Библиографическое описание:

Узаков Г. Н., Хужакулов С. М., Рузикулов Г., Курбанов Ж. Расчет температурно-влажностного режима ограждений овощехранилища с учетом климатических условий // Молодой ученый. — 2012. — №1. Т.1. — С. 40-45. — URL https://moluch.ru/archive/36/4116/ (дата обращения: 12.12.2017).

Ограждающие конструкции овощехранилищ и холодильников являются основным элементом в создании требуемого температурно-влажностного и газового режима хранения продуктов, и работают в тяжелых климатических условиях. Внешние природно-климатические условия оказывают влияние на температурно-влажностный режим хранилищ и на состоянии теплоизоляции ограждающих конструкций.

Первый внешний климатический фактор, который должен учитываться при проектировании ограждений овощехранилищ и холодильников –температура наружного воздуха в холодный и теплый периоды года. Учитывая, что в зданиях холодильников проектируются помещения с температурой в довольно широком диапазоне (от +12 до –40 оС), вопрос длительного обеспечения требуемых температурных режимов имеет решающее значение.

Теплотехнические расчеты хранилищ по летним условиям имеют цель определить величину теплопритоков, установить степень колебания внутренних температур и действия солнечной радиации с тем, чтобы добиться их минимальное влияние на температуру и влажность камер.

Без выполнения научно обоснованных теплотехнических расчетов ограждений хранилищ и учета солнечной радиации невозможно создать требуемые температурно-влажностные условия.

Для расчетов ограждений и правильного их решения необходимо знать среднесуточные и среднегодовые температуры наружного воздуха, амплитуду колебаний ее в течение суток и интенсивность солнечной радиации. В течение дня обычно происходит колебание температуры, непосредственное облучение и прогрев наружных поверхностей конструкций. Степень прогрева зависит не только от величины температуры наружного воздуха, но и от ориентации здания по странам света. Она может не совпадать с тем периодом дня, в который температура воздуха достигает максимального значения. Такое явление наблюдается в ограждениях, обращенных на запад, и особенно на юго-запад. В южных районах прогрев стен такой ориентации намного выше, чем в ограждениях, обращенных на другие стороны света, и поэтому в стенах овощехранилищей и холодильников изоляция должна усиливаться.

Второй, не менее важный фактор, требующий учета при расчетах и проектировании, – влажность наружного воздуха. Степень влажностного состояния воздуха характеризует относительная влажность. Как известно, относительная влажность воздуха – это отношение количества влаги, фактически содержащейся в данном объеме воздуха, к тому количеству, при котором достигается 100 % - ное насыщение воздуха водяными парами при той же температуре. Относительная влажность воздуха в теплый период года принимается при расчетах увлажнения ограждающих конструкций холодильников.

В основном она зависит от общего характера и распределения осадков по территории Республики, от количества солнечной радиации, повторяемости вторжения сухого континентального и влажного воздуха.

Средние значения относительной влажности за период с мая по сентябрь по Кашкадарьинской области колеблется в пределах φ=30–45% [1]. Важнейшим показателем при проектировании ограждающих конструкций овощехранилищ является температура и влажность внутреннего воздуха, которые устанавливаются в процессе эксплуатации.

Коэффициент теплопередачи многослойной стенки в общем виде определяется формулой [2]

(1)

Зная значение коэффициента теплопередачи k, можно легко установить теплотехническую характеристику ограждения и выбрать такую ограждающую конструкцию, которая была бы эффективной и удовлетворяла всем техническим требованиям, предъявляемым к ограждениям хранилища. Величина теплового потока, проходящего через 1 м2 плоской ограждающей стены определяется по следующему уравнению:

(2)

где - расчетная разность температур внутреннего и наружного воздуха, оС; - общее сопротивление ограждающей конструкции теплопередачи, (м2·оС)/Вт.

Сопротивление теплопередачи является величиной, обратной коэффициенту теплопередачи. Этот показатель также нормируется и характеризует степень сопротивления ограждения теплопередачи, выражающуюся разностью температур воздуха с одной и с другой стороны ограждения, при которых тепловой поток через 1 м2 ограждения будет составлять 1 Вт. Величина сопротивления теплопередачи характеризует теплозащитные свойства ограждения и связана с коэффициентом теплопередачи зависимостью

(3)

Для расчета наружных ограждений проще определять величину , к тому же и формулы при определении сопротивлений теплопередачи имеют более простой вид. Однако в холодильной технике при теплотехнических расчетах используется уравнение коэффициента теплопередачи.

Зная математическую связь обоих значений, можно легко перейти к определению значения k и значения .

Сопротивление теплопередаче многослойных ограждений вычисляется по формуле

(4)

где

(5)

Следовательно, количество входящих в формулу R будет соответствовать количеству слоев, входящих в общую конструкцию стены. Таким образом, общее сопротивление теплопередачи получается как сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения.

Тепловой поток проходящий через 1 м2 поверхности ограждения выражается формулой:

(6)

Пользуясь указанными формулами, легко определить изменение температур в толще стены в любом ее месте и показать эти изменение графически.

Известно, что при повышении влажности изоляционных материалов ухудшаются их теплозащитные свойства, увеличивается общий коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций и ухудшаются эксплуатационные показатели овощехранилища. Поэтому меры против попадания парообразной и капельной влаги в толщу ограждающих конструкций имеют большое практическое значение.

Всякий строительный материал в упрощенном виде представляет собой трехфазную систему: «твердое тело – вода – воздух». Соотношения фаз в единице объема определяет физико-технические свойства материала.

Содержания воздуха зависит от пористости теплоизоляционного материала. Чтобы решить конструкцию с эффективными теплотехническими показателями и правильно защитить ее от увлажнения, необходимо знать способы расчета увлажнения. Содержание влаги в атмосферном воздухе характеризуется абсолютной влажностью воздуха. Однако для расчетов, связанных с конденсацией влаги, лучше знать парциальное давление водяного пара е мм рт. ст. Величина упругости водяного пара зависит от температуры и барометрического давления и не может увеличиваться беспредельно, а достигает такого значения, выше которого упругость не может быть увеличена. Максимальное значение упругости водяного пара соответствует максимальному насыщению воздуха водяным паром и обозначается буквой Е мм рт. ст.

Абсолютная влажность воздуха при наличии значений упругости водяного пара определяется по формуле:

, (7)

где t–температура воздуха, оС; е–упругость водяного пара в воздухе, мм рт. ст.

Относительная влажность воздуха (в %) при известных величинах е и Е, соответствующих заданной температуре, определяется по формуле:

(8)

Анализируя формулу с точки зрения изменения величин е и Е, можно установить, что при определенной температуре значения е и Е станут равными. Тогда относительная влажность воздуха будет φ=100 %, т.е. воздух достигнет полного насыщения водяным паром. Температура, при которой достигнуто такое влажностное состояние воздуха (ниже точки росы) излишняя влага в воздухе будет конденсироваться, и образуется жидкая фаза.

Влажностный режим ограждений тесно связан с метеорологическими условиями охлаждаемых помещений. От степени влажности материалов зависит коэффициент теплопередачи ограждения, который повышается с увеличением влажности материалов.

Влажностное состояние ограждений особенно важный показатель в холодильных камерах хранилищ, так как повышение влажности теплоизоляционных материалов влечет за собой порчу дорогостоящей теплоизоляции и преждевременный ее износ.

В работе рассматриваются температурно-влажностные режимы различных вариантов ограждений хранилищ.

В первом варианте пенобетонная стена холодильной камеры толщиной 42 см разделяет две воздушные среды с разными температурами и одинаковыми барометрическими давлениями, но с различными упругостями водяного пара и парциальными давлениями. В результате этого через ограждающую стену овощехранилища будет проходить поток паров от наружной стороны (теплой) к внутренней (холодной), т.е. произойдет диффузии водяного пара.

Рассмотрим влажное состояние стены, считая, что температурный режим камеры остается неизменным. Соответственно температурам диффузия паров будет, происходит из сред с более высокими температурами и большим парциальным давлением к средам с более низкими значениями этих показателей. Интенсивность диффузии паров будет зависеть не только от разности упругостей водяного пара, но и от материала, который оказывает сопротивление потоку паров.

Сопротивление ограждающей конструкции паровым потокам называют сопротивлением паропроницанию, величину которого определяют по формуле

(9)

где, Rп–сопротивление паропроницанию слоя; δ–толщина слоя; μ–коэффициент паропроницаемости материала, г/(м·ч·мм рт.ст).

Вследствие различного сопротивления паропроницанию отдельных слоев ограждения упругость водяных паров на границе каждого слоя будет меняться.

Полное сопротивление стены из пенобетона толщиной 42 см при коэффициенте паропроницаемости μ=0,026 имеет величину

Удельная паропроницаемость всей стены составит

Для установления влажностного состояния рассматриваемой пенобетонной стены определим упругость водяных паров на границах слоев.

В этом случае полное сопротивление стены Н находится как сумма послойных сопротивлений по формуле

(10)

Коэффициент паропроницаемости пенобетона μ=0,0267 (г/м·ч·мм рт.ст). следовательно, величина сопротивления паропроницанию отдельных слоев будет

или

Величину упругости водяных паров на грани каждого слоя определяют по формуле

(11)

где - упругость водяного пара на внутренней поверхности некоторого слоя; - упругость водяного пара внутреннего воздуха; - упругость водяного пара наружного воздуха; - полное сопротивление паропроницанию всего ограждения; - сумма сопротивления паропроницанию паровых n–1 слоев ограждения.

Определим влажностное состояние каждого слоя пенобетонной стены. Упругости водяных паров на границах слоев вычисляются следующим образом:

для наружного слоя при и влажности величина

для внутреннего слоя и влажности величина

На рис. 1. приведен график температурно-влажностного состояния пенобетонной стены.

Рис. 1. График температурно-влажностного режима стены хранилища из пенобетона.

Для сравнения температурно-влажностного режима и выбора оптимальных конструкций ограждений произведем аналогичные теплотехнические расчеты для следующих конструкций ограждений с учетом климатических условий местности.

  1. Кирпичная стена с теплоизоляцией из пенобетона;

  2. Железобетонная стена теплоизолированной пенобетоном;

  3. Кирпичная стена теплоизолированной минеральной пробкой.

Теплотехнические расчеты рассматриваемых стен произведены при одинаковых внешних и внутренних расчетных температурах и влажностных условиях. Полученные результаты представлены в виде графиков температурно-влажностного режима стен (рис.2 – 4).

Рис. 2. График температурно–влажностного режима стены хранилища из кирпича, изолированной пенобетоном.

Рис. 3. График температурно–влажностного режима стены хранилища из железобетона, изолированной пенобетоном.

Рис. 4. График температурно–влажностного режима стены хранилища из кирпича, с изоляцией минеральной пробкой.

Таким образом, результаты расчетов можно использовать для разработки и выбора оптимальных конструкций ограждений плодоовощехранилищ с учетом климатических условий местности. Использование пенобетонных стен и стен, теплоизолированных пенобетоном позволяют экономить энергоресурсов для создания оптимального микроклимата.


Литература:
  1. Климатические характеристики аэродрома г. Карши. Под.ред. С.Г. Чанышевой. Ташкент.: 2005. – 134 с.

  2. Луканин В.Н. Теплотехника. – М.: Высшая шк., 2003. – 671 с.



Основные термины (генерируются автоматически): водяного пара, влажность воздуха, наружного воздуха, упругости водяного пара, относительная влажность воздуха, Относительная влажность воздуха, режима стены хранилища, температурно–влажностного режима стены, температуры наружного воздуха, солнечной радиации, климатических условий, График температурно–влажностного режима, коэффициент теплопередачи, влажность наружного воздуха, коэффициента теплопередачи, учетом климатических условий, влажность внутреннего воздуха, ограждений хранилищ, сопротивления ограждения теплопередачи, Абсолютная влажность воздуха.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос