Difuzija vodne pare skozi stene in kapilarni dvig 1

Difuzija vodne pare skozi stene in kapilarni dvig
1. Difuzijski tok vodne pare skozi steno lahko zapiˇsemo:
j=−
A dpv
,
µ dx
kjer je µ difuzijska upornost (Medved, oz. koeficient paropropustnosti
g
(Kuniˇc)). Izraˇcunajte koeficient A v enotah kPa·m·h
pri temperaturi
10 ◦ C, ˇce je difuzijski koeficient za mirujoˇci zrak pri 10 ◦ C Dv = 0,236 cm2 /s!
Pri difuziji vode skozi snov, ki ni zrak, vzamemo, da je difuzijski koeficient enak Dv
.
µ
Reˇsitev: Difuzijska enaˇcba j = − Dµv
g
A = 0,65 kPa·m·h
.
dρ
.
dx
Zamenjamo ρ =
pM
RT
in dobimo
Tabela: Difuzijske upornosti µ za razliˇcne snovi (Medved, Koˇzuh).
snov
PVC folije
les
beton
opeka
stiropor
steklena volna
celulozna toplotna izolacija
µ
10.000 - 42.000
70
30
7
35
2
1
2. Imamo steno iz opeke (µ = 7) debeline 30 cm. Naj bo temperatura
v prostoru 22 ◦ C (pn = 2630 Pa) in vlaˇznost 80 %, zunaj pa -10 ◦ C
(pn = 295 Pa) in 90 % vlaˇznost.
• Koliko vode preide skozi 20 m2 stene v 5 urah, ko je doseˇzeno
stacionarno stanje?
Parni tlak na notranji povrˇsini stene je p1 = 0,8 · 2630 Pa =
2014 Pa.
Parni tlak na zunanji povrˇsini stene je p2 = 0,9 · 295 Pa = 266 Pa.
dp
2
= A p1µ−p
= 0,54 mg2 h .
Gostota difuzijskega toka je j = − dR
l1
• Nariˇsite potek temperature in tlaka vodne pare skozi steno! Upoˇstevajmo,
da je doseˇzeno stacionarno stanje in ne upoˇstevajmo termiˇcnih
mejnih plasti.
• Na isti graf nariˇsimo ˇse potek nasiˇcenega parnega tlaka vode v
odvisnosti od globine v steni! V kateri globini v steni se zaˇcne
kondenzirati vlaga?
• Kolikˇsna bi morala biti relativna vlaˇznost v prostoru, da se v steni
ne bi kondenzirala vlaga?
• Kako se spremenijo razmere, ˇce steno obloˇzimo s stiroporom debeline 10 cm? Za stiropor vzemimo, da je µ = 35. Vlaˇznosti v
prostoru in zunaj naj bojo znova 80 % in 100 %.
dp
j = − dR
, kjer je dR = µAdx . R1 = µ1Al1 = 3,23 kPa m2 h/g, R2 =
µ2 l2
= 5,38 kPa m2 h/g, Rskupni = 8,61 kPa m2 h/g. Potem je j =
A
∆pv
= 0,21 g/(m2 h). Potem izraˇcunamo ˇse ∆p1 = 675 Pa in
Rskupni
∆p2 . V vsaki plasti je potek linearen.
3. Kapilarno navlaˇ
zevanje gradbenih snovi (Medved: Gradbena fizika)
Doloˇcite vlaˇznost v in masno vlaˇznost u v betonskem zidu gostote
2000 kg/m3 (vodocementno razmerje 0,7) po 6 mesecih navlaˇzevanja
s kapilarnim srkom iz podtalnice! (Zanemarimo, da se v tem ˇcasu zid
tudi suˇsi!).
Reˇ
sitev:
√
Viˇsina navlaˇzenja zaradi kapilarnega srka je hkap = B t. To je empiriˇcna formula, ki pa ne velja za poljubno dolge ˇcase. Koeficient vdora
vode B je za beton okoli 0,3 · 10−3 m/s1/2 . Dobimo h = 1,2 m.
Sorpcijski koeficient vode A za omenjeni beton (V/C = 0,7) je 0,03 m2kgs1/2 .
√
Zato je koliˇcina kapljevine v konstrukciji enaka ms = A t. Enota
[ms ] = mkg2 . Dobimo ms = 118 kg/m2 .
Vlaˇznost gradbene snovi v je razmerje med maso vsrkane vode in prostornino zidu (V = S h), v kateri je vsrkana voda porazdeljena:
v=
m
ms S
ms
=
=
= 100 kg/m3 .
V
hS
H
Masna vlaˇznost je u =
v
ρbeton
= 5 %.
ˇ nekaj podatkov za koeficient B
Se
m
snov
B [ s1/2
]
−3
opeka
1,4 · 10
beton (V/C = 0,3) 0,1 · 10−3
apnena malta
1 · 10−3
Pri gradbenih konstrukcijah mora biti kapilarni prenos vode iz tal v
celoti prepreˇcen.
Poroznost Wiki: Porosity or void fraction is a measure of the void (i.e.,
”empty”) spaces in a material, and is a fraction of the volume of voids
over the total volume, between 0–1, or as a percentage between 0–100 %.
The term is used in multiple fields including pharmaceutics, ceramics,
metallurgy, materials, manufacturing, earth sciences and construction.
Pomembna, koliko vode lahko sprejme material. Obiˇcajno (glej ˇclanek
Christopher Hall and William D Hoff) okoli 85 % lukenj lahko zapolni
voda.