一級建筑師建筑物理與設(shè)備知識輔導：傳熱的基本方式

　　二、傳熱的基本方式

　　根據(jù)傳熱機理的不同，傳熱的基本方式分為導熱、對流和輻射。

　　(一)導熱(熱傳導)

　　導熱指物體中有溫差時由于直接接觸的物質(zhì)質(zhì)點作熱運動而引起的熱能傳遞過程。

　　1.傅立葉定律

　　傅立葉定律指出，均質(zhì)材料物體內(nèi)各點的熱流密度與溫度梯度成正比，即：

　　式中 ――材料的導熱系數(shù)。

　　由于熱量傳遞的方向(由高溫向低溫)和溫度梯度的方向(由低溫向高溫)相反，因此，上式中用負號表示。

　　注意，傅立葉定律在不同的溫度場中可以有其形式不同的表達式。

　　2.材料的導熱系數(shù)

　　導熱系數(shù)是表征材料導熱能力大小的物理量，單位為W/(m?K)。它的物理意義是，當材料層厚度為lm，材料層兩表面的溫差為1K時，在單位時間內(nèi)通過1┫面積的導熱量。

　　材料的導熱系數(shù)可查閱有關(guān)的建筑材料熱工指標表獲得，應(yīng)該熟悉經(jīng)常使用的建筑材料的導熱系數(shù)。

　　(二)對流

　　對流指由流體(液體、氣體)中溫度不同的各部分相互混合的宏觀運動而引起的熱傳遞現(xiàn)象。

　　由于引起流體流動的動力不同，對流的類型可分為：

　　1.自由對流：由溫度差形成的對流。

　　2.受迫對流：由外力作用形成的對流。受迫對流在傳遞熱量的強度方面要大于自由對流。

　　(三)輻射

　　輻射指物體表面對外發(fā)射熱射線在空間傳遞能量的現(xiàn)象。凡是溫度高于絕對零度(0K)的物體都能發(fā)射輻射能。

　　1.物體對外來輻射的反射、吸收和透射

　　(1)反射系數(shù)rh：被反射的輻射能Ir，與入射輻射能I的比值。2.白體、黑體和完全透熱體

　　(1)白體(絕對白體)：能將外來輻射全部反射的物體，rh=1.

　　(2)黑體(絕對黑體)：能將外來輻射全部吸收的物體，=1;

　　(3)完全透熱體：能將外來輻射全部透過的物體，=1.

　　3.物體表面的輻射本領(lǐng)

　　(1)全輻射力E(輻射本領(lǐng)，全輻射本領(lǐng))：在單位時間內(nèi)、從單位表面積上以波長0～的全波段向半球空間輻射的總能量，單位：W/┫，

　　(2)單色輻射力乩(單色輻射本領(lǐng))：在單位時間內(nèi)、從單位表面積向半球空間輻射出的某一波長的能量，單位：W/┫?μm.

　　(3)灰體：如果―個物體在每一波長下的單色輻射力與同溫度、同波長下黑體的單色輻射力的比值為―常數(shù)，這個物體稱為灰體。

　　一般建筑材料均可看作為灰體：

　　(4)非灰體(選擇性輻射體)：物體的單色輻射力與黑體、灰體截然不同，有的只能發(fā)射某些波長的輻射線

　　(5)黑度ε(輻射率)：灰體的輻射本領(lǐng)E;與同溫度下黑體的輻射本領(lǐng)E的比值。

　　4.影響材料吸收率，反射率、透刺率的因素

　　材料吸收率、反射率、透射率與外來輻射的波長、材料的顏色、材性、材料的光滑和平整程度有關(guān)。

　　注意，材料表面對外來輻射的反射、吸收和透射能力與外來輻射的波長有密切的關(guān)系。根據(jù)克希荷夫定律，在給定表面溫度下，表面的輻射率(黑度)與該表面對來自同溫度的投射輻射的吸收系數(shù)在數(shù)值上相等。

　　物體對不同波長的外來輻射的反射能力不同，對短波輻射，顏色起主導作用;但對長波輻射，材性(導體還是非導體)起主導作用。例如，在陽光下，黑色物體與白色物體的反射能力相差很大，白色反射能力強;而在室內(nèi)，黑、白物體表面的反射能力相差極小。

　　常溫下，一般材料對輻射的吸收系數(shù)可取其黑度值，對來自太陽的輻射，材料的吸收系數(shù)并不等于物體表面的黑度。

　　玻璃作為建筑常用的材料屬于選擇性輻射體，其透射率與外來輻射的波長有密切的關(guān)系。易于透過短波而不易透過長波是玻璃建筑具有溫室效應(yīng)的原因。

　　5.輻射換熱

　　兩表面間的輻射換熱量主要與表面的溫度、表面發(fā)射和吸收輻射的能力、表面的幾何尺寸與相對位置有關(guān)。

　　輻射換熱系數(shù)αr取決于表面的溫度、表面發(fā)射和吸收輻射的能力、表面的幾何尺寸與相對位置。

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