ELCUT
Новый подход
к моделированию полей

Главная >> Применение >> Типовые примеры >>

ISO 13786:2017. Тепловые характеристики строительных компонентов. Динамические тепловые характеристики

коэффициент теплоусвоения материала, коэффициент периодической теплопередачи, теплопередача при нестационарных тепловых условиях, теплоустойчивость ограждающих конструкций

В этом примере рассматриваются способы построения моделей для измерения динамических тепловых характеристик, описываемых в стандарте ISO 13786:2007. Для расчета выбран пример D1 однородной стены из бетона из приложения D.

Новый ресурс по
Теплотехническим расчетам в строительстве
www.izoterma.org

Тип задачи
Плоско-параллельная задача нестационарной теплопередачи с граничными условиями конвекции.

Геометрия
Пример D1 из ISO 13786:2007 ISO 13786:2017. Тепловые характеристики строительных компонентов. Динамические тепловые характеристики Бетон наружная, 0.04 м²К/Вт внутренняя, 0.13 м²К/Вт 200 мм

Дано
Теплопроводность бетона λ = 1.8 Вт/K·м
Теплоёмкость бетона С = 1000 Дж/кг·К
Плотность бетона ρ = 2400 кг/м³
Период изменения температуры T= 24 часа.
Сопротивление теплоотдаче с внутренней стороны Rs.int = 0.13 м²К/Вт
Сопротивление теплоотдаче с наружной стороны Rs.ext = 0.04 м²К/Вт

Задача:
Рассчитать и сравнить с эталонными значениями следующие параметры:
глубину периодической теплопередачи δ, м;
коэффициент теплопередачи U, Вт/м²К;
коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности Y11 и внешней поверхности Y22, Вт/м²К;
коэффициент периодической теплопередачи Y12, Вт/м²К;

Решение
В ELCUT для описания граничного условия конвекции, задается коэффициент конвекции α, который равен обратной величине от сопротивления теплоотдаче Rs: α = 1/ Rs.
Периодическое изменение температуры может быть задано формулой синуса: 1*sin(2*180 * t/86400), где t - переменная времени, 86400 - период изменения температуры в секундах (T= 24 часа). Чтобы периодический процесс установился, задачи решаются в течении 10 периодов, измерения делаются на последнем периоде.
Стандарт ISO 13786:2007 определяет конкретные условия для нахождения того или иного параметра:

Результаты:

ВеличинаELCUTISO 13786:2007
глубина периодической теплопередачи δ, м0.14250.144
коэффициент теплопередачи U, Вт/м²К3.5573.56
коэффициент теплоусвоения внутренней стороны Y115.68 Вт/м²К, запаздывание 0.93 ч.5.70 Вт/м²К, запаздывание 0.95 ч.
коэффициент теплоусвоения внешней стороны Y2211.54 Вт/м²К, запаздывание 1.86 ч.11.59 Вт/м²К, запаздывание 1.87 ч.
коэффициент периодической теплопередачи Y12=Y211.83 Вт/м²К, запаздывание -5.65 ч.1.83 Вт/м²К, запаздывание -5.68 ч.

На глубине δ=0.1425м от поверхности полубесконечного тела, амплитуда колебаний температуры составляет 1/e=0.367.
iso 13786 2007. Глубина периодической теплопередачи
iso 13786 2007. Глубина периодической теплопередачи

Распределение температуры в стационарном режиме. Коэффициент теплопередачи U = 0.1778/0.05/1 = 3.557.
iso 13786 2007. Коэффициент теплопередачи

Тепловое синусоидальное возмущение с амплитудой 1 градус приложено с внутренней стороны (задано условие конвекции). Смоделировано 10 периодов. Пик температуры наступает в момент времени (9+1/4)*T= 799200 c. По результатам расчета амплитуда плотности потока с внутренней стороны 0.284/0.05 = 5.68 Вт/м², пик наблюдается в момент времени 795840 с. Отставание от пика температуры составляет 799200 - 795840 = 3360 с (0.93 ч).
iso 13786 2007. Коэффициент теплоусвоения с внутренней стороны

Из задачи расчета Y11 можно также определить коэффициент периодической теплопередачи Y12. Для этого поток надо измерять с внешней стороны. По результатам расчета амплитуда плотности потока с внешней стороны 0.09157/0.05 = 1.83 Вт/м², пик наблюдается в момент времени 819540 с. Фаза потока опережает фазу температуры, поэтому отставание получается отрицательным 799200 - 819540 = -20340 с (-5.65 ч)
iso 13786 2007. Коэффициент периодической теплопроводности с внутреней стороны

Тепловое синусоидальное возмущение с амплитудой 1 градус приложено с внешней стороны (задано условие конвекции). Смоделировано 10 периодов. Пик температуры наступает в момент времени (9+1/4)*T= 799200 c. По результатам расчета амплитуда плотности потока с внешней стороны 0.577/0.05 = 11.54 Вт/м², пик наблюдается в момент времени 792480 с. Отставание от пика температуры составляет 799200 - 792480 = 6720 с (1.86 ч).
iso 13786 2007. Коэффициент теплоусвоения с внешней стороны

Из задачи расчета Y22 можно также определить коэффициент периодической теплопередачи Y21. Для этого поток надо измерять с внутренней стороны. По результатам расчета амплитуда плотности потока с внутренней стороны 0.09157/0.05 = 1.83 Вт/м², пик наблюдается в момент времени 819540 с. Фаза потока опережает фазу температуры, поэтому отставание получается отрицательным 799200 - 819540 = -20340 с (-5.65 ч)
iso 13786 2007. Коэффициент периодической теплопроводности с внешней стороны

*ISO 13786:2007(en) Тепловые характеристики строительных компонентов. Динамические тепловые характеристики.

ELCUT включён в Государственный реестр Российского программного обеспечения


Продукт
Заказ
Запросить пробную версию
Модификации
Функциональность, Состав
Программирование
Спецкурсы

Применение
Промышленность
Образование
Наука
Типовые примеры
Отзывы
Пользователи

Поддержка
Онлайн семинары
Виртуальный класс
Вход для клиентов
Словарь
Тестирование

Загрузить
ELCUT Студенческий
Руководство пользователя
Библиотеки материалов
Видео
Бесплатные утилиты

Новости
Новые версии
События
Статьи
Подписка

Контакты
О компании
Как нас найти
Консультации
Поддержка онлайн
Партнеры