Автор – В. В. Савенко. Дата публикации – 10.04.2019.
Получено аналитическое решение по распространению температурных волн в однородных ограждениях [1]. В данной статье результаты расчетов по этому решению сравниваются с имеющимися опытными или расчетными данными.
Сравнение с опытными данными из [3] показывает некоторое несовпадение по температурам, которое поддается объяснению. Но по величинам плотности теплового потока расхождения существенны, к этому могут привести только ошибки или в опытных, или в расчетных данных.
Анализ опытных данных показывает, что они противоречат друг другу и теории теплопроводности. На основании информации из других работ тех же авторов опытные данные по величинам тепловых потоков признаны ошибочными и указаны вероятные причины этих ошибок.
Для сравнения использованы также приведенные в [10] результаты расчетов температурных волн численным методом для трех вариантов стен. Для двух вариантов получено близкое совпадение результатов, для одного варианта расчетные данные из [10] и по аналитическому решению отличаются значительно. Показано, что эти данные из [10] являются ошибочными.
С целью расширения базы сравнения задействовано также известное аналитическое решение для полуограниченного тела. Проведено сравнение расчетных данных по аналитическому решению для полуограниченного тела из [7] и по аналитическому решению для стен разной толщины. По результатам расчетов установлено следующее.
Для кирпичной стены толщиной 0,12 м наибольшая разница в температурах составляет около 4 %, а по плотности теплового потока на наружной поверхности – около 7 %. При этом расчетные сдвиги по времени в колебаниях температуры могут отличаться на 44 %, а кратность уменьшения амплитуд колебаний температуры – на 15 %. То есть, для данной толщины стены использование формул для полуограниченного тела может приводить к значительным ошибкам в определении параметров.
С увеличением толщины стены погрешность расчетов по формулам для полуограниченного тела уменьшается. Эти формулы можно рекомендовать к применению при толщине стены не менее длины температурной волны.
Приведены графики изменения параметров температурных волн в стене при разных температурах окружающей среды. На рисунке показано изменение параметров по толщине стены в разное время суток для одного из рассмотренных вариантов при условии, когда средняя температура наружного воздуха больше температуры внутри помещения.
При названных условиях на процесс колебаний параметров в стене накладывается условно-стационарная теплопередача из-за разности температур на противоположных поверхностях стены. В результате кроме обычного изменения направления теплового потока в стене может появляться двойное изменение направления. То есть, в некоторых зонах внутри стены в определенное время могут быть встречные или противоположно направленные тепловые потоки.
О таких явлениях при воздействии на стену солнечного излучения имеются упоминания в литературе, где таким явлениям приписывают эффект резкого изменения температуры. На приведенных примерах показано, что встречные тепловые потоки могут возникать и по другим причинам, при этом необычного изменения параметров не происходит.
Из приведенного сравнения и анализа результатов расчетов следует, что аналитическое решение по температурным волнам в однородных стенах можно рекомендовать для практического применения.
……………………………..Полный текст