Процессы тепловлагопереноса в стеновых панелях при переменных параметрах окружающей среды в условиях производства и эксплуатации

• Автор: Грабарь, Юрий Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 121 с. : ил.

1. Современное состояние проблемы нестационарного тсплопере- 7 носа в ограждающих конструкциях
1.1. История развития моделирования и расчета процессов теп- 7 ломасопереноса в ограждающих конструкциях

1.2. Теплообменные и массообменные характеристики теплома- 14 сопереноса

1.3. Ячеечные модели и их использование в описании процессов пере- 30 носа

1.4. Постановка задачи исследования

2. Разработка и исследование ячеечной модели нестационарного 37 теплонереноса.

2.1. Структура ячеечной модели и ее основные операторы

2.2. Описание внешнего теплообмена

2.3. Расчетные исследования тепловых потоков при нестационарных 53 параметрах окружающей среды

3. Разработка и исследование совместного тепло- и влагопереноса

3.1. Алгоритм поиска коэффициентов тепло- и паропроводности

3.2. Основные операторы ячеечной модели совместного тепловлаго- 70 переноса
3.3. Расчетные исследования параметров модели нестационарного 76 тепловлагопереноса
4. Экспериментальная проверка модели и ее практическое приме- 86 ненис.
4.1. Процесс термовлажностной обработки конструкций
4.1.1. Изготовление образцов
4.1.2. Аппаратура и оборудование
4.1.3. Подготовка к испытанию
4.1.4. Проведение испытаний
4.1.5. Обработка результатов
4.2. Моделирование нестационарных процессов в железобетонной па- 91 цели при автоклавной обработке.
4.3. Сведения о практической реализации результатов
Основные результаты диссертации
Список использованных источников
Приложения

Актуальность темы диссертации. Современное состояние развития народного хозяйства характеризуется все возрастающей ролью задач энергосбережения. В строительной и смежных отраслях промышленности одним из основных направлений решения этой задачи является адекватный учет и прогнозирование тепловлажностного режима ограждающих строительных конструкций при их производстве и эксплуатации. Характерной особенностью этого режима является то, что как при производстве (например, при сушке стеновых панелей), так и при эксплуатации в составе строительных сооружений параметры окружающей среды не являются постоянными во времени. В сочетании с тем, что теплофизические свойства материалов, из которых выполнены стеновые конструкции, сами в значительной степени зависят от температуры и влажности материала, которые не одинаковы в разных точках стены, а при переходном процессе и во времени (через зависимость от температуры и влажности, которые меняются), эти обстоятельства делают задачу прогнозирования переменного тепловлажностного режима стены очень сложной, а ее более или менее детальное экспериментальное исследование практически нереальным из-за большого числа параметров задачи.
Эффективным инструментом решения этой задачи, имеющей важное прикладное значение в строительстве, является математическое моделирование этого процесса на основе уравнений тепломассопереноса. Однако, поскольку его содержанием является нелинейный тепломассоперенос при нестационарных граничных условиях, рассчитывать на использование или получение аналитических решений этих уравнений не приходится. Вместе с тем, для того, чтобы достоверно прогнозировать процессы производства и эксплуатации стеновых панелей, нужны именно такие модели, которые учитывали бы все реальные условия протекания процесса. Одновременно эти модели должны допускать их трансформацию в относительно простой и понятный инженерный метод расчета, сопровождающийся средствами компьютерной поддержки.
Таким образом, разработка математических моделей и базирующихся на них методов инженерного расчета, позволяющих прогнозировать реальный тепловлажностный режим стеновых конструкций при их производстве и эксплуатации при переменных условиях окружающей среды, является актуальной научной и практической задачей.
Все отмеченное и определило цель настоящей работы, которая выполнялась в рамках ФЦП «Интеграция» (2.1 - А118 Математическое моделирование ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий) и тематическим планом НИР ГОУВПО «ИГХТУ».
Цель работы состояла в повышении достоверности расчетов тепловлажностного режима стеновых конструкций в условиях переменности тепловлажностного состояния окружающей среды для разработки энергосберегающих мероприятий при их производстве и эксплуатации.
Научная новизна-результатов работы заключается в следующем.
1. Разработана ячеечная модель нелинейной теплопередачи через плоскую стенку при нестационарных граничных условиях третьего рода и на ее основе выполнены расчетные исследования по связи теплового потока с изменением температуры окружающей среды.
2. Выполнена аппроксимация зависимостей теплофизических характеристик, характеризующих тепло и влагоперенос, от температуры и влажности для ряда материалов. Показано, что в реальном диапазоне изменения температуры и влажности эти зависимости достаточно существенны и их игнорирование может вносить значительные погрешности в расчетные оценки тепловых потоков.
3. Разработана ячеечная модель совмещенного нелинейного тепло-влагопереноса при переменных параметрах окружающей среды и на ее осно-

Рис.2.5. Прогрев однородной стенки при с!=0,2 и а2=0,05.