Дослідження характеристик промислового освітлення

Теплостійкість  конструкцій має велике значення при змінах температури зовнішнього  повітря. Коливання зовнішньої температури викликають коливання температури внутрішнього повітря. Коливання зовнішніх температур залежать від теплостійкості, або від теплової інерції обгороджування. Теплова інерція - прагнення тіла зберегти свою первинну температуру. Чим більше інерція, тим важче змінити первинний стан. Цегельні стіни влітку довго зберігають свою температуру і нечутливі до різьких і короткочасних перепадів температури зовнішнього повітря в осінній період.

Опорний конспект по темі №3 «Основи будівельної світлотехніки» (2 години).

Завданням будівельної світлотехніки є дослідження умов, що визначають створення оптимального світлового режиму в приміщеннях. Освітленістю Е поверхні називається відношення падаючого світлового потоку до площі освітлюваної поверхні. Одиниця виміру освітленості – люкс (лк).

Світловий потік - потужність променистої енергії, що оцінюється по

11

світловому  відчуттю, яке вона виробляє. Енергія, передавана випромінюванням, називається  променистою енергією. Джерелом променистої  енергії є Сонце.

При падінні  світлового потоку на освітлюване тіло частина потоку відбивається, частина  проходить крізь тіло, частина  поглинається тілом. Явища віддзеркалення і проходження світла крізь тіло найбільш важливі для архітекторів, оскільки світопропускаючі матеріали використовують в конструкціях, що захищають, а віддзеркалення внутрішніх поверхонь приміщення в значній мірі обумовлюють інтенсивність освітленості.

Природне  освітлення.

Природне освітлення (денне) - світло, що створюється сонячним і небесним випромінюванням. Залежно від розташування світлових отворів розрізняють бічне, верхнє і комбіноване освітлення приміщень. Природне освітлення приміщень оцінюється по величині КЕО - коефіцієнту природної освітленості (е). Він є відношенням природної освітленості заданої точки М усередині приміщення світлом неба Ем до одночасного значення освітленості зовнішньої відкритої горизонтальної поверхні поза будівлею розсіяним світлом від небозводу Ен:

I =(Eм/Eн) 100%.

Значення КЕО  для різних приміщень нормується. Так, приміщення конструкторських бюро повинні мати КЕО не нижче 2%, класи, аудиторії - не нижче 1,5%, житлові приміщення - не нижче 0,5%.

Радіація - потужність сонячного випромінювання, що досягло поверхні Землі (ультрафіолетові промені).

Інсоляція - опромінення якої-небудь поверхні прямими сонячними

12

променями. Негативні  дії інсоляції і радіації позначаються на перегріві приміщень. Засобом  проти перегріву служить фарбування або облицювання огороджувальних  конструкцій в світлі тони.

Лабораторно-практичне заняття (6 годин).

ЛПЗ №1 “Теплопередача через одно - і  багатошарову плоску стінку” (2 години).

Мета роботи.

Вивчити теоретичні основи теплопередачі, визначити теплові  втрати, що проходять через одношарову і двошарову плоскі стінки, і порівняти  їх.

Загальні відомості.

Теплопередача – процес передачі тепла від гарячого рухливого середовища до холодної через стінку, що розділяє їх.  

Прикладом теплопередачі  через плоскі стінки може служити  передача теплоти від теплого  повітря в приміщенні до холодного  повітря зовні будівлі через стінку приміщення.

Багатошарова  стінка відрізняється від одношарової  тим, що вона складається з матеріалів з різною теплопровідністю. Якщо стінка має декілька шарів з одного і того ж матеріалу, то вона вважається одношаровою.

Розглянемо теплопередачу через одношарову плоску стінку.

 

 

 

Схема теплопередачі через плоску стінку.

13

Процес теплопередачі здійснюється в три стадії.

Перша – тепловіддача від гарячого теплоносія з температурою t1 до зовнішньої поверхні стінки з температурою t’ст з площею поверхні F шляхом конвективного теплообміну.

Друга стадія – поширення теплоти теплопровідністю через стінку завтовшки δ від зовнішньої поверхні з температурою t’’ст до внутрішньої (холоднішою) з температурою t’ст.

Третя стадія – тепловіддача від внутрішньої поверхні стінки з температурою t’’ст до холодного рухливого середовища з температурою t2 шляхом конвективного теплообміну.

Конвективний теплообмін – це складний процес, залежний від великого числа  чинників, які умовно можна розділити  на наступні групи:

Природа виникнення руху середовища (рідини або газу) уздовж стінки. Розрізняють два види руху. Природна конвекція викликається підіймальною силою, обумовленою різницею щільності холодних і нагрітих часток середовища. Інтенсивність процесу залежить від вигляду середовища, різниці температур між окремими її частками і об'єму простору, в якому протікає процес.

Вимушена конвекція обумовлена роботою зовнішніх агрегатів (насоса, вентилятора і так далі). Якщо швидкість вимушеного руху невелика і є різниця температур між окремими частками середовища, то поряд з вимушеним рухом може спостерігатися і вільний рух.

Режим руху середовища. Рух середовища (рідини або газу) може мати ламінарний або турбулентний характер.

Фізичні властивості середовища. На процес тепловіддачі

14

безпосередньо впливають наступні фізичні параметри середовища: теплопровідність, питома теплоємність, щільність, в'язкість і температуропровідність.

Форма, розміри і стан поверхні стінки, омиваним середовищем. Великий значення мають шорсткість стінки, її форма (плита або труба), її розташування (вертикально, горизонтально, похило).

Опис  установки.

Лабораторна установка (мал. 1 ) складається з двох плоских  цегельних стінок: одношарової стінки 1, виконаною з вогнетривкої магнезитової цеглини, і двошарової стінки 2, виконаною з магнезитової і шамотної цегли. Нагрів повітря здійснюється електричними нагрівачами 3, встановленими нижче за цеглу. Температура стінок визначається за допомогою термопар 4, встановлених на поверхнях кожної цеглини, а також посередині кожної цеглини.

 

 

 

 

 

 

 

Малюнок 1 – Схема лабораторної установки.

 

15

Хід роботи.

Включити електричні нагрівачі і прогріти стінки протягом 40...50 хв. 

Виміряти температуру  у вказаних на малюнку 1 точках.

Повторити досвід ще 2 рази через 5 хв.

Результати  вимірів занести в таблицю 1.

Таблиця 1. Результати вимірів.

№	Час початку  досвіду с	Температура
		Одношарова  стінка				Двошарова стінка
		t1	t2	t3	t4	t5	t6	t7	t8
1	0
2	300
3	600

 

Порядок розрахунку.

1. Визначити щільність теплового потоку для одношарової стінки в кожному досвіді:

а) теплопровідність через стінку

 

16

де λм – теплопровідність магнезиту, Вт/(м ·0С),

λм = 6,15 – 0,003 tср, тут tср – середня температура стінки, 0С

δм – товщина  стінки, м; δм = 0,065 м;

б) тепловіддача від стінки до повітря 

q = α1 (t3 – tв),

де α1 – коефіцієнт тепловіддачі від стінки до навколишнього повітря, Вт/(м2·К).

Для одношарової  стінки

α1 = 30 Вт/(м2·К).

2. Визначити погрішність вимірів і розрахунків:

 

3. Визначити щільність теплового потоку для двошарової стінки для трьох дослідів: а) теплопровідність через стінку:

 

 

де δш = δм = 0,065 м;

λш – теплопровідність шамота, Вт/(м·К), визначається по формулі:

 

 

λм – теплопровідність магнезиту, Вт/(мК), визначається по формулі:

17

 

б) тепловіддача від  стінки до повітря

 

де α2 – коефіцієнт тепловіддачі від стінки до навколишнього повітря, Вт/м2·К; для двошарової стінки α2 = 40 Вт /(м2·К).

4. Визначити  погрішність вимірів і розрахунків:

 

5. Проаналізувати результати, пояснити причини погрішностей і оцінити одношарову і двошарову стінки по величині втрат тепла.

Контрольні  питання.

1. Що є процесом  теплопередачі?

2. З яких етапів полягає  процес теплопередачі?

3. Що характеризує коефіцієнт  тепловіддачі? Вкажіть найбільш  простий спосіб його збільшення.

4. Що таке конвективний  теплообмін?

5. Чинники, що впливають на конвективний теплообмін.

6. Як записується рівняння  теплопередачі? 

7. Фізичний сенс коефіцієнта  теплопередачі. 

18

8. Що таке  загальний термічний опір плоскої  стінки, і від яких параметрів воно залежить?

ЛПЗ №2 “Дослідження мікроклімату виробничих приміщень”.

Мета роботи.

1. Вивчити нормативи  параметрів мікроклімату виробничих  приміщень. 

2. Вивчити пристрій і  роботу приладів для виміру  тиску, температури, вологості і швидкості руху повітря.

3. Навчитися проводити  аналіз мікроклімату виробничих  приміщень за результатами спостережень.

Загальні  відомості.

Основними параметрами  мікроклімату, що впливають на життєдіяльність  і працездатність людини, є температура  виробничого приміщення, відносна вологість і швидкість руху повітря. Необхідність обліку основних параметрів мікроклімату може бути пояснена на підставі розгляду теплового балансу між організмом людини і довкіллям виробничих приміщень. Людина постійно знаходиться в процесі теплової взаємодії з довкіллям. Для того, щоб фізіологічні процеси в його організмі протікали нормально, теплота, що виділяється організмом, повинна відводити людину в довкілля. Відповідність між кількістю цієї теплоти і здатністю середовища, що охолоджує, характеризує її як комфортну.

Віддача теплоти  організмом людини в довкілля відбувається в результаті теплопровідності, конвекції, випромінювання, випару вологи з поверхні шкіри. Частина теплоти витрачається на нагрів вдихуваного повітря. Кількість теплоти, що віддається організмом людини різними

19

шляхами, залежить від величини того або іншого параметра  мікроклімату.

ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Повітря робочої зони. Загальні санітарно-гігієнічні вимоги» встановлює оптимальні і допустимі величини температури, відносній вологості і швидкості руху повітря для робочої зони виробничих приміщень.  Нормування параметрів мікроклімату здійснюють залежно від часу року, категорії робіт, характеристики виробничого приміщення по надлишках явної теплоти.

По часам  року розрізняють холодний і перехідний періоди з середньодобовою  температурою зовнішнього повітря нижче 10˚С; теплий період з температурою 10˚ С і вище..

Нормуються допустимі і оптимальні параметри мікроклімату.

Оптимальні  поширюються на всю робочу зону, допустимі - на постійні робочі місця (ПРМ) і місця тимчасового перебування (МТП). Допустимі показники встановлюються у разі, коли по  технологічним, технічним  або економічним причинам неможливо забезпечити оптимальні норми. Встановлені ГОСТ 12.1.005-88 оптимальних і допустимих параметрів мікроклімату для виробничих приміщень приведені в таблиці 1,2.

 

 

 

 

 

 

 

20

Таблиця 2

Період року	Категорія робіт		Температура, ˚С		Відносна вологість %	Швидкість руху повітря, м/с, не більш
Холодний	Легка - Iа	22 - 24		40 - 60		0,1
	Легка - Iб	21 - 23				0,1
	Середнього  тягарю  IIa	18 - 20				0,2
	Середнього  тягарю  IIб	17 - 19				0,2
	Тяжка - Ш	16 - 18				0,3
Теплий	Легка - Iа	23 - 25				0,1
	Легка - Iб	22 - 24				0,2
	Середнього  тягарю  IIa	21 - 23				0,3
	Середнього  тягарю  IIб	20 - 22				0,3
	Тяжка - Ш	18 - 20				0,4

 

21

Засоби нормалізації мікроклімату діляться  на наступні групи: що усувають джерело тепловиділень, захищають від теплової радіації (поглинаючі  стаціонарні і рухливі екрани, що відображають ), полегшують тепловіддачу тіла людини (вживання місцевого кондиціонування, використання повітряного душу), індивідуальний захист (спецодяг з  сукна, брезенту, капелюха з повсті, фетру,  спецвзуття, окуляри зі світлофільтрами).