混凝土表面自然对流换热系数的实验研究
龙应台目送-补充协议模板
维普资讯 http:
第３３卷第５期
四川建筑科学研究
Ｓｉｃ
ｈｕａｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ １４３
２００７年１０月
混凝土表面自然
对流换热系数的实验研究
张建荣 ，刘照球 ，刘文燕
（１．同济大学，上海２０００９２
；
２．上海应用技术学院，上海２００２３３）
摘要：提出了空气一混凝土表面在自然状态
下对流换热系数的实验方案。采用混凝土空心圆管试件，从圆管内部加热，试
件混凝土内部布置１８个
热电偶测点测读温度场。利用专门设计制作的实验装置，可全自动控制加热过程并自动记录实验数
据。
进行了５个混凝土试件实验，并设定不同的圆管内部加热温度进行了多次测读，结果具有很好的一致性。实验结果
表明，
空气一混凝土表面对流换热系数在自然状态下基本为一常数，不随表面温度的变化而改变。实验
所得到的自然对流换热系
数，可用于混凝土结构温度效应计算。
关键词：对流换热系数；混
凝土；实验
中图分类号：ＴＵ５２８；ＴＵ５０２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０１）８—１９３
３（２００７）０５—０１４３—０４
Ｅｘｏｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ０ｎ ｎａｔ
ｕｒａｌ ｃｏｎｖｅｃ。ｔｉｖｅ ｃｏｅｍｃｉｅｎｔ ０ｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｕｒｆａｃｅ
ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎｒｏｎｇ‘，ＬＩＵ Ｚｈａｏｑｉｕ‘，ＬＩＵ Ｗｅｎｙａｎ
（１．Ｔｏ
ｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｈａｎｇ
ｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２３３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈ
ｅ ｎａｔｕｒａｌ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ｏｆ ａｉｒ—ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉ
ｎｔｅｒｆａｃｅ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｔｕｂｅ ｅｌｅｍｅｎ
ｔ ｗａｓ ｈｅａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｉｎｓｉｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｂｅ．Ｅｉｇｈｔｅｅｎ ｔｈｅｒ
ｍｏｃｏｕｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ａｒｒａｎｇｅｄ ｉｎｓｉｄｅ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｅｌｅｍｅｎ
ｔ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ． ｎｌｅ
ｈｅａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｄａｔａ
ｗｅｒｅ ｒｅｃｏｒｄｅｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ｂｙ ｆｌ ｓｐｅｃｉｌａｌｙ ｄｅｖｅｌｏ
ｐｅｄ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｖｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｕｂｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ
ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ｆｏｒ ｍａｎｙ ｔｉｍｅｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｉｎｎｅｒ ｈｅａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｃｏ
ｉｎｃｉｄｅ ｖｅｒｙ ｗｅｌ１． ｎｌｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈ
ａｔ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ａｉｒ—ｃｏｎｃｒ
ｅｔｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｉｓ ｎｅａｒｌｙ ｃｏｎｓｔａｎｔ．
Ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃ
ｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ｄｏｅｓｎ’ｔ ｃｈａｎｇｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｕｒｆＥｔｃｅ． ｎｌｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌａ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｎａｔｕ
ｒａｌ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ
ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｔｈｅｒｍａｌ ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． <
br>Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｅｘｐｅｒ
ｉｍｅｎｔ
０前言
没有相应的实验规程，相关的研究报告也很少。姜
全德 和张
国庆 曾分别对总热交换系数（对流换
混凝土表面对流换热系数是混凝土结构热效应
热系数
与热辐射系数之和）的取值给出公式。朱伯
分析中一个重要热工参数。处于自然环境中的混凝
芳 。 院士在研究大体积混凝土受太阳辐射影响的
土结构，长期经受自然界气温的变化和日照辐射
等
温度场问题后，提出了混凝土导热系数、表面换热系
作用，由于混凝土结构的热传导性能
差，在混凝土结
数、太阳辐射热的反演分析方法，指出了各个热工参
构中会形成较大的温度
梯度，使混凝土结构中的各
数之间的关系。大多数美国建筑传热分析，则直接
部分处于不同
的应变状态。由此产生的温度变形，
采用美国供暖制冷和空气调节工程师学
当被结构的内、
外约束阻碍时，便会产生温度应力。
由于混凝土结构完全暴露在大气之中，结构表面同
（Ａ
ＳＨＲＡＥ） 基础手册中所给的数据。然而，
时会受到太阳辐射和对流换热的作用，而这些作用 <
br>ＡＳＨＲＡＥ给出的是辐射和对流组合的表面换热系
是导致混凝土结构产生温度变形的直接原因
。
数，不便于确定实际的表面温度。
对于混凝土表面对流换热系数的测试，我国尚
国内外学者对混凝土表面自然对流换热系数取
值有很大的差异，如魏光坪 取４．３５，Ｆ．凯尔别
克 取５．８，Ｍｉｒａｍｂｅｌｌ 取６．０，Ｓａｅｔｔａ 取５．６，
收稿日期：２
００６－０３－０７
ＡＳＨＲＡＥ基础手册中自然状态下混凝土表面总热交
作者简介：张建
荣（１９６２一），男，浙江绍兴人，教授，工学博士，哲学
博士，研究方向：混凝土结构。
换系数取１０．７８８等。因此，对这一系数的深入研
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０
３７８０６７）
究，还有很多工作要做。
Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｊｒ＠ｍａｉｌ．ｔｏ
ｎ６ｉ．ｅｄｕ．ｅｎ
金属材料的对流换热系数测试方法较为成熟。