温度tk、空气温度tn。 d)把求出的tk,tn再代入FXM2Ⅰ,重复以上步骤,反复迭代,直到两次求出的热流量q,t4,各围护结构内表面温度tk等参数相差不大,迭代结束。此时求出的值tk,tn,t4,q,G即为所求的值。 1.2.3 计算结果 表1给出了室外温度tw为7℃,供回水平均 温度tpj为40℃,盘管间距d、埋深l变化时的各 特性参数
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