Page 53 - 2022年第53卷第11期

＝ （ － ），ｉ ＝ １，２，３ （５）
（ － ） ＋ φ ｇ，ｉ φ ｇ φ ｂ
φ ａｂ θ ，ｉ φ ａ，ｉ φ ａ φ ｂ
２ ２
式中：φ ａｂ θ 为外壁上的长波辐射净热通量，Ｗ?ｍ ；φ ａ 为大气的长波逆辐射热通量，Ｗ?ｍ ；φ ｂ 外壁的长
２ ２
波辐射热通量，Ｗ?ｍ ；φ ｇ 为地面的长波辐射热通量，Ｗ?ｍ ；φ ａ，ｉ 和 φ ｇ，ｉ 分别为外壁对天空和对地面的
＋ ＝ １ ．０。对于矩形渡槽边墙外
辐射角系数。如果将渡槽外壁、地面和大气视为一个封闭系统，φ ａ，ｉ φ ｇ，ｉ
＝ ＝ １．０ 。
壁，φ ａ，ｉ φ ｇ，ｉ ＝ ０．５ ，ｉ ＝ １ ，２；对于底板外壁，φ ａ，３ ＝ ０ 和 φ ｇ，３
可采用下述线性方程描述 ［１３］
外壁长波辐射 φ ｂ 和大气长波逆辐射 φ ａ
＝ － ＝ － ｈ （Ｔ － Ｔ），ｉ ＝ １ ，２ （６）
φ ａｂ φ ａ φ ｂ φ ａｂ０ ｂａ ｓ，ｉ ａ
２ ２
式中：ｈ 为外壁长波辐射的热交换系数，Ｗ?（ｍ·℃）；φ ａｂ０ 为气温 Ｔ的线性函数，Ｗ?ｍ ，例如对河北
ｂａ ａ
保定地区 ［１３］
＝－ ９４ ．５ － ０．６Ｔ，ｈ ＝ ３ ．９ （７）
φ ａｂ０ ａ ｂａ
可由斯蒂弗－ 博尔茨曼四次方定律计算 ［３］
外壁长波辐射 φ ｂ 和地表长波辐射 φ ｇ
４
＝ （２７３．１５ ＋ Ｔ ），ｉ ＝ １，２，３ （８ａ）
φ ｂ σε ｗｂ ｓ，ｉ
＝ （２７３．１５ ＋ Ｔ） ４ （８ｂ）
φ ｇ σε ｗｇ ｇ
－ ８ ２ ４
式中：σ ＝ ５．６７ × １０ Ｗ?（ｍ·Ｋ）为斯特凡·玻尔兹曼常数；ε ｗｇ 为地表的黑度；Ｔ为地表温度，℃；ε ｗｂ 为
ｇ
＝ ０．９４ 。
底板外壁的黑度，对混凝土可取 ε ｗｂ
＝ 随 Ｔ变化
当假设 ε ｗｇ ε ｗｂ ，根据式（８ａ）计算可得如图 ２所示 φ ｂ ｓ
的关系曲线（点线），采用线性回归的方法得
＝ ３０５．１４ ＋ ３．８９Ｔ ，ｉ ＝ １，２，３ （９）
φ ｂ ｓ，ｉ
＝ ３０５ ．１４ ＋ ３．８９Ｔ （１０）
φ ｇ ｇ
根据式（９）（１０）可得
－ ＝－ ｈ （Ｔ － Ｔ），ｉ ＝ １，２，３ （１１）
φ ｇ φ ｂ ｇｂ ｓ，ｉ ｇ
式中 ｈ ≈３．９。
ｇｂ
由于 ｈ ＝ ｈ ，把式（６）（１１）代入式（５）得渡槽外壁上的长波辐
ｇｂ
ｂａ
图 ２ 长波辐射 φ ｂ 的线性回归
射净热通量
＝ － ｈ （Ｔ － Ｔ），ｉ ＝ １ ，２，３ （１２）
ｈ （Ｔ － Ｔ） － φ ｇ，ｉ ｂａ
φ ａｂ θ ，ｉ φ ａ，ｉ φ ａｂ０ φ ａ，ｉ ｂａ ｓ，ｉ ａ ｓ，ｉ ｇ
２．３ 渡槽外壁与太阳辐射的热交换 渡槽外壁的太阳辐射净热通量等于太阳直射、散射和地表反射净
热通量之和，即
＝ ＋ ＋ （１３）
φ ｃｎ φ Ｄｎ φ ｄｎ φ Ｒｎ
２ ２
式中：φ ｃｎ 为外壁太阳辐射净热通量，Ｗ?ｍ ；φ Ｄｎ 为外壁太阳直射净热通量，Ｗ?ｍ ；φ ｄｎ 为外壁太阳散
２ ２
射净热通量，Ｗ?ｍ ；φ Ｒｎ 为外壁接受的地表太阳辐射的反射净热通量，Ｗ?ｍ 。
如图 ３所示，倾斜面上的晴天太阳直射 ［１７ － １９］
ｍ
＝ ＩＥＰ ｃｏｓ（ λ ） （１４）
φ Ｄ θ ０ ０
２
２
为倾斜面上晴天太阳直射热通量，Ｗ?ｍ ；Ｉ＝ １３６７Ｗ?ｍ 为太阳常数；Ｅ为日地距离订正系
式中：φ Ｄ θ
０ ０
数；Ｐ为所有波长范围内的大气平均透明系数；ｍ为光学大气质量；λ为太阳入射角，是太阳入射线
与倾斜面法线之间的夹角。
太阳入射角 λ与太阳高度角、倾斜面的方位角和太阳方位角的关系是
ｃｏｓ（ λ ） ＝ｃｏｓ （ θ ）ｓｉｎ（ α ） ＋ ｓｉｎ （ θ ）ｃｏｓ（ α ）ｃｏｓ（ β － γ ） （１５）
式中：α为太阳高度角，ｒａｄ；γ为倾斜面的方位角，ｒａｄ，是倾斜面的法线在水平面上的投影与正南方
向线的夹角，规定：面向东时为负，面向西时为正；β 为太阳方位角，ｒａｄ，太阳至地面上某给定点的
连线在水平面上的投影与正南向（当地子午线）的夹角。
对于渡槽边墙，θ ＝ π ?２，由式（１５）得
ｃｏｓ（ λ ） ＝ｃｏｓ （ α ）ｃｏｓ（ β － γ ） （１６ａ）

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