Экспериментальное определение коэффициента поверхностного теплообмена нестационарным методом

Актуальность исследования связана с необходимостью обеспечения максимальной точности определения коэффициентов теплообмена на поверхностях ограждений и других объектов при обеспечении расчетных параметров внутреннего климата в помещениях зданий в условиях действия Закона РФ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» и СП 50.13330.2024 «СНиП 23-02–2003 Тепловая защита зданий». Предметом исследования является зависимость коэффициента поверхностного теплообмена от безразмерной избыточной температуры для тела с высокой эффективной теплопроводностью и однородным температурным полем при его остывании в неограниченном воздушном объеме в условиях теплоотвода преимущественно за счет естественной конвекции. Цель исследования состоит в получении приближенного аналитического выражения данной зависимости, подтвержденного результатами натурных экспериментов, позволяющего осуществлять более точный расчет коэффициентов внутреннего теплообмена в помещении, особенно при нестационарном режиме. Задача исследования – построение упрощенной математической модели процесса остывания тела в воздушном объеме; выявление основных факторов, влияющих на коэффициент теплообмена на поверхности тела; получение необходимых числовых коэффициентов в формулах, связывающих искомые и исходные параметры. Использовано математическое описание процесса понижения температуры тела с течением времени при постоянном коэффициенте наружного теплообмена и в случае его степенной зависимости от текущей разности температуры между поверхностью тела и воздухом, позволяющее выбрать вид зависимости и подобрать числовые коэффициенты в ней на основе сопоставления с экспериментальными замерами температуры в процессе остывания тела с помощью цифрового термометра для известных моментов времени. Представлены результаты экспериментальных измерений остывания двух объектов – со значительной и незначительной долей лучистой составляющей в общем теплообмене. Показано, что даже при существенном преобладании конвективного теплообмена расчет процессов остывания с достаточной для инженерной практики точностью в большинстве случаев может быть произведен без учета изменения коэффициента теплообмена. Изложение проиллюстрировано числовыми и графическими примерами.