Notiunea de rezistenta termica unidirectionala

Notiunea de rezistenta termica unidirectionala

Prin rezistenta termica se intelege capacitatea unui element de constructie de a se opune propagarii caldurii, deci de a diminua fluxul termic ce-l traverseaza.

Campul termic si campul electric sunt fenomene analoage. Aceasta inseamna ca cele doua tipuri de fenomene respecta ecuatii cu forme similare si au conditii la limita similare. Ecuatiile care descriu comportarea unui sistem termic pot fi transformate in ecuatiile caracteristice unui sistem electric, si invers, prin simpla schimbare a variabilelor.

Astfel, legea lui Ohm, care exprima in electrotehnica legatura intre intensitatea I a curentului, diferenta de tensiune ΔU si rezistenta electrica R_e, are o forma analoga in transferul de caldura prin relatia dintre fluxul termic unitar q, diferenta de temperatura ΔT si o marime denumita rezistenta termica (unidirectionala) R, conform relatiilor:

(18)

In consecinta, relatia de calcul pentru rezistenta termica a unui element este, prin definitie:

(m² ºC/W) (19)

unde:    q - fluxul termic unitar ce strabate elementul (W/m²);

ΔT - diferenta de temperatura (caderea totala a temperaturii) intre cele doua medii (aerul exterior si interior) care marginesc elementul respectiv (ºC).

Prin aplicarea relatiei (19) in cazul celor trei moduri fundamentale de transfer a caldurii, se obtin expresiile particularizate ale rezistentei termice in cazul conductiei, convectiei si radiatiei.

In cazul transferului termic unidirectional prin conductie, rezistenta termica a unui element omogen, de grosime "d", va fi:

(20)

In ceea ce priveste transmisia termica prin convectie si radiatie, trebuie observat ca, la nivelul calculului, cele doua forme de transfer se pot cumula.

Astfel, fluxul termic unitar total dintre un element de constructie si un fluid va fi egal cu suma fluxurilor unitare prin convectie si prin radiatie:

(21)

unde:    q - fluxul unitar total (datorita convectiei si radiatiei) dintre element si fluid (W/m²);

q_c - fluxul unitar transmis prin convectie (W/m²);

q_r - fluxul unitar transmis prin radiatie (W/m²);

_c - coeficientul de transfer termic superficial, prin convectie (W/m² ºC);

α_r - coeficientul de transfer termic superficial, prin radiatie (W/m² ºC);

α - coeficientul de transfer termic superficial (total):    α = α_{c r}

(W/m² ºC);

T_s, T_f - temperatura la suprafata solidului, respectiv in fluid (ºC).

Ca urmare, rezistenta termica superficiala, datorita schimbului de caldura prin convectie si radiatie intre fluid si element, este:

(22)

Aplicand ultima relatie pentru suprafata interioara, respectiv exterioara a unui element, se obtine:

(23)

unde:    R_i - rezistenta termica superficiala la suprafata interioara a

elementului (m² ºC/W);

R_e - idem, la suprafata exterioara a elementului (m² ºC/W);

α_i - coeficientul de transfer termic superficial la suprafata interioara (W/m² ºC);

α_e idem, la suprafata exterioara (W/m² ºC).