Convective and Radiant Heat Transfer at Internal Surfaces of Outer Corner

Abstract

Постановка задачи. В зоне углов наружных стеновых конструкций процессы теплообмена отличаются от происходящего теплообмена у глади стены. Однако при численном моделировании этих процессов в зоне наружных углов, как правило, принимают те же значения коэффициентов теплообмена, что у внутренней поверхности наружной стены. В результате этого реальная температура на грани внутреннего угла оказывается ниже расчетной. В этих случаях, когда температура оказывается ниже точки росы, создаются условия для образования конденсата и отсыревания внутренней поверхности ограждения. Поэтому необходимо проведение исследований с целью установления научно обоснованной расчетной величины коэффициента теплообмена у внутренней поверхности наружного угла. Результаты. Для решения этой задачи было проведено теоретическое исследование конвективного и лучистого теплообмена с использованием экспериментальных данных. На основе решения критериальных уравнений и зависимостей числа Нуссельта от критериев Грасгофа и Прандтля установлены численные значения коэффициентов конвективного теплообмена на грани внутренней поверхности наружного угла. Теоретические исследования лучистого теплообмена с учетом углового коэффициента переноса лучистой энергии позволили получить коэффициенты лучистого теплообмена на грани внутренней поверхности наружного угла. Выводы. В результате проведенного исследования получены научно обоснованные численные значения коэффициентов теплообмена у внутренней поверхности наружного угла, которые следует использовать при математическом моделировании теплопередачи через наружные стены в зоне внутренней поверхности угла при расчете температурных полей. Statement of the problem. In the area of the corners of the outer wall structures, the heat transfer processes differ from the heat exchange that occurs near the surface of the wall. However, in the numerical simulation of these processes in the zone of outer corners, as a rule, the same values of heat transfer coefficients are taken as at the inner surface of the outer wall. As a result, the actual temperature at the edge of the inner corner is lower than the calculated one. In these cases, when the temperature is below the dew point, conditions are created for the formation of condensate and dampness of the inner surface of the fence. Therefore, it is necessary to conduct research in order to establish a scientifically based calculated value of the heat transfer coefficient at the inner surface of the outer corner. Results. To solve this problem, a theoretical study of convective and radiant heat transfer was carried out using experimental data. Based on the solution of criterial equations and dependences of the Nusselt number on the Grashof and Prandtl criteria, the numerical values of the coefficients of convective heat transfer on the face of the inner surface of the outer corner are determined. Theoretical studies of radiant heat transfer, taking into account the angular coefficient of radiant energy transfer, made it possible to obtain the coefficients of radiant heat transfer on the face of the inner surface of the outer corner. Conclusions. As a result of the study, scientifically substantiated numerical values of the heat transfer coefficients at the inner surface of the outer corner were obtained, which should be used in mathematical modeling of heat transfer through the outer walls in the area of the inner surface of the corner when calculating temperature fields.