什么是热损失 - 定义

通过三种机制发生来自较热对象的热损失。没有材料可以完全防止热损失,可以仅最小化热损失。优德app热工程学

热损失

Zeroth-热力学 - 热w88优德app量 - 热尽管热能指物体内所有分子的总能量,是能量的量流动由于它们的温差自发地从一体到另一个身体。是一种能量形式,但它是途中的能量。热量不是系统的属性。然而,由于A的分子水平,能量转移为热量发生温差。当一个温度区别确实是否自发流动从加热系统到较冷的系统,永远不会反向。这个方向热力学过程由此提供热力学的第二律w88优德app

结果,任何物体比周围环境更热,必须持续失去其热能的一部分。这是所有对象的自然行为。当。。。的时候热量停止他们据说他们是在相同的温度。然后据说他们要进去热平衡热损失从较热对象发生三种机制(单独或组合):

  • 热传导也称为扩散,在主体或两个接触体之间发生热传导。它是通过两个系统之间的边界进行粒子的直接显微镜电能交换。当物体从另一个身体或其周围环境处于不同的温度时
  • 热流对流热对流取决于从一个空间区域到另一个区域的质量运动。当流体(气体或液体)的散装流量随着流体中物质的流动而发生热对流。
  • 热辐射辐射是通过电磁辐射的热传递w88优德备用网址 微博,例如阳光,不需要存在于体之间的空间中的物质。

热损失 - 服装

服装的目的是相似的。衣服的绝缘性质来自于空气绝缘性能。气体具有贫困热传导性质与液体和固体相比,因此如果它们可以被捕获(例如,在泡沫状结构中)。空气和其他气体通常是绝缘体。但主要的好处是没有对流。没有衣服,我们仍然空气的身体会加热与皮肤直接接触的空气,并且很快就会合理地舒适,因为空气是一个非常好的绝缘体。它必须添加,同样在这种情况下,由于空气将流动自然对流。在自然对流,身体周围的空气接收热量和热膨胀变得越来越密集和升高。空气的热膨胀起着至关重要的作用。换句话说,较重的(更致密的)部件将落下,而打火机(较少)的组件上升,导致散装空气运动。

在风中,我们身体周围的温暖的空气将被冷空气所取代,从而增加了温差和热损失来自身体。衣服构成这种移动空气的障碍。主要福利是在没有大规模对流的情况下。此外,衣服由材料制成,这些材料通常是良好的绝缘体。许多绝缘材料(例如羊毛)只是通过拥有大量的煤气口袋这显着降低了材料的导热率。气体口袋和固体材料的交替导致热量必须通过许多界面转移,导致传热系数的快速降低。w88优德备用网址 微博

热损失 - 保温

膨胀聚苯乙烯 - 隔热材料
扩增聚苯乙烯绝缘

为了最小化热损失在工业和建筑的建筑中,保温广泛使用。保温的目的是减少总传热系数w88优德备用网址 微博通过加入低的材料导热系数保温在建筑物中是实现其居住者热舒适性的重要因素。热绝缘减少不需要热损失并且还减少了不必要的热增益。因此,隔热可以降低加热和冷却系统的能量需求。必须添加,没有材料可以完全防止热损失,可以仅最小化热损失。

与服装类似,保温基于低导热率材料和其几何形状(例如双窗帘窗口)。这些材料的绝缘性质来自空气的绝缘性质。许多绝缘材料(例如玻璃棉)仅通过具有大量的函数煤气口袋哪一个防止大规模对流。这些材料的几何形状也起到至关重要的作用。例如,增加空气层的宽度,例如使用由气隙分离的玻璃的两块玻璃,将减少远离简单的玻璃厚度的热量损失,因为空气的导热率远小于玻璃的导热率。

示例 - 穿过墙壁的热量损失

墙壁热损失 - 示例 - 计算一个主要来源热损失来自房子是通过墙壁。计算热通量通过墙壁3 m x 10 m在区域(a = 30米2)。墙壁厚15厘米(L1)它是用砖块制成的导热系数K.1= 1.0 W / M.K(绝缘体不佳)。假设,室内和室外温度是22°C和-8°C,和对流传热系数w88优德备用网址 微博在内侧和外侧是h1= 10 w / m2K和H.2= 30 w / m2k分别。注意,这些对流系数强烈依赖于环境和内部条件(风,湿度等)。

  1. 计算热通量(热损失)通过这种非绝缘墙。
  2. 现在假设保温在这个墙的外侧。使用扩展聚苯乙烯绝缘材料10厘米厚(L2)具有k的导热率2= 0.03 w / m.k并计算热通量(热损失)通过这种复合墙。

解决方案:

正如所写的那样,许多传热过程涉及复合系统,甚至涉及两者的w88优德备用网址 微博组合传导对流。通过这些复合系统,它通常很方便使用总传热系数w88优德备用网址 微博被称为A.U形因子。U形因子由类似于的表达式定义牛顿的冷却定律

U形因子 - 总传热系数w88优德备用网址 微博

总传热系数w88优德备用网址 微博与之相关总热阻并取决于问题的几何形状。

  1. 裸墙

假设通过平面墙壁的一维传热,无视辐射,w88优德备用网址 微博总传热系数w88优德备用网址 微博可以计算为:

总传热系数 - w88优德备用网址 微博热损失计算

总传热系数w88优德备用网址 微博那么:

U = 1 /(1/10 + 0.15 / 1 + 1/30)= 3.53 w / m2K.

然后可以简单地计算热通量:

q = 3.53 [w / m2K] x 30 [k] = 105.9 w / m2

通过此墙的总热量损失将是:

问:失利= q。a = 105.9 [w / m2] x 30 [m2] = 3177W

  1. 复合墙与保温

假设通过平面复合壁的一维传热,无热接触电阻和忽略辐w88优德备用网址 微博射,总传热系数w88优德备用网址 微博可以计算为:

总传热系数 - w88优德备用网址 微博隔热计算

隔热 - 膨胀聚苯乙烯总传热系数w88优德备用网址 微博那么:

U = 1 /(1/10 + 0.15 / 1 + 0.1 / 0.03 + 1/30)= 0.276 w / m2K.

然后可以简单地计算热通量:

q = 0.276 [w / m2k] x 30 [k] = 8.28 w / m2

通过此墙的总热量损失将是:

问:失利= q。a = 8.28 [w / m2] x 30 [m2] = 248 w

可以看出,添加热绝缘体会导致热损失的显着降低。必须添加它,添加下一层热绝缘体不会导致如此高的节省。从热阻方法可以更好地看出,可用于计算热传递w88优德备用网址 微博复合墙壁。两个表面之间的稳定热传递速率等于划分总w88优德备用网址 微博量的温差热阻在那两个表面之间。

热阻 - 方程

示例 - 通过窗口的热量损失

示例 - 热通量 - 热传导通过窗户进行热量损失

房屋的主要热量源是通过窗户。通过玻璃窗计算热通量的速率1.5米x1.0米在面积和3.0毫米厚,如果内表面和外表面的温度分别为14.0°C和13.0°C。通过该窗口计算热通量。

解决方案:

此时,我们知道材料表面的温度。这些温度也通过房屋内部和房屋外的条件给出。在这种情况下,通过从较高的内部温度到较低的外部温度通过玻璃通过玻璃流动。我们使用热传导方程:

通过窗口热损失 - 方程式

我们假设公共玻璃的导热率是k = 0.96w / m.k。

然后热通量将是:

q = 0.96 [w / m.k] x 1 [k] / 3.0 x 10-3[m] = 320 w / m2

通过此窗口的总热量损失将是:

问:失利= q。a = 320 x 1.5 x 1.0 = 480W

它必须添加,15°C对于房子的起居室不是很温暖。但这种温度与内部温度不相对应,但对应于表面温度。由于有限的对流传热系数,内部温度和窗口表面温度之间总始终存w88优德备用网址 微博在相当大的温度下降。注意,两个对流系数强烈依赖于环境和内部条件(风,湿度等)。

也可以看看:对流传热系数w88优德备用网址 微博

与服装类似,保温基于低导热率材料和其几何形状(例如双窗帘窗口)。这些材料的绝缘性质来自空气的绝缘性质。许多绝缘材料(例如羊毛)只是通过拥有大量的煤气口袋哪一个防止大规模对流。这些材料的几何形状也起到至关重要的作用。例如,增加空气层的宽度,例如使用由气隙分离的玻璃的两块玻璃,将减少远离简单的玻璃厚度的热量损失,因为空气的导热率远小于玻璃的导热率。

参考:
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