Явления переноса и фазовые превращения

Если вещество каким-либо образом вывести из состояния равновесия, то оно вновь окажется в равновесном состоянии (но в другом) спустя некоторое время. В течение этого времени происходят явленияпереноса, которые обусловлены столкновениями частиц вещества (молекул).

Существуют 4 явления переноса: диффузия, вязкость, теплопроводность, электропроводность.

Диффузия

Диффузия – это перенос массы частиц.

Диффузия подчиняется закону А. Фика: поверхностная плотность потока массы вещества, переносимого через единичную площадку в единицу времени, пропорциональна градиенту плотности вещества

В частном случае диффузии вдоль одного направления (оси 0z):

Коэффициент диффузии газа (по молекулярно-кинетической теории):

Следовательно,

В разных веществах:

Вязкость

Вязкость (внутреннее трение) – это перенос импульса частиц.

Вязкость подчиняется закону И. Ньютона: поверхностная плотность потока импульса вещества, переносимого через единичную площадку в единицу времени, пропорциональна градиенту скорости упорядоченного движения слоёв вещества

В частном случае вязкости вдоль одного направления (оси 0z):

Коэффициент вязкости газа –

Следовательно,

В разных веществах:

Теплопроводность

Теплопроводность – это перенос энергии частиц.

 Вязкость подчиняется закону Фурье: поверхностная плотность потока теплоты (внутренней энергии) вещества, переносимого через единичную площадку в единицу времени, пропорциональна градиенту температуры вещества

В частном случае теплопроводности вдоль одного направления (оси 0z):

Коэффициент теплопроводности газа –

Следовательно,

В разных веществах:

Фазы и фазовые превращения. Фазовые диаграммы, уравнение Клапейрона – Клаузиуса. Тройная точка

Фазовые переходы первого рода

Фазовые переходы второго рода

Тема 5. МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЙ

Этапы теплотехнического проектирования зданий

Формирование микроклимата

Первый этап теплотехнического проектирования помещений – это определение требований микроклимату, т. е. к внутренней температуре и влажности.

Микроклимат можно регулировать 2 способами.

1) архитектурно-планировочным и строительным проектированием,

2) применением искусственных способов климатизации.

Первый метод предусматривает наилучшее использование природных ресурсов (солнца, ветра) и выбор материала ограждающих конструкций (стен, перекрытий, полоа). Разные материалы имеют различные теплопродность, воздухопроницаемость, гигроскопичность. Значения теплопроводности строительных материалов зависят от объёмной массы (плотности), поэтому меняются в широких пределах.

Материал	Теплопроводность	Объёмная масса
Гранит	2,2	2,3
Железобетон	1,5	2,2
Кладака из полнотелого глиняного кирпича	0,7	1,6
Дуб (при влажности 6 – 8 %) - поперёк волокна - вдоль волокна	-0,2 -0,4	0,8
Сосна (при влажности 6 – 8 %) - поперёк волокна - вдоль волокна	-0,1 -0,3	0,5
Газобетон искусственный	0,2 - 0,3	0,8 – 0,9

Второй метод предусматривает применение отопления, вентиляции, кондиционирования внутреннего воздуха.

Микроклимат формируется воздушным и тепловым режимами. Воздушный режим характеризуется температурой, влажностью и скоростью движения воздуха. Сочетание этих факторов оказывает физиологическое воздействие на человека. Радиационный режим характеризуется теплообменом между человеком и ограждением, а также при открытых проёмах – между человеком и наружным пространством.

Формирование климата

Второй этап теплотехнического проектирования помещений – это получение данных о климате местности, в которой возводится здание.

Климат характеризуется однотипными метеорологическим показателями над обширными территориями. Территорию разбивают на районы и подрайоны с одними и теми же значениями:

- среднемесячной температуры воздуха в январе,

- средней скорости ветра за три зимних месяца,

- среднемесячной температуры воздуха в июле,

- среднемесячной относительной влажности воздуха в июле,

- среднемесячной температуры воздуха за год,

- абсолютной минимальной температуры,

- средней температурой наиболее холодных суток,

- средней температурой наиболее холодной пятидневки.

При климатическом районировании учитывается влажность воздуха, т. е. содержание в воздухе водяного пара.

Причина влажности – испарение воды с поверхности океанов, морей, водоёмов, влажной почвы, растений. Водяной пар переносится вверх турбулентным и конвекционным движением воздуха, а по горизонтали - ветром. Водяной пар может конденсироваться, образуя туманы, облака, осадки, а также наземные гидрометеоры (росу, иней).

В атмосфере содержится в среднем 1,24^.10¹⁶ кг водяного пара. Если бы он весь сконденсировался, то образовался бы слой воды толщиной 2,4 см. Количество водяного пара зависит от температуры воздуха:

а) уменьшается от экватора с полюсам в среднем от 2, 6 % до 0, 2 % ,

б) уменьшается в 2 раза по мере увеличении высоты над Землёй на 1,5 – 2 км.

Для количественной оценки влажности воздуха используют величины:

- точка росы, т. е. температура (t), при которой водные пары становятся насыщающими, или иначе температура, при которой воздух, если его охладить изобарно, становится насыщенным.

- упругость водяного пара (e), т. е. парциальное давление (измеряется в единицах давления), при этом если для некоторой температуре упругость водяного пара равна e, то при понижении температуры до точки росы упругость станет равно E;

- абсолютная влажность, т. е количество водяного пара (в граммах) в 1 м³ воздуха, или

,

или

- относительная влажность

(A – максимальное значение абсолютной влажности, соответствующее насыщению воздуха при данной температуре)

или

,

(E – упругость водяного пара, который насыщает воздух при данной температуре), в точке росы j = 100 %. И воздух достигает полного насыщения; при понижении температуры ниже точки росы излишнее количество пара конденсируется, переходя в капельно-жидкое состояние (туман в природе, конденсат на внутренних поверхностях в помещении);

- дефицит влажности

,

- массовая доля влаги, т. е. отношение массы водяного пара к массе влажного воздуха такого же объёма

,