混凝土热工计算公式.docx
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混凝土热工计算公式
冬季施工混凝土热工计算步骤
冬季施工混凝土热工计算步骤如下:
1、混凝土拌合物的理论温度:
T0=【0.9(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.2T(mw+wsamsa-wgmg)+c1(wsamsaTsa+wgmgTg)
-c2(wsamsa+wgmg)】÷【4.2mw+0.9(mce+msa+mg)】
式中T0——混凝土拌合物温度(℃)
mw、mce、msa、mg——水、水泥、砂、石的用量(kg)
T0、Tce、Tsa、Tg——水、水泥、砂、石的温度(℃)
wsa、wg——砂、石的含水率(%)
c1、c2——水的比热容【KJ/(KG*K)】及熔解热(kJ/kg)
当骨料温度>0℃时,c1=4.2,c2=0;
≤0℃时,c1=2.1,c2=335。
2、混凝土拌合物的出机温度:
T1=T0-0.16(T0-T1)
式中T1——混凝土拌合物的出机温度(℃)
T0——搅拌机棚温度(℃)
3、混凝土拌合物经运输到浇筑时的温度:
T2=T1-(at+0.032n)(T1-Ta)
式中T2——混凝土拌合物经运输到浇筑时的温度(℃);
tt——混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间;
a——温度损失系数
当搅拌车运输时,a=0.25
4、考虑模板及钢筋的吸收影响,混凝土浇筑成型时的温度:
T3=(CcT2+CfTs)/(Ccmc+Cfmf+Csms)
式中T3——考虑模板及钢筋的影响,混凝土成型完成时的温度(℃);
Cc、Cf、Cs——混凝土、模板、钢筋的比热容【kJ/(kg*k)】;
混凝土取1KJ/(kg*k);
钢材取0.48KJ/(kg*k);
mc——每立方米混凝土的重量(kg);
mf、mc——与每立方米混凝土相接触的模板、钢筋重量(kg);
Tf、Ts——模板、钢筋的温度未预热时可采用当时的环境温度(℃)。
根据现场实际情况,C30混凝土的配比如下:
水泥:
340kg,水:
180kg,砂:
719kg,石子:
1105kg。
砂含水率:
3%;石子含水率:
1%。
材料温度:
水泥:
10℃,水:
60℃,砂:
0℃,石子:
0℃。
搅拌楼温度:
5℃
混凝土用搅拌车运输,运输自成型历时30分钟,时气温-5℃。
与每立方米混凝土接触的钢筋、钢模板的重量为450Kg,未预热。
那么,按以上各步计算如下:
1、T0=【0.9(340×10+719×0+1105×0)+4.2×60×(180-0.03×719-0.01×1105)+2.1×0.03×719×0+2.1×0.01×1105×0-335×(0.03×719+0.01×1105)】/【4.2×180+0.9(340+719+1105)】=13.87℃
2、T1=T0-0.16(T0-T1)=13.87-0.16×(13.78-5)=12.45℃
3、T2=12.45-(0.25×0.5+0.032×1)(12.45+5)=9.7℃
4、T3=(2400×1×9.7-450×0.48×5)/(2400×1+450×0.48)=8.5℃
以上为混凝土热工计算,以下资料公供参考:
建筑热工设计计算公式及参数
(一)热阻的计算
1.单一材料层的热阻应按下式计算:
式中 R——材料层的热阻,㎡·K/W;
δ——材料层的厚度,m;
λc——材料的计算导热系数,W/(m·K),按附录三附表3.1及表注的规定采用。
2.多层围护结构的热阻应按下列公式计算:
R=R1+R2+……+Rn(1.2)
式中 R1、R2……Rn——各材料层的热阻,㎡·K/W。
3.由两种以上材料组成的、两向非均质围护结构(包括各种形式的空心砌块,以及填充保温材料的墙体等,但不包括多孔粘土空心砖),
其平均热阻应按下式计算:
(1.3)
式中 ——平均热阻,㎡·K/W;
Fo——与热流方向垂直的总传热面积,㎡;
Fi——按平行于热流方向划分的各个传热面积,㎡;(参见图3.1);
Roi——各个传热面上的总热阻,㎡·K/W
Ri——表面换热阻,通常取0.11㎡·K/W;
Re——外表面换热阻,通常取0.04㎡·K/W;
φ——修正系数,按本附录附表1.1采用。
图3.1计算图式
4.围护结构总热阻应按下式计算:
Ro=Ri+R+Re(1.4)
式中 Ro——围护结构总热阻,㎡·K/W;
Ri——表面换热阻,㎡·K/W;按本附录附表1.2采用;
Re——外表面换热阻,㎡·K/W,按本附录附表1.3采用;
r——围护结构热阻,㎡·K/W。
表面换热系数αi及表面换热阻Ri值 附表1.2表面特性αi[W/(㎡·K)]Ri[(㎡·K/W)]
墙、地面;表面平整的顶棚、屋盖或楼板以及带肋的顶棚h/s≤0.38.720.11
有井形突出物的顶棚、屋盖或楼板h/s>0.37.560.13
注:
表中h为肋高,s为肋间净距。
5.空气间层热阻值的确定
(1)不带铝箔,单面铝箔、双面铝箔封闭空气间层的热阻值应按附表1.4采用。
(2)通风良好的空气间层热阻,可不予考虑。
这种空气间层的间层温度可取进气温度,表面换热系数可取11.63W/(㎡·K)。
外表面换热系数αe及外表面换热阻Re值 附表1.3外表面状况αe(W/㎡·K)Re(㎡·K/W)
与室外空气直接接触的表面23.260.04
不与室外空气直接接触的表面:
阁楼楼板上表面
不采暖地下室顶棚下表面
8.14
5.82
0.12
0.17
(二)围护结构热惰性指标D值的计算
1.单一材料层的D值应按下式计算:
D=R·S (1.5)
式中 R——材料层的热阻,㎡·K/W;
S——材料的蓄热系数,W/(㎡·K);
空气间层热阻值[㎡·K/W] 附表1.4位置、热流状况及材料特性冬季状况夏季状况
间层厚度[cm]间层厚度[cm]
0.5123456以上0.5123456以上
一般空气间层
热流向下(水平、倾斜)
热流向上(水平、倾斜)
垂直空气层0.10
2.多层围护结构的D值应按下式计算:
D=D1+D2+……+Dn
=R1S1+R2S2+……+RnSn (1.6)
式中 R1,R2……Rn——分别为各层材料的热阻,㎡·K/W;
S1,S2……Sn——分别为各层材料的蓄热系数,W/(㎡·K),空气间层的蓄热系数取S=O。
注:
如某层有两种以上材料构成,则可按下式求得其平均导热系数:
(1.7)
然后按下式计算其平均热阻:
该层的平均蓄热系数按下式计算:
(1.8)
式中 F1,F2……Fn——按平行于热流方向划分的各个传热面,㎡;
λ1,λ2……λN——各个传热面积上材料的导热系数,W/(m·k)。
(三)地面吸热指数B值的计算地面吸热指数B值,应根据地面中影响吸热的界面位置,按下列几种情况计算:
1.影响吸热的界面在最上一层,即当:
(1.9)
式中 δ1——最上一层材料的厚度,m;
α1——最上一层材料的导温系数,㎡/h;
τ——人脚与地面接触的时间,取0.2H。
这时,B值可按下式计算
(1.10)
式中 b1——最上一层材料的热渗透系数,W/(㎡··K);
λ1——最上一层材料的导热系数。
W/(m·K);
c1——最上一层材料的比热,W·h/(kg·K);
1——最上一层材料的容重,kg/。
2.影响吸热的界面在第二层,即当:
(1.11)
式中δ2——第二层材料的厚度,m;
α2——第二层材料的导温系数,㎡/h。
这时,B值可按下式计算:
B=b1(1+K1,2) (1.12)
式中 K1,2——第1,2两层地面吸热计算系数,根据b2/b1和两值按附表1.5查得;
b2——第2层材料的热渗透系数,W/㎡··K)。
3.影响吸热的界面在第二层以下,即按(1.11)式求得的结果小于3.0,则影响吸热的界面位于第三层或更深处。
此时可仿照(1.12)式求出
B2,3或B3,4等,然后按顺序依此求出B1,2值,这时式中的K1,2值应根据和值按附表1.5查得。
太阳辐射吸收系数ρ值 (四)室外综合温度的计算
1.室外综合温度各小时值按下式计算:
(1.13)
式中 tsa——室外综合温度,℃;
te——室外空气温度,℃;
I——水平或垂直面上的太阳辐射强度,W/㎡
ρ——太阳辐射吸收系数,按附表1.6采用;
αe——外表面换热系数,通常取23.26W/(㎡·K)。
注:
tsa计算式中未考虑外表面的长波辐射散热,它对顶层房间的降温是有一定作用的。
2.室外综合温度平均值按下式计算:
(1.14)
式中 ——室外综合温度平均值,℃;
——室外计算温度平均值,℃,按附录二附表2.2采用;
_
I——水平或垂直面上太阳辐射强度平均值,W/㎡,按附录二附表2.4采用;
ρ——太阳辐射吸收系数,按附表1.6采用;
αe——外表面换热系数,W/(㎡·K)。
3.室外综合温度波幅按下式计算:
At·sa=(Ate+Ats)β (1.15)
式中 At·sa——室外综合温度波幅,℃;
Ate——室外计算温度波幅,℃,按附录二附表2.2采用;
Ats——太阳辐射当量温度波幅,℃,按下式计算:
(1.16)
Imax——水平或垂直面上太阳辐射强度最大值,W/㎡,按附录二附表2.4采用;
_
I——水平或垂直面上太阳辐射强度平均值,W/㎡,按附录二附表2.4采用;
αe——外表面换热系数,W/(㎡·K);
β——相位差修正系数,根据Ate与Ats的比值以及φte与φl之间的差值按附表1.7采用;
φte——室外空气温度最大值出现时间,通常取15:
00;
φl——太阳辐射强度最大值出现时间。
通常取:
水平及南向12:
00,东向8:
00,西向16:
00;
ρ——太阳辐射吸收系数,按附表1.6采用。
(五)围护结构总衰减倍数和总延迟时间的计算
1.多层围护结构的总衰减倍数按下式计算:
(1.17)
式中 νo——围护结构的总衰减倍数;
ΣD——围护结构的热惰性指标,按本附录
(二)的规定计算;
ai,ae——分别为、外表面换热系数,W/(㎡·K),
S1,s2……Sn——由到外各层材料的蓄热系数,W/(㎡·K),这气间层取S=O;
y1,y2……yn——由到外各层材料外表面蓄热系数,W/(㎡·K),按本附录(七)1的规定计算。
2.多层围护结构总延迟时间按下式计算:
(1.18)
式中 ξo——围护结构的总延迟时间,h;
ye——围护结构外表面(亦即最后一层外表面)蓄热系数,W/(㎡·K);
yi——围护结构表面蓄热系数,W/(㎡·K),按本附录(七)2的规定计算。
(六)室空气到表面的衰减倍数及延迟时间的计算
1.室空气到表面的衰减倍数按下式计算:
(1.19)
2.室空气到表面的延迟时间按下式计算:
(1.20)
式中 νi——表面衰减倍数;
ξi——表面延迟时间,h;
αi——表面换热系数,W/(㎡·K);
yi——表面蓄热系数,W/(㎡·K)。
(七)表面蓄热系数的计算
1.多层围护结构各层的外表面蓄热系数,按下列规定由到外逐层进行计算:
如果任何一层的D≥1,则y=S,即为该层材料的蓄热系数。
如果第一层的D1<1,则:
如果第二层的D2<1,则:
余类推,直到最后一层(第n层):
式中 S1,S2…Sn——各层材料的蓄热系数,W/(m·K);
R1,R2…Rn——各层材料的热阻,㎡·K/W;
y1,y2…yn——各层外表面蓄热系数,W/(㎡·K);
α——表面换热系数,W/(㎡·K)。
2.多层围护结构表面蓄热系数按下列规定计算:
如果多层围护结构中的第一层(即紧接表面的一层)D1≥1,则取围护结构表面蓄热系数yi=Si。
如果多层结构中最接近表面的第m层,其Dm≥1,则取ym=Sm,然后从第m-1层开始,由外向逐层计算,直至第1层的y1即为所求的围
护结构表面蓄热系数。
如果多层结构中的每一层D值均小于1,则计算应从最后一层(第n层)开始,然后由外向逐层计算,直至第1层的y1即为所求的围护结构表面蓄热系数。
(八)表面最高温度的计算
1.非通风围护结构表面最高温度按下式计算:
(1.21)
表面平均温度按下式计算:
(1.22)
式中 θimax——表面最高温度,℃;
θi——表面平均温度,℃;
_ _
ti——室计算温度平均值,℃,取t=te+1.5℃
te——室外计算温度平均值,按附录二附表2.2采用;
Ati——室计算温度波幅,℃,取Ati=Ate-1.5℃,(Ate为室外计算温度波幅,按附录二附表2.2采用);
tse——室外综合温度平均值,℃,按本附录(1.14)式计算;
Atsα——室外综合温度波幅,℃,按本附录(1.15)式计算;
νo——围护结构总衰减倍数,按本附录(1.17)式计算;
ξo——围护结构总延迟时间,按本附录(1.18)式计算;
νi——室空气至表面的衰减倍数,按本附录(1.19)式计算;
ξi——室空气至表面的延迟时间,按本附录(1.20)式计算;
β——相位差修正系数,根据与的比值及(φtsa+ξo)与(φti+ξi)的差值,按本附录附表1.7采用;
φtsa——室外综合温度最大值出现时间,取值见本附录附表1.7;
φti——室空气温度最大值出现时间,通常取16:
00。
2.通风屋顶表面最高温度的计算
对于薄型面层(如混凝土薄板、大阶砖等),厚型基层(如混凝土实心板、空心板等)、间层高度为20cm左右的通风屋顶,其表面最高温度可近似地按下列规定计算:
(1)面层下表面温度的最大值、平均值及波幅可分别按下列三式计算:
θ1·max=0.8tsα·max (1.23)
_
θ1=0.54tsα·max (1.24)
Aθ1=0.26tsα·max (1.25)
式中 θ1·max——面层下表面温度最大值,℃;
_
θ1——面层下表面温度平均值,℃;
Aθ1——面层下表面温度波幅,℃;
tsα·max——室外综合温度最大值,℃。
(2)间层综合温度(作为基层上表面的热作用)的平均值及波幅可分别按下列二式计算:
_ _ _
tvcsy=0.5(tvc+θ1) (1.26)
Atvcsy=0.5(Atvc+Aθ1) (1.27)
_
式中 tvcsy——间层综合温度平均值,℃;
Atvcsy——间层综合温度波幅,℃;
_ _ _ _
tvc——间层空气温度平均值,℃,取tvc=1.06teo;tt6为室外计算温度平均值。
_ _ _
Atvc——间层空气温度波幅,℃,取Atvc=1.3At6;At6为室外计算温度波幅。
_
θ——面层下表面温度平均值,℃;
Ao1——面层下表面温度波幅,℃。
(3)在求得间层综合温度后,即可按本附录(八)1同样的方法计算基层表面(即下表面)最高温度。
计算中间层综合温度最大值出现时间取φtvcsy=13:
30。