A hőmérséklet-megoszlás és a közepes hőmérséklet számítása állandósult állapotban

Hasonló dokumentumok
A gyakorlat célja az időben állandósult hővezetési folyamatok analitikus számítási módszereinek megismerése;

Oktatási Hivatal. 1 pont. A feltételek alapján felírhatók az. összevonás után az. 1 pont

Lemezeshőcserélő mérés

HŐKÖZLÉS ZÁRTHELYI BMEGEENAMHT. Név: Azonosító: Helyszám: K -- Munkaidő: 90 perc I. 30 II. 40 III. 35 IV. 15 ÖSSZ.: Javította:

Vasbetonszerkezetek II. Vasbeton lemezek Rugalmas lemezelmélet

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből november 28. Hővezetés, hőterjedés sugárzással. Ideális gázok állapotegyenlete

2. (b) Hővezetési problémák. Utolsó módosítás: február25. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

Energia hatékonyság, energiahatékony épületgépészeti rendszerek

Kaméleonok hőháztartása. Hősugárzás. A fizikában három különböző hőszállítási módot különböztetünk meg: Hővezetés, hőátadás és a hősugárzás.

Vasbeton tartók méretezése hajlításra

Optika gyakorlat 2. Geometriai optika: planparalel lemez, prizma, hullámvezető

M/D/13. Szorozzuk meg az egyenlet mindkét oldalát a közös nevezővel, 12-vel; így a következő egyenlethez jutunk: = 24

HŐÁTADÁSI FOLYAMATOK SZÁMÍTÁSA

MŰSZAKI HŐTAN II. EXTRA PÓTZÁRTHELYI. Hőközlés. Név: Azonosító: Terem Helyszám: Q-II- Munkaidő: 120 perc

Egyenletek, egyenlőtlenségek VII.

3. (b) Kereszthatások. Utolsó módosítás: április 1. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Modern Fizika Labor. 2. Az elemi töltés meghatározása. Fizika BSc. A mérés dátuma: nov. 29. A mérés száma és címe: Értékelés:

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

Fázisátalakulások vizsgálata

Példa: Tartó lehajlásfüggvényének meghatározása végeselemes módszer segítségével

A jövő elkötelezettje. U-érték mérése

A hőterjedés dinamikája vékony szilikon rétegekben. Gambár Katalin, Márkus Ferenc. Tudomány Napja 2012 Gábor Dénes Főiskola


Az aktív hőszigetelés elemzése 1. rész szerző: dr. Csomor Rita

TABLETTÁK ÉS KAPSZULÁK SZÉTESÉSE

SABIANA DS 2000 MELEGVIZES ÉS GŐZÖS SUGÁRZÓERNYŐ

VI. Az emberi test hőegyensúlya

Ellenáramú hőcserélő

Tartószerkezetek I. (Vasbeton szilárdságtan)

Hidraulikai kapcsolások Baumann Mihály adjunktus Lenkovics László tanársegéd PTE MIK Gépészmérnök Tanszék

9. ábra. A 25B-7 feladathoz

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA II.

Sugárzásos hőtranszport

1.1 Emisszió, reflexió, transzmisszió

Aktív hőszigetelés: megéri? A hirdetőinek vagy a vevőknek?

Jelölje meg (aláhúzással vagy keretezéssel) Gyakorlatvezetőjét! Kovács Viktória Barbara Laza Tamás Ván Péter. Hőközlés.

Központosan nyomott vasbeton oszlop méretezése:

Akusztikai tervezés a geometriai akusztika módszereivel

Elektromos áramerősség

3. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 3. előadás Lineáris egyenletrendszerek

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

Használható segédeszköz: Függvénytáblázat, szöveges adatok tárolására és megjelenítésére nem alkalmas zsebszámológép

Általános csőszerelési előkészítő és kiegészítő feladatok-ii.

1. feladat Összesen 21 pont

Termodinamikai bevezető

Az aktív hőszigetelés elemzése 2. rész szerző: dr. Csomor Rita

ENERGIA- MEGTAKARÍTÁS

A vizsgaérdemjegy: elégtelen (1) elégséges (2) közepes (3) jó (4) jeles (5)

A szabályos sokszögek közelítő szerkesztéséhez

Segédlet a gördülőcsapágyak számításához

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2011/2012 Matematika I. kategória (SZAKKÖZÉPISKOLA) 2. forduló - megoldások. 1 pont Ekkor

2. mérés Áramlási veszteségek mérése

Fázisátalakulások vizsgálata

1. feladat. CAD alapjai c. tárgyból nappali tagozatú ipari formatervező szakos mérnök hallgatóknak

NYOMÁS ÉS NYOMÁSKÜLÖNBSÉG MÉRÉS. Mérési feladatok

10. Koordinátageometria

Hőtan (BMEGEENATMH) Gyakorlat A gyakorlat célja A gyakorlat eredményes végrehajtásához szükséges előzetes ismeretek Hőközlés

Ipari kemencék PID irányítása

GYAKORLATI ÉPÜLETFIZIKA

Sorozatok I. Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás.

1. Halmazok, számhalmazok, alapműveletek

4. feladat Géprajz-Gépelemek (GEGET224B) c. tárgyból a Műszaki Anyagtudományi Kar, nappali tagozatos hallgatói számára

2.GYAKORLAT (4. oktatási hét) PÉLDA

A szükségesnek ítélt, de hiányzó adatokat keresse ki könyvekben, segédletekben, rendeletekben, vagy vegye fel legjobb tudása szerint.

QUALITHERM falfűtési rendszer fűtési és hűtési teljesítmény mérése, számítógépes szimuláció

Fajhő mérése. Mérést végezte: Horváth Bendegúz Mérőtárs neve: Olar Alex Mérés ideje: Jegyzőkönyv leadásának ideje:

9. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 9. előadás Mátrix inverze, Leontyev-modell

KOMFORTELMÉLET Dr. Magyar Zoltán

Példa: Háromszög síkidom másodrendű nyomatékainak számítása

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

5. Laboratóriumi gyakorlat. A p-n ÁTMENET HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSE

Szabadentalpia nyomásfüggése

b. Ha R16-os felnit és 55-ös oldalfalmagasságot választunk, akkor legfeljebb mennyi lehet a gumi szélessége? (10 pont) MEGOLDÁS:

Budapesti Corvinus Egyetem Makroökonómia Tanszék 2015/2016/2 SOLOW-MODELL. 2. gyakorló feladat március 21. Tengely Veronika

Matematika III. harmadik előadás

Használati meleg víz termelés

BIOMATEMATIKA ELŐADÁS

KOMFORTELMÉLET dr. Magyar Zoltán

Németh László Matematikaverseny április 16. A osztályosok feladatainak javítókulcsa

Tranziens jelenségek rövid összefoglalás

Hőszigetelések anyagainak helyes megválasztása

A BÍRÁLÓ TÖLTI KI! Feladat: A B C/1 C/2 C/3 ÖSSZES: elégséges (2) 50,1..60 pont

Átmeneti jelenségek egyenergiatárolós áramkörökben

POLIMERTECHNIKA Laboratóriumi gyakorlat

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Sorozatok II.

A geotermikus energiában rejlő potenciál használhatóságának kérdései. II. Észak-Alföldi Önkormányzati Energia Nap

Szélsőérték feladatok megoldása

1. feladat Összesen 25 pont

6. feladatsor: Inhomogén lineáris differenciálegyenletek (megoldás)

Premium VTN vákuumcsöves kollektor TERVEZÉSI SEGÉDLET

Tető - feladat. Az interneten találtuk az [ 1 ] művet, benne az alábbi feladatot és végeredményeit ld. 1. ábra.

II. Gyakorlat: Hajlított vasbeton keresztmetszet ellenőrzése (Négyszög és T-alakú keresztmetszetek hajlítási teherbírása III. feszültségi állapotban)

4. A kézfogások száma pont Összesen: 2 pont

Emelt szintű érettségi feladatsorok és megoldásaik Összeállította: Pataki János; dátum: november. I. rész

1. csoport. Hónap I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. Havi középhőmérséklet ( C) Havi csapadékmennyiség (mm)

Falfűtési segédlet

Átírás:

A HŐMÉRSÉKLET ÉS HŐKÖZLÉS KÉRDÉSEI BETONRÉTEGBE ÁGYAZOTT FŰTŐCSŐKÍGYÓK ESETÉBEN A LINEÁRIS HŐVEZETÉS TÖRVÉNYSZERŰSÉGEINEK FIGYELEMBEVÉTELÉVEL Általános észrevételek A sugárzó fűtőtestek konstrukciójából következik, hogy a hőleadó felületen képzelt koordináta-rendszer koordinátái szerint változó hőmérséklettel kell számolnunk. Ha elfogadjuk a csőkígyóba be- és onnan kilépő fűtőközeg hőfokának számtani közepét fűtővíz-hőmérsékletnek, akkor a hőleadó testben vagy testen elhelyezett csőszálak közötti hőmérséklet-változást és az ebből adódó közepes hőmérsékletet kell meghatároznunk. A számítás menetében bizonyos változást okoz az, hogy betonba vagy vakolatba beágyazott avagy fémlemezzel kapcsolatba hozott csőkígyóval van dolgunk. A berendezések méretezésének tárgyalásakor látni fogjuk, hogy a fűtőfelület közepes hőmérséklete szinte kivétel nélkül előre megválasztható, s így feladatunk ennek alapján a fűtőtest konstrukciójának és a fűtőközeg hőmérsékletének meghatározása. A következőkben tehát adott közepes felületi hőmérséklet esetén az egyes konstrukciós megoldásokban az menettávolságot, s ebben elsősorban a csőfalon beálló hőmérsékletet fogjuk meghatározni. A hazánkban érvényes következő számítási mód alapgondolata KALOUS prágai tanártól ered, továbbfejlesztésén KOLLMAR érdemesen dolgozott, de e téren a külföldi szerzők is megemlékeznek a Budapesti Műszaki Egyetem Épületgépészeti I. Tanszékének jelentős tevékenységéről. A hőmérséklet-megoszlás és a közepes hőmérséklet számítása állandósult állapotban A megoldás igen vékony =0,001 0,00 m és jó hővezetési tényezőjű 50 100 lemezekben szolgáltat szinte teljesen pontos eredményt, tehát olyan esetben, ha az ún. tényező értéke =h = = 10 100 0,001=1 10 (1) nagyságrendű. Az összehasonlító számítások azonban azt is mutatják, hogy a kétirányú hővezetés figyelembevételével nyert eredményektől a tényező lényegesen nagyobb értéke esetén a lineáris hővezetésen alapuló számítások csak a gyakorlatban megengedhető kis mértékben térnek el. Az érvényességi határt = 10 0,03=0,3 () 1 1

nagyságban szabhatjuk meg. Természetes itt a =0,3 értékben nem a benne szereplő tényezők egyedi értékei fontosak. A 0,3-et ezúttal betonrétegbe ágyazott csőkígyó figyelembevételével számítottuk. A hőmérséklet-megoszlás számítása érdekében a következő feltételezésekkel éltünk: a) a sík felületű fűtőtest méretei igen nagyok, vastagsága 0,07 0,08 m; b) a fűtőtest anyaga beton, amely homogén és izotrópnak tekinthető; c) a betonrétegben egymástól távolságban fűtőcsövek helyezkednek el, amelyeket első közelítésben szélességű, de elenyésző vastagságú, hőmérsékletű pántoknak tekintünk (1. ábra); d) a betonréteget mindkét síkja felől hőmérsékletű környezet övezi (. ábra); e) a betonréteg hővezetési tényezője, hőátadási tényezője fölfelé, lefelé ; f) a hőáramlás az -ben képzelt szimmetriasíktól jobbra és balra egymásnak tükörképe (analóg a két végén beágyazott tartóval). Az =0 síkban elhelyezkedő szélességű hőmérsékletű pánttól távolságban levő keresztmetszeten vezetés útján átáramló hő = (3) illetve = túlhőmérséklettel kifejezve = (4) 1. ábra. Sugárzó fűtőtest elvi szemléltető vázlata. ábra. Sugárzó fűtőtest hőmérséklet megoszlásának számítása

A következőkben =1 m széles síkra vizsgáljuk a hőmérséklet-megoszlást, így = (5) Az + távolságban levő keresztmetszeten = (6) hő áramlik át. A kettő különbsége az 1 felületről felfelé és lefelé átadott hő, azaz = + =, (7) amiből rendezés után nyerjük, hogy + = 0 = (8) mivel az egyenlet jobb oldalán az első differenciálhányadosok differenciálhányadosának limesze, azaz a második differenciálhányados szerepel. A együtthatójára vezessük be az + = (9) jelölést, minthogy ez a hányados csak pozitív szám lehet. Így a =0 (10) ismert differenciálegyenletet nyerjük. Ennek céljainknak megfelelő egyik általános megoldása = + (11) A és állandókat a határfeltételekből számíthatjuk. Ugyanis ha =0, akkor = (1) 3

és a szimmetrikus hőáramlás miatt az középvonalon hő nem áramlik át, azaz ha =, akkor =0 (13) Az első feltételből = = + (14) s ebből = (15) A második feltételből = =0 (16) = =0 (17) s így = + (18) amiből = + (19) Viszont = = 1 + (0) illetve 4

= + (1) Behelyettesítve (11)-be nyerjük, hogy = + + () + azaz + = + (3) Felhasználva, hogy + =h nyerjük, hogy = h h (4) A kapott eredmény a határfeltételeket kielégíti, mert ha =0, akkor = (5) és ha =, akkor h h = h h (6) és h h 0=0 (7) 5

Tehát az összefüggés hűen írja le, hogy a középvonalon hő nem hatol át. A hőmérsékletmegoszlást az szélességű sávon a 3. ábra mutatja, amely természetesen többszörösen ismétlődik. Az ábrát egyben a középhőmérséklet kiszámítására is felhasználjuk. 3. ábra. A hőmérséklet megoszlása sugárzó fűtőtest felületén Vizsgálatunkban a hőátadási tényezőket konstansnak, azaz az szélességű sávon változatlannak tekintjük és középértékükkel helyettesítjük. Így = és = Ezzel a feltevéssel az szélességű sávon leadott hő = + = + = + (8) formában írható. Ebből = 1 (9) illetve = h h = = h 1 h = (30) (31a) 6

= h 1 h h = h h h = (31b) (3) (ugyanis h = h és =h ). Még mielőtt a (3)-es összefüggésből a következtetéseket levonnánk, rámutatunk arra, hogy a közepes hőmérsékletet abból a megfontolásból is le lehet vezetni, hogy a hőmérsékletű pántból + és irányban a betonrétegbe vezetéssel jutó hő egyenlő az szélességű sáv hőleadásával, azaz = + (33) amiből a műveletek elvégzése után szintén h = (34) összefüggést nyerjük. Ez arra mutat, hogy a közepes hőmérséklet annál nagyobb, mennél nagyobb a hőmérséklet, de mennél kisebb az + = (35) mivel h lim =1 () ami fizikailag azonnal érthető, hiszen ha a hőmérsékletű pántok egymáshoz tapadóan volnának a betonrétegben (tehát =0 volna), akkor a réteg közepes hőmérséklete szintén lenne. Ha viszont igen nagy, sőt a végtelen felé közeledne, akkor h lim =0 () 7

miatt a közepes túlhőmérséklet szintén =0-vá válnék. Ez a vizsgálat tehát egymagában nem dönti el, hogy vajon nagy, vagy kis távolságban érdemes-e a mostanáig pántnak nevezett hőforrásokat elhelyezni. Rögtön hű képet kapunk erről, ha azt a követelményt tűzzük ki, hogy egy pántból (ami helyett a továbbiakban majd csövet helyezünk) minél több hőt nyerhessünk. A közepes hőmérsékletű betonréteg hőközlése ugyanis =+ = + (36) Az egységnyi hosszúságú pánt szélességű sávja közvetíti ezt a hőt, azaz = = + (37) kifejtve értékét nyerjük, hogy h = + (38) = + h (39) Ebből az összefüggésből most már világosan látható, hogy 1 fm beépített pántból akkor kapjuk a legtöbb hőt, ha minél nagyobb túlhőmérséklete van a pántnak ha a pánt szélessége minél nagyobb ha a réteg hővezetési tényezője minél nagyobb s ha az tényező, illetve azt a legjobban befolyásoló menettávolság minél nagyobb. Ezek a felismerések útmutatók, de teljes egészükben nem vihetők át a betonrétegbe ágyazott csőkígyók esetére, mivel a lineáris hővezetés mellett a használt tételek a 0,3 értékből következően csak kb. 0,06-0,08 m rétegvastagságig közelítik meg a valóságot és mivel a beépített cső átmérője < és természetszerűleg nem pánt alakú. Mégis sok tanulsággal szolgálnak a (3) és (39) összefüggések, mivel elsősorban arra mutatnak rá, hogy minél nagyobb hőmérsékletű hőhordozó közeget kell alkalmaznunk, tehát mindenütt, ahol a hőmérséklet korlátozott, nem kapunk jó anyagkihasználást (pl. a mennyezetfűtésben). 8