Hőáramlás. Hőáram sűrűsége

GOST 25380-2014

ÁLLAMKÖZI SZABVÁNY

ÉPÜLETEK ÉS ÉPÍTÉSEK

Módszer az épület burkolatán áthaladó hőáramok sűrűségének mérésére

Épületek és építmények. A körülzáró szerkezeteken áthaladó hőáramok sűrűségének mérési módszere

MKS 91.040.01

Bemutató dátuma 2015-07-01

Előszó

Az államközi szabványosítással kapcsolatos munkák céljait, alapelveit és alapvető eljárásait a GOST 1.0-92 "Államközi szabványosítási rendszer. Alapvető rendelkezések" és a GOST 1.2-2009 "Államközi szabványosítási rendszer. Államközi szabványok, szabályok, ajánlások az államközi szabványosításhoz" tartalmazza. A fejlesztés, az elfogadás, a frissítés és a törlés szabályai"

A szabványról

1 A Szövetségi Állami Költségvetési Intézmény "Az Orosz Építészeti és Építéstudományi Akadémia Épületfizikai Kutatóintézete" (NIISF RAASN) KIALAKÍTOTT az SKB Stroypribor LLC részvételével

2 BEVEZETE a Szabványügyi Műszaki Bizottság TC 465 "Építés"

3 ELFOGADTA az Államközi Szabványügyi, Mérésügyi és Tanúsítási Tanács (2014. szeptember 30-i jegyzőkönyv N 70-P)

Elfogadásra szavaztak:

4 A Szövetségi Műszaki Szabályozási és Mérésügyi Ügynökség 2014. október 22-i, N 1375-st rendelete alapján a GOST 25380-2014 államközi szabványt az Orosz Föderáció nemzeti szabványaként 2015. július 1-jétől hatályba léptették.

5 GOST 25380-82 HELYETT

(Módosítás. IUS N 7-2015).

A szabvány változásaira vonatkozó információk a „Nemzeti Szabványok” éves információs indexében, a változtatások és módosítások szövege pedig a „Nemzeti szabványok” havi információs indexben kerülnek közzétételre. E szabvány felülvizsgálata (lecserélése) vagy törlése esetén megfelelő értesítést teszünk közzé a „Nemzeti szabványok” havi információs indexben. A vonatkozó információk, értesítések és szövegek a nyilvános információs rendszerben is megjelennek - a Szövetségi Műszaki Szabályozási és Metrológiai Ügynökség hivatalos honlapján az interneten

MÓDOSÍTVA, közzétéve: IUS N 7, 2015

Az adatbázis gyártója módosította

Bevezetés

Bevezetés

Az épületburkolatokon áthaladó hőáramok sűrűségének mérési módszerére vonatkozó szabvány létrehozása a 2009. december 30-i N 384-FZ szövetségi törvény követelményein alapul. N 384-FZ * "Épületek és építmények biztonsági előírásai", amely szerint az épületeknek és építményeknek egyrészt ki kell zárniuk az energiaforrások irracionális felhasználását az üzemeltetés során, másrészt nem teremthetnek feltételeket az emberi környezet paramétereinek, valamint a termelési és technológiai folyamatok feltételeinek elfogadhatatlan romlása.
_______________
* A dokumentum szövege megegyezik az eredetivel. - Adatbázis gyártói megjegyzés.


Ezt a szabványt azzal a céllal dolgozták ki, hogy a fűtött épületek és építmények kerítésein áthaladó hőáramok sűrűségének laboratóriumi és természeti körülmények között történő mérésére egységes módszert hozzon létre, amely lehetővé teszi az épületek és építmények hőteljesítményének és megfelelőségének számszerűsítését. épületburkolásaikat a hatályos szabályozási dokumentumokban meghatározott szabályozási követelményekkel, a külső burkolati szerkezeteken keresztül bekövetkező valós hőveszteség meghatározására, a tervezési tervezési megoldások ellenőrzésére, valamint azok megvalósulásának ellenőrzésére az épített épületekben, építményekben.

A szabvány egyike azon alapszabványoknak, amelyek paramétereket adnak az épületek és építmények energiaútleveléhez és energetikai auditjához.

1 felhasználási terület

Ez a szabvány egységes módszert hoz létre a lakó-, köz-, ipari és mezőgazdasági épületek és építmények egy- és többrétegű épületburkolásain áthaladó hőáramok sűrűségének mérésére kísérleti vizsgálat során és azok üzemi körülményei között.

A szabvány a fűtött épületek burkolati szerkezeteire vonatkozik, klimatikus körülmények között klímakamrákban és teljes körű hőtechnikai vizsgálatok során üzemi körülmények között.

2 Normatív hivatkozások

Ez a szabvány a következő szabványokra hivatkozik:

GOST 8.140-2009 Állami rendszer a mérések egységességének biztosítására. Állami elsődleges szabvány és állapotellenőrzési séma szilárd anyagok hővezető képességének mérésére 0,1-5 W/(mK) 90-500 K hőmérséklet-tartományban és 5-20 W/(mK) hőmérséklet-tartományban 300 és 1100 K között

GOST 6651-2009 Ellenállási hőátalakítók. Általános műszaki követelmények és vizsgálati módszerek

GOST 7076-99 Építési anyagok és termékek. Módszer hővezető képesség és hőellenállás meghatározására stacionárius hőviszonyok között

GOST 8711-93 Közvetlen működésű analóg jelző elektromos mérőműszerek és a hozzájuk tartozó segédalkatrészek. 2. rész: Ampermérőkre és voltmérőkre vonatkozó különleges követelmények

GOST 9245-79 Egyenáramú mérőpotenciométerek. Általános Specifikációk

Megjegyzés - A szabvány alkalmazása során célszerű a referenciaszabványok érvényességét a tárgyév január 1-jétől összeállított "Nemzeti Szabványok" index, valamint a tárgyévben közzétett megfelelő információs indexek szerint ellenőrizni. Ha a referenciaszabványt lecserélik (módosítják), akkor ennek a szabványnak a használatakor a helyettesítő (módosított) szabványt kell követnie. Ha a hivatkozott szabványt csere nélkül törlik, a hivatkozást tartalmazó rendelkezés alkalmazandó, amennyiben ez a hivatkozást nem érinti.

3 Kifejezések és meghatározások

Ennek a nemzetközi szabványnak az alkalmazásában a következő kifejezések érvényesek a megfelelő definícióikkal együtt:

3.1 hőáramlás , W: Egy szerkezeten vagy közegen áthaladó hő mennyisége egységnyi idő alatt.

3.2 hőáram sűrűsége (felület) , W/m: A szerkezet egységnyi felületén áthaladó hőáram mennyisége.

3.3 az épület héjának hőátadásával szembeni ellenállás , m°C/W: A befoglaló szerkezet hőelnyelési ellenállásának, rétegek hőállóságának, hőátadási ellenállásának összege.

4 Alapvető előírások

4.1 A módszer lényege

4.1.1 A hőáram-sűrűség mérési módszere a hőmérséklet-különbség mérésén alapul az épület burkolatára szerelt "pótfalon" (lemezen). Ezt a hőáramlási irányú sűrűségével arányos hőmérséklet-esést termoEMF-vé (termoelektromotoros erővé) alakítja át a hőárammal párhuzamosan a "kiegészítő falban" elhelyezett, a hőárammal párhuzamosan sorba kapcsolt hőelemekből álló elem. generált jel. A "kiegészítő fal" (lemez) és a hőelem köteg hőáram átalakítót alkot.

4.1.2 A hőáram-sűrűség mérése az ITP-MG 4.03 "Flow" speciális készülék skáláján történik, amely hőáram-átalakítót is tartalmaz, vagy a korábban kalibrált hőáram-átalakítókon végzett thermoEMF mérés eredményeiből számítják ki.

A hőáram-sűrűség értékét a képlet határozza meg

ahol a hőáram sűrűsége, W/m;

- konverziós tényező, W/m mV;

- termoelektromos jelérték, mV.

A hőáram-sűrűség mérési séma az 1. ábrán látható.

1 - mérőeszköz (DC potenciométer a GOST 9245 szerint);

2 - a mérőeszköz csatlakoztatása a hőáram-átalakítóhoz;

3 - hőáram átalakító; 4 - vizsgált burkolati szerkezet;

- hőáram sűrűsége, W/m

1. ábra - A hőáram-sűrűség mérési séma

4.2 Berendezés

4.2.1 Az ITP-MG 4.03 "Flow" * készülék a hőáramok sűrűségének mérésére szolgál.
________________
* Lásd a Bibliográfia című részt. - Adatbázis gyártói megjegyzés.


Az ITP-MG 4.03 "Flow" készülék műszaki jellemzőit az A függelék tartalmazza.

4.2.2 A burkolati szerkezetek hővizsgálata során megengedett a hőáramok sűrűségének mérése 0,005-0,06 m °C/W hőellenállásig külön gyártott és kalibrált hőáram-átalakítókkal és konverterek által generált termoEMF-et mérő műszerekkel.

Megengedett egy konverter használata, amelynek kialakítását a GOST 7076 tartalmazza.

4.2.3 A 4.2.2 szerinti hőáram-átalakítóknak a következő alapvető követelményeknek kell megfelelniük:

a „kiegészítő fal” (lemez) anyagainak meg kell őrizniük fizikai és mechanikai tulajdonságaikat 243–343 K környezeti hőmérsékleten (mínusz 30 °C és plusz 70 °C között);

az anyagokat nem szabad folyékony és gőzfázisú vízzel nedvesíteni és megnedvesíteni; az érzékelő átmérőjének a vastagságához viszonyított arányának legalább 10-nek kell lennie;

az átalakítóknak védőzónával kell rendelkezniük a hőelem akkumulátora körül, amelynek lineáris mérete legalább az átalakító sugarának 30%-a vagy a lineáris méretének a fele;

a hőáram-átalakítót olyan szervezetekben kell kalibrálni, amelyek az előírt módon jogosultak ezeknek az átalakítóknak a gyártására;

a fenti környezeti feltételek mellett a konverter kalibrációs jellemzőit legalább egy évig fenn kell tartani.

4.2.4 A hőáram-átalakítók 4.2.2. pont szerinti kalibrálása a GOST 7076 szerinti hővezetőképesség-meghatározó létesítményen végezhető el, amelyben a hőáram-sűrűséget a hőmérséklet-különbség referencia mérésének eredményeiből számítják ki. a GOST 8.140 szerint tanúsított és a vizsgált minták helyett telepített anyagminták. A hőáram-átalakító kalibrálási módszerét a B. függelék tartalmazza.

4.2.5 A jelátalakítót legalább évente egyszer ellenőrizni kell, a 4.2.3, 4.2.4 pontok szerint.

4.2.6 A hőáram-átalakító termoEMF-értékének mérésére megengedett a PP-63 hordozható potenciométer a GOST 9245 szerint, a V7-21, F30 digitális voltamméter a GOST 8711 szerint vagy más termoEMF-mérők használata, a számított hiba amelyből a hőáram-átalakító mért thermoEMF tartományában nem haladja meg az 1%-ot, és amelynek bemeneti impedanciája legalább 10-szer nagyobb, mint a konverter belső ellenállása.

Épületburkolók különálló jelátalakítókkal végzett hővizsgálatánál célszerű automatikus rögzítőrendszereket és eszközöket alkalmazni.

4.3 A mérés előkészítése

4.3.1 A hőáram-sűrűség mérése általában az épületek és építmények körülzáró szerkezeteinek belsejéből történik.

Megengedett a hőáramok sűrűségének mérése a védőszerkezetek kívülről, ha belülről nem lehet mérni (agresszív környezet, levegőparaméterek ingadozása), feltéve, hogy a felületen stabil hőmérsékletet tartanak fenn. A hőátadás körülményeinek szabályozása hőmérséklet-szondával és a hőáram-sűrűség mérésére szolgáló eszközökkel történik: 10 perces méréskor leolvasásuk a műszerek mérési hibáján belül kell legyen.

4.3.2 A felületi területeket a teljes vizsgált épületburkolatra specifikusan vagy jellemzően választják ki, attól függően, hogy szükséges-e a helyi vagy átlagos hőáram-sűrűség mérése.

A befoglaló szerkezeten a mérésekhez kiválasztott területeknek azonos anyagú felületi réteggel, azonos feldolgozási és felületi állapotúaknak kell lenniük, ugyanolyan feltételekkel kell rendelkezniük a sugárzó hőátadásra, és nem lehetnek olyan elemek közvetlen közelében, amelyek megváltoztathatják az irányt és az értéket. hőáramlások.

4.3.3 A védőszerkezetek felületének azon részeit, amelyekre a hőáram-átalakítót felszerelik, a látható és tapintható érdesség megszüntetéséig tisztítjuk.

4.3.4 A jelátalakítót teljes felületén szorosan hozzá kell nyomni a körülzáró szerkezethez, és ebben a helyzetben rögzíteni, biztosítva a hőáram-átalakító állandó érintkezését a vizsgált területek felületével minden további mérés során.

A jelátalakító közte és a burkolószerkezet közé szerelésekor légrések kialakulása nem megengedett. Kizárásukra a mérési helyeken vékony réteg technikai vazelint visznek fel a felületre, amely elfedi a felületi egyenetlenségeket.

A jelátalakító az oldalsó felülete mentén rögzíthető építőgipszből, műszaki vazelinből, gyurmából, rugós rúdból és egyéb olyan eszközökkel, amelyek kizárják a hőáram torzulását a mérési zónában.

4.3.5 A hőfluxussűrűség üzemi mérése során a jelátalakító laza felületére vékony burkolóanyag-réteget ragasztanak, amelyre a jelátalakítót rögzítik, vagy azonos vagy közeli emissziós fokú festékkel átfestik. 0,1 különbség a körülvevő szerkezet felületi rétegének anyagához képest.

4.3.6 A leolvasó készüléket a mérés helyétől 5-8 m távolságra vagy egy szomszédos helyiségben kell elhelyezni, hogy kizárja a megfigyelő befolyását a hőáram értékére.

4.3.7 Környezeti hőmérséklet korlátokkal rendelkező termoEMF mérő készülékek használatakor azokat olyan helyiségben kell elhelyezni, amelynek léghőmérséklete elfogadható a készülékek működéséhez, és hosszabbító vezetékekkel hőáram-átalakítókat csatlakoztatnak hozzájuk.

Az ITP-MG 4.03 "Flow" készülékkel történő méréskor a hőáram-átalakítók és a mérőkészülék ugyanabban a helyiségben találhatók, függetlenül a helyiség levegő hőmérsékletétől.

4.3.8. A 4.3.7. pont szerinti berendezést a megfelelő készülék használati utasítása szerint készítik elő a működésre, ideértve az eszköz szükséges expozíciós idejét, hogy új hőmérsékleti rendszert hozzon létre benne.

4.4 Mérések elvégzése

4.4.1 A hőáram-sűrűség mérése:

az ITP-MG 4.03 "Potok" készülék használatakor a hőátadási feltételek helyreállítása után a helyiségben a védőszerkezetek vezérlőszakaszai közelében, az előkészítő műveletek során eltorzulva, valamint az előző hőátadási rendszer helyreállítása után közvetlenül a vizsgálati helyszínen , amelyet az átalakítók rögzítése során megzavartak;

a 4.2.2. pont szerinti hőáram-átalakítókkal végzett hőtesztek során - a konverter alatti új állandó hőcsere megkezdése után.

A 4.3.2-4.3.5 pont szerinti előkészítő műveletek elvégzése után az ITP-MG 4.03 "Potok" készülék használatakor a hőátadási mód a mérési helyen körülbelül 5-10 perc elteltével áll helyre, a hőáram-átalakítók használatakor. 4.2.2 - 2-6 óra elteltével.

A tranziens hőátadási mód teljesítésének és a hőáram-sűrűség mérési lehetőségének jelzőjének a hőáram-sűrűség mérési eredményeinek megismételhetősége tekinthető a megállapított mérési hibán belül.

4.4.2 A 0,6 (m ° C) / W-nál kisebb hőellenállású épületburokban a hőáram mérése során a felületének hőmérsékletét egyidejűleg hőelemekkel mérik a jelátalakítótól 100 mm távolságra, alatta. valamint a belső és külső levegő hőmérséklete a faltól 100 mm-re.

4.5 Mérési eredmények feldolgozása

4.5.1 Az ITP-MG 4.03 "Flow" készülékek használatakor a hőfluxussűrűség értéke (W/m) rögzítésre kerül a készülék elektronikus egységének kijelzőjén, és hőszámításra kerül felhasználásra, vagy rögzítésre kerül a készülék archívumában. mért értékek a későbbi analitikai vizsgálatokhoz való felhasználáshoz.

4.5.2 Ha külön jelátalakítókat és millivoltmérőket használnak a thermoEMF mérésére, a jelátalakítón áthaladó hőáram-sűrűséget (W/m) az (1) képlet alapján számítják ki.

4.5.3 Az átváltási tényező meghatározása a vizsgálati hőmérséklet figyelembevételével a B. függelék szerint történik.

4.5.4 A hőáram-sűrűség W/m értékét a 4.2.2. pont szerint mérve a következő képlettel számítjuk ki.

ahol - a külső levegő hőmérséklete az átalakítóval szemben, °C;

és - felületi hőmérséklet a mérési területen a hőáram-átalakító közelében, illetve alatta, °C.

4.5.5 A 4.5.2. pont szerinti mérési eredményeket a B függelékben megadott formában rögzítjük.

4.5.6. A hőáram-sűrűség mérési eredményét a hőáram-átalakító egy-egy pozíciójában a burkolaton végzett öt mérés eredményének számtani átlagaként vesszük.

A melléklet (tájékoztató jellegű). Az ITP-MG 4.03 "Flow" készülék műszaki jellemzői

A. melléklet
(referencia)

Szerkezetileg az ITP-MG 4.03 "Potok" hőáram-sűrűség- és hőmérsékletmérő egy elektronikus egység és a hozzá kábeleken keresztül csatlakoztatott modulok formájában készül, amelyek mindegyikéhez 10 hőáram- és/vagy hőmérséklet-érzékelő van csatlakoztatva. kábelekkel csatlakoztatva (lásd az A.1. ábrát).

A mérő működési elve a kontakt termoelektromos hőáram-átalakítók termoelektromos teljesítményének és a hőmérséklet-érzékelők ellenállásának mérése.

A hőáram-átalakító egy galvanikus réz-konstans hőelem, amely több száz sorba kapcsolt hőelemből áll, bifilárisan egymásra rakva spirálba, különféle adalékanyagokkal feltöltött epoxi keverékkel. A hőáram-átalakítónak két kimenete van (egy-egy az érzékelőelem mindkét végéről).

A jelátalakító működése a "kiegészítő fal" (lemez) elvén alapul. A jelátalakító a vizsgált tárgy hőcserélő felületére van rögzítve, további falat képezve. A konverteren áthaladó hőáram hőmérsékleti gradienst és ennek megfelelő termoelektromos jelet hoz létre benne.

Távhőmérséklet-érzékelőként a mérőben a GOST 6651 szerinti platina ellenállás-átalakítókat használnak, amelyek a vizsgált felületekhez való rögzítéssel biztosítják a felületi hőmérséklet mérését, valamint a levegő és a szemcsés közeg hőmérsékletének mérését merítéssel.

1. Mérési határ:

- hőáram sűrűsége: - 10-999 W/m;

- hőmérséklet - mínusz 30°С és 100°С között.

2. Megengedett alapvető abszolút mérési hiba határai:

- hőáram sűrűsége: ±6%;

- hőmérséklet: ±0,2°С.

3. A megengedett további relatív mérési hiba határai:

- hőáram-sűrűség, amelyet a hőáram-átalakítók 20°C-tól való hőmérsékleti eltérése okoz: ±0,5%;

- az elektronikus egység és a modulok 20°С-tól való hőmérséklet-eltérése által okozott hőmérséklet: ±0,05°С.

4. Átalakítók hőellenállása:

- a hőáram sűrűsége legfeljebb 0,005 m·°С/W;

- hőmérséklet legfeljebb 0,001 m·°С/W.

5. A hőáram-átalakítók konverziós együtthatója legfeljebb 50 W/(m·mV).

6. Teljes méretek legfeljebb:

- elektronikus blokk 175x90x30 mm;

- modul 120x75x35 mm;

- 12 mm átmérőjű és 3 mm vastagságú hőmérséklet-érzékelők;

- hőáram-átalakítók (téglalap alakú): 10x10 mm-es 1 mm vastag lemezektől a 3 mm vastagságú 100x100 mm-es lemezekig;

- hőáram átalakítók (kerek) 18 mm átmérőjű és 0,5 mm vastagságú lemezekről 100 mm átmérőjű és 3 mm vastagságú lemezekre.

7. Súly legfeljebb:

- elektronikus egység 0,25 kg;

- modul tíz konverterrel (5 m kábellel) 1,2 kg;

- szimpla hőmérséklet-átalakító (5 m kábellel) 0,3 kg;

- egyetlen hőáram átalakító (5 m hosszú kábellel) 0,3 kg.

A.1 ábra - Az ITP-MG 4.03 "Flow" mérő hőáram-átalakítóihoz és hőmérséklet-érzékelőinek kábelcsatlakozási sémája

B. függelék (ajánlott). A hőáram-átalakító kalibrálási módszere

A legyártott hőáram-átalakítót a létesítményben kalibrálásnak vetik alá az építőanyagok hővezető képességének meghatározására a GOST 7076 szerint, amelybe a vizsgálati minta helyett egy kalibrált hőáram-átalakítót és egy GOST 8.140 szerinti referenciaanyag-mintát szerelnek be. .

A kalibrálás során a berendezés hőmérséklet-szabályozó lemeze és a konverteren kívüli referenciaminta közötti teret a konverter anyagához hőfizikai tulajdonságaiban hasonló anyaggal kell kitölteni, hogy az áthaladó hőáram egydimenziós legyen. azt a telepítés munkarészében. A ThermoEMF mérést a jelátalakítón és a referenciamintán a 4.2.6. pontban felsorolt ​​eszközök egyikével kell elvégezni.

A , W/(m mV) konverziós együttható a kísérlet adott átlaghőmérsékletén a hőáram-sűrűség és a termoEMF mérési eredményeiből adódik az alábbi összefüggés szerint

ahol a hőáram-sűrűség értéke a kísérletben, W/m;

- termoEMF számított értéke, mV.

A hőáram-sűrűséget a referenciamintán a hőmérséklet-különbség mérési eredményeiből számítják ki a képlet szerint

ahol a referenciaanyag hővezető képessége, W/(m °C);

, - a szabvány felső, illetve alsó felületének hőmérséklete, °C;

Normál vastagság, m

Javasoljuk, hogy a kísérletekben az átlaghőmérsékletet a hőáram-átalakító kalibrálásakor 243-373 K (mínusz 30°C-tól plusz 100°C-ig) tartományban válassza meg, és tartsa azt legfeljebb ±2°-os eltéréssel. C.

A konverziós együttható meghatározásának eredményét a legalább 10 kísérlet mérési eredményeiből számított értékek számtani átlagaként vesszük. A konverziós tényező értékében szereplő számjegyek számát a mérési hibának megfelelően veszik.

A jelátalakító hőmérsékleti együtthatóját, °С, a termoEMF mérések eredményeiből kapjuk kalibrációs kísérletekben a transzducer különböző átlaghőmérsékletein az aránynak megfelelően.

ahol , a jelátalakító átlagos hőmérséklete két kísérletben, °С;

, - konverziós együtthatók az átlagos hőmérsékleten, illetve , W/(m·mV).

Az átlaghőmérséklet és a különbség nem lehet 40°C-nál kisebb.

A jelátalakító hőmérsékleti együtthatójának meghatározásának eredményét a jelátalakító különböző átlaghőmérsékletével végzett legalább 10 kísérlet eredményeiből számított sűrűség számtani középértékének vesszük. A hőáram-átalakító konverziós tényezője a vizsgálati hőmérsékleten, W/(m mV), a következő képlettel adódik

ahol a kalibrálási hőmérsékleten talált konverziós tényező, W/(m mV);

- a hőáram-átalakító kalibrációs együtthatójának változási hőmérsékleti együtthatója, °С;

- különbség a jelátalakító hőmérséklete között a mérés és a kalibrálás során, °С.

B melléklet (ajánlott). Az épületburkolaton áthaladó hőáramok mérési eredményeinek rögzítésének formája

táblázat B.1

Bibliográfia

Az Orosz Föderáció mérőműszereinek állami nyilvántartása*. Összoroszországi Metrológiai és Szabványügyi Kutatóintézet. M., 2010
________________
*A dokumentum nem hivatkozik. További információért lásd a linket. - Adatbázis gyártói megjegyzés.



UDC 669.8.001.4:006.354 MKS 91.040.01

Kulcsszavak: hőátadás, hőáramlás, hőátadási ellenállás, hőellenállás, termoelektromos hőáram-átalakító, hőelem
_________________________________________________________________________________________

A dokumentum elektronikus szövege
a Kodeks JSC készítette és ellenőrzi:
hivatalos kiadvány
M.: Standartinform, 2015

1 Alapfogalmak és definíciók - hőmérsékletmező, gradiens, hőáram, hőáram-sűrűség (q, Q), Fourier-törvény.

hőmérsékleti mező– hőmérsékleti értékek halmaza a vizsgált tér minden pontján minden időpillanathoz..gif" width="131" height="32 src=">

Az F területű izoterm felületen egységnyi idő alatt áthaladó W hőmennyiséget nevezzük hőáramlásés a következő kifejezésből kerül meghatározásra: https://pandia.ru/text/78/654/images/image004_12.gif" width="15" height="32">, W/m2, az ún. hőáram sűrűsége: .

Az izoterm felületen elhelyezkedő dF elemi területen dt idő alatt áthaladó dQ, J hőmennyiség és a dt/dn hőmérsékleti gradiens közötti összefüggést a Fourier-törvény állapítja meg: .

2. Hővezetési egyenlet, egyediségi feltételek.

A hővezetés differenciálegyenlete a következő feltevésekkel származik:

A test homogén és izotróp;

A fizikai paraméterek állandóak;

A vizsgált térfogat hőmérsékletváltozással járó deformációja magához a térfogathoz képest nagyon kicsi;

Belső hőforrások a szervezetben, melyek általános esetben úgy adhatók meg , egyenletesen oszlanak el.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image009_5.gif" width="195" height="45 src=">.

A hővezetés differenciálegyenlete kapcsolatot hoz létre a hőmérséklet időbeli és térbeli változásai között a test bármely pontján, ahol a hővezetési folyamat megtörténik.

Ha az egyenlet levezetésénél feltételezett termofizikai jellemzők állandóját vesszük, akkor a difur a következő alakot ölti: https://pandia.ru/text/78/654/images/image011_4.gif" width="51" height=" 44"> - hődiffúzivitási együttható.

és , ahol a Laplace-operátor a derékszögű koordinátarendszerben.

Azután .

Az egyediség feltételei vagy a peremfeltételek a következők:

geometriai kifejezések,

3. Hővezetés a falban (1. típusú peremfeltételek).

Egyrétegű fal hővezető képessége.

Tekintsünk egy d vastagságú homogén lapos falat. A fal külső felületein időben állandó tc1 és tc2 hőmérsékletet tartanak fenn. A falanyag hővezető képessége állandó és egyenlő l.

Álló üzemmódban ezen felül a hőmérséklet csak a köteg síkjára merőleges irányban változik (0x tengely): ..gif" width="129" height="47">

Határozzuk meg a hőáram sűrűségét egy lapos falon keresztül. A Fourier-törvénnyel összhangban az egyenlőséget (*) figyelembe véve a következőt írhatjuk: .

Ennélfogva (**).

A (**) egyenlet hőmérsékletkülönbségét ún hőmérséklet különbség. Ebből az egyenletből látható, hogy a q hőáram-sűrűség az l hővezető képességgel és a Dt hőmérséklet-különbséggel egyenes arányban, valamint a d falvastagsággal fordítottan arányos.

Az arányt a fal hővezető képességének nevezik, ennek reciprok értéke pedig https://pandia.ru/text/78/654/images/image023_1.gif" width="213" height="25">.

Az l hővezető tényezőt a fal átlagos hőmérsékletén kell venni.

Többrétegű fal hővezető képessége.

Minden réteghez: ; ; https://pandia.ru/text/78/654/images/image027_1.gif" width="433" height="87 src=">

A többrétegű síkfal hővezető tulajdonságainak a homogén anyagok tulajdonságaival való összehasonlításához vezetjük be a koncepciót. egyenértékű hővezető képesség. Ez egy egyrétegű fal hővezető képessége, amelynek vastagsága megegyezik a szóban forgó többrétegű fal vastagságával, azaz.gif" width="331" height="52">

Ezért rendelkezünk:

.

4. Hőátadás síkfalon keresztül (3. típusú peremfeltételek).

Hőátvitelnek nevezzük a hőnek az egyik mozgó közegből (folyadékból vagy gázból) a másikba való átadását az őket elválasztó bármilyen alakú szilárd falon keresztül. A hőátadás során a fal határain zajló folyamat jellemzőit a harmadik típusú peremfeltételek jellemzik, amelyeket a fal egyik és másik oldalán lévő folyadék hőmérsékletének értékei, valamint a a hőátbocsátási együtthatók megfelelő értékei.

Tekintsünk egy stacionárius hőátadási folyamatot egy végtelen, homogén d vastagságú lapos falon keresztül. Adott a fal l hővezető képessége, tl1 és tl2 környezeti hőmérséklet, a1 és a2 hőátbocsátási tényező. Meg kell találni a forró folyadéktól a hidegig terjedő hőáramot, valamint a falfelületek hőmérsékletét tc1 és tc2. A forró közegtől a falig terjedő hőáram sűrűségét a következő egyenlet határozza meg: . Ugyanezt a hőáramot hővezetéssel továbbítják egy tömör falon keresztül: és a második falfelületről a hideg környezetbe: DIV_ADBLOCK118">

Ezután https://pandia.ru/text/78/654/images/image035_0.gif" width="128" height="75 src="> - hőátbocsátási tényező, a k számérték a falfelület egységén egységnyi idő alatt áthaladó hőmennyiséget fejezi ki pr a meleg és hideg közeg közötti hőmérsékletkülönbség 1K, és a mértékegysége megegyezik a hőátbocsátási tényezővel, J / (s * m2K) vagy W / (m2K).

A hőátbocsátási tényező reciprokát ún hőállóság a hőátadással szemben:.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image038_0.gif" width="37" height="25"> hővezető képesség hőállósága.

Szendvicsfalhoz .

Hőáram sűrűsége többrétegű falon keresztül: .

Az F felületű síkfalon áthaladó Q, W hőáram egyenlő: .

Bármely két réteg határán a hőmérséklet harmadik típusú peremfeltételek mellett az egyenlettel határozható meg. . A hőmérsékletet grafikusan is meghatározhatja.

5. Hővezetőképesség hengeres falban (1. típusú peremfeltételek).

Tekintsünk egy stacionárius hővezetési folyamatot egy l hosszúságú homogén hengeres falon (cső), amelynek belső sugara r1 és külső sugara r2. A falanyag l hővezető képessége állandó érték. A falfelületen tc1 és tc2 állandó hőmérsékletek vannak beállítva.

Az (l>>r) esetben az izoterm felületek hengeresek, a hőmérsékletmező pedig egydimenziós lesz. Vagyis t=f(r), ahol r a hengerrendszer aktuális koordinátája, r1£r£r2..gif" width="113" height="48">.

Egy új változó bevezetése lehetővé teszi, hogy az egyenletet a következő formába hozzuk: https://pandia.ru/text/78/654/images/image047.gif" width="107" height="25">. :

https://pandia.ru/text/78/654/images/image049.gif" width="253" height="25 src=">.

C1 és C2 értékeinek behelyettesítése az egyenletbe , kapunk:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image051.gif" width="277" height="25 src=">.

Ez a kifejezés egy logaritmikus görbe egyenlete. Következésképpen egy homogén hengeres falon belül állandó hővezetési tényező mellett a hőmérséklet logaritmikus törvény szerint változik.

Az időegységenkénti F hengeres falfelületen áthaladó hőmennyiség meghatározásához használhatja a Fourier-törvényt:

A Fourier-törvény egyenletébe behelyettesítve a hőmérsékleti gradiens értékét az egyenlet szerint kapunk: (*) ® Q érték nem a falvastagságtól függ, hanem a külső átmérőjének a belsőhöz viszonyított arányától.

Ha a hengeres fal egységnyi hosszára vonatkoztatja a hőáramot, akkor a (*) egyenlet a következőképpen írható fel: https://pandia.ru/text/78/654/images/image056.gif" width="67" height= "52 src="> a hengeres fal hővezető képességének hőellenállása.

Többrétegű hengeres falhoz https://pandia.ru/text/78/654/images/image058.gif" width="225" height="57 src=">.

6. Hőátadás hengeres falon keresztül (3. típusú peremfeltételek).

Tekintsünk egy nagy hosszúságú, egyenletes hengeres falat, amelynek belső átmérője d1, külső átmérője d2 és hővezető képessége állandó. Megadjuk a forró tl1 és hideg tl2 közeg hőmérsékleti értékeit, valamint az a1 és a2 hőátbocsátási együtthatókat. álló üzemmódhoz a következőket írhatjuk:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image060.gif" width="116" height="75 src=">.gif" width="157" height="25 src=">

ahol - lineáris hőátbocsátási tényező, jellemzi az egyik folyadékról a másikra történő hőátadás intenzitását az őket elválasztó falon keresztül; számszerűen megegyezik azzal a hőmennyiséggel, amely egységnyi idő alatt 1 m hosszú cső falán áthalad egyik közegből a másikba 1 K hőmérsékletkülönbséggel.

A lineáris hőátbocsátási tényező reciproka ún lineáris hőellenállás a hőátadással szemben.

Többrétegű fal esetén a hőátadással szembeni lineáris hőellenállás a hőátadással szembeni lineáris hőellenállások és a rétegek hővezető képességével szembeni lineáris hőellenállások összege.

Hőmérséklet a rétegek határán: https://pandia.ru/text/78/654/images/image065.gif" width="145" height="29">; ; https://pandia.ru/text/78/654/images/image068.gif" width="160" height="25 src=">

ahol – gömbfal hőátbocsátási tényezője.

A gömbfal hőátbocsátási tényezőjének reciprokát ún hőállóság a gömbfal hőátadásával szemben.

HatárviszonyokKedves vagyok.

Legyen egy r1 és r2 belső és külső felületi sugarú, állandó hővezető képességű, egyenletesen eloszló felületi hőmérsékletű tc1 és tc2 golyó.

Ilyen körülmények között a hőmérséklet csak az r sugártól függ. A Fourier-törvény szerint a gömbfalon áthaladó hőáram egyenlő: .

Az egyenlet integrálása a következő hőmérséklet-eloszlást adja a gömbrétegben:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image073.gif" width="316" height="108">;

Ennélfogva , d - falvastagság.

Hőmérséklet eloszlás: ® állandó hővezető képesség mellett a gömbfal hőmérséklete a hiperbolikus törvény szerint változik.

8. Hőállóság.

Egyrétegű lapos fal:

1. típusú peremfeltételek

Az arányt a fal hővezető képességének nevezik, ennek reciprok értéke: https://pandia.ru/text/78/654/images/image036_0.gif" width="349" height="55">.

Egyrétegű hengeres fal:

1. típusú peremfeltételek

Érték https://pandia.ru/text/78/654/images/image076.gif" width="147" height="56 src=">)

3. típusú peremfeltételek

Lineáris hőellenállás a hőátadással szemben: https://pandia.ru/text/78/654/images/image078.gif" width="249" height="53"> (többrétegű fal)

9. Kritikus szigetelési átmérő.

Tekintsük azt az esetet, amikor a csövet egyrétegű, d3 külső átmérőjű hőszigetelés borítja. adott és állandó a1 és a2 hőátbocsátási tényezőt feltételezve mindkét folyadék hőmérsékletét tl1 és tl2, az l1 cső hővezető képességét és az l2 szigetelést.

Az egyenlet szerint , a kétrétegű hengeres falon keresztüli hőátadás lineáris hőellenállásának kifejezése a következő formában van: https://pandia.ru/text/78/654/images/image080.gif" width="72" height=" 52 src="> növekszik, és a kifejezés csökken. Más szóval a szigetelés külső átmérőjének növekedése a szigetelés hővezető képességével szembeni hőellenállás növekedésével és a hőátadás hőátadási ellenállásának csökkenésével jár. külső felülete.Ez utóbbi a külső felület területének növekedésének köszönhető.

Funkció extrémum Rl – – kritikus átmérő dcr-ként jelölve. Egy adott d2 külső átmérőjű csőhöz adott a2 hőátbocsátási tényező mellett az anyag hőszigetelésként való felhasználásra való alkalmasságát jelzi.

10. Hőszigetelés kiválasztása a kritikus átmérő szerint.

Lásd a 9. kérdést. A szigetelés átmérőjének meg kell haladnia a szigetelés kritikus átmérőjét.

11. Hőátadás bordásfalon keresztül. Finning tényező.

Tekintsünk egy d vastagságú és l hővezető képességű bordásfalat. A sima oldalon a felület F1, a bordás oldalon F2. beállítjuk az időben állandó tl1 és tl2 hőmérsékleteket, valamint az a1 és a2 hőátbocsátási együtthatókat.

A sima felület hőmérsékletét tc1-ként jelöljük. Tegyük fel, hogy a bordák felületének és magának a falnak a hőmérséklete azonos és egyenlő tc2-vel. Egy ilyen feltételezés általában véve nem felel meg a valóságnak, de leegyszerűsíti a számításokat, és gyakran használják.

Ha tl1 > tl2, akkor a következő kifejezések írhatók a Q hőáramra:

;;https://pandia.ru/text/78/654/images/image086.gif" width="148" height="28 src=">

ahol – bordásfal hőátbocsátási tényezője.

A nem bordázott falfelület egységére eső hőáram-sűrűség kiszámításakor a következőket kapjuk: . k1 a bordázatlan falfelületre vonatkozó hőátbocsátási tényező.

A bordázott felület és a sima felület területének arányát F2/F1-nek nevezzük uszonyosodási együttható.

12. Nem stacionárius hővezető képesség. Útmutató pont. A Bi, Fo fizikai jelentése.

A nem stacionárius hővezető képesség olyan folyamat, amelyben a szilárd test egy adott pontján a hőmérséklet idővel változik, és a jelzett hőmérsékletek halmaza nem stacionárius hőmérsékleti mezőt képez, amelynek megtalálása a nem stacionárius hő fő feladata. vezetőképesség. A tranziens hővezetési folyamatoknak nagy jelentősége van a fűtési, szellőztetési, légkondicionálási, hőellátó és hőtermelő berendezéseknél. Az épületek burkolatai időben változó hőhatást tapasztalnak mind a külső levegő felől, mind a helyiség oldaláról, így a nem stacionárius hővezetés folyamata az épületburok tömbjében megy végbe. A háromdimenziós hőmérsékletmező megtalálásának problémája a "Hőátadási problémák matematikai megfogalmazása" részben vázolt elvek szerint fogalmazható meg. A feladat megfogalmazása tartalmazza a hővezetési egyenletet: , ahol a hődiffúzivitás m2/s, valamint azokat az egyediségi feltételeket, amelyek lehetővé teszik az egyenlet értékben eltérő megoldásainak halmazából egyetlen megoldás kiemelését. az integráló állandók közül.

Az egyediségi feltételek közé tartoznak a kezdeti és a peremfeltételek. A kezdeti feltételek beállítják a kívánt t függvény értékeit a kezdeti időpillanatban a teljes D tartományban. D tartományként, amelyben meg kell találni a hőmérsékleti mezőt, egy téglalap alakú, 2d méretű paralelepipedont tekintünk, 2ly, 2lz például épületszerkezet eleme. Ekkor a kezdeti feltételek a következőképpen írhatók fel: t =0 és - d£x£d esetén; - ly£y£ly; -lz£z£lz t = t(x, y, z, 0) = t0(x, y, z). Ebből a bejegyzésből látható, hogy a derékszögű koordinátarendszer origója a paralelepipedon szimmetriaközéppontjában található.

A peremfeltételeket a gyakorlatban gyakran előforduló harmadik típusú peremfeltételek formájában fogalmazzuk meg. A III típusú peremfeltételek a D tartomány, a hőátbocsátási tényező és a környezeti hőmérséklet határain minden időpillanatra beállítva. Általános esetben ezek az értékek eltérőek lehetnek a D régió S felületének különböző részein. Azonos a hőátbocsátási tényező esetén a teljes S felületen és mindenhol azonos tzh környezeti hőmérséklet esetén a harmadik típusú peremfeltételek t > 0-nál így írhatók fel: ; ;

ahol . S a D területet határoló felület.

A hőmérsékletet mindhárom egyenletben a paralelepipedon megfelelő felületén mérjük.

Tekintsük a fent megfogalmazott probléma analitikus megoldását egydimenziós változatban, azaz ly feltétel mellett, lz »d. Ebben az esetben meg kell találni a t = t(x, t) alakú hőmérsékletmezőt. Írjuk fel a problémafelvetést:

az egyenlet ;

kezdeti feltétel: t = 0-nál t(x, 0) = t0 = const;

peremfeltétel: x = ±d, t > 0 esetén https://pandia.ru/text/78/654/images/image095.gif" width="141" height="27">. A probléma a következő egy t = t(x, t) képletet kapunk, amely lehetővé teszi a t hőmérséklet meghatározását a lemez bármely pontjában egy tetszőleges időpillanatban.

Fogalmazzuk meg a problémát dimenzió nélküli változókban, ez csökkenti a bejegyzések számát és univerzálisabbá teszi a megoldást. A dimenzió nélküli hőmérséklet , a dimenzió nélküli koordináta X = x/d..gif" width="149" height="27 src=">.gif" width="120" height="25">, ahol – biot száma.

A probléma dimenzió nélküli formában történő megfogalmazása egyetlen paramétert tartalmaz - a Biot-számot, amely jelen esetben kritérium, mivel csak az egyediség feltételében szereplő mennyiségekből áll össze. A Biot-szám használata a szilárd test hőmérsékleti mezőjének megtalálásához kapcsolódik, így a Bi nevező a szilárd test hővezető képessége. Bi egy előre meghatározott paraméter és egy kritérium.

Ha 2 nem stacionárius hővezetési folyamatot tekintünk azonos Biot-számokkal, akkor a harmadik hasonlósági tétel szerint ezek a folyamatok hasonlóak. Ez azt jelenti, hogy hasonló pontokon (azaz X1=X2-nél; Fo1=Fo2-nél) a dimenzió nélküli hőmérsékletek számszerűen egyenlők lesznek: Q1=Q2. ezért egy dimenzió nélküli számítás elvégzése után olyan eredményt kapunk, amely hasonló jelenségek osztályára érvényes, amelyek az a, l, d, t0 és tl méretparaméterekben eltérhetnek.

13. Nem stacionárius hővezető képesség korlátlan számú síkfalhoz.

Lásd a 12. kérdést.

17. Energiaegyenlet. az egyértelműség feltételei.

Az energiaegyenlet leírja a hőátadás folyamatát egy anyagi közegben. Ugyanakkor eloszlása ​​összefügg az energia más formáivá való átalakulásával. Az energiamegmaradás törvénye az átalakulási folyamataihoz viszonyítva a termodinamika első törvénye formájában fogalmazódik meg, amely az energiaegyenlet levezetésének alapja. A közeget, amelyben a hő terjed, folyamatosnak kell tekinteni; lehet álló vagy mozgó. Mivel a mozgó közeg esete általánosabb, ezért az áramlásra a termodinamika első főtételének kifejezését használjuk: (17.1) , ahol q a bemenő hő, J/kg; h az entalpia, J/kg; w a közeg sebessége a vizsgált pontban, m/s; g a szabadesés gyorsulása; z az a magasság, amelyen a közeg vizsgált eleme található, m; ltr belső súrlódási erőkkel szembeni munka, J/kg.

A 17.1 egyenlet szerint a hőbevitelt az entalpia, a kinematikai és a potenciális energia növelésére fordítják a gravitációs térben, valamint viszkózus erők elleni munkára..gif" width="265 height=28" height= "28"> (17.2) .

T. to. (17.3) .

Számítsuk ki az egységnyi idő alatt be- és leadott hőmennyiséget egy négyszögletes paralelepipedon formájú közepes elemnél, amelynek méretei elég kicsik ahhoz, hogy a hőáram-sűrűség lineáris változását feltételezzük határain belül..gif" szélesség ="236" height="52 ">; különbségük .

Hasonló műveletet végezve a 0y és 0z tengelyekre, megkapjuk a különbségeket, illetve: különbséget megkapjuk az egységnyi időegység alatt az elemhez szállított (vagy eltávolított) hőmennyiséget.

Mérsékelt sebességű áramlás esetére szorítkozunk, ekkor a leadott hőmennyiség megegyezik az entalpia változásával. Ha feltételezzük, hogy az elemi paralelepipedon a térben rögzített és lapjai áteresztők az áramlásra, akkor a megadott arány a következőképpen ábrázolható: https://pandia.ru/text/78/654/images/image114.gif" szélesség ="18" height="31"> – az entalpia változásának sebessége a tér egy fix pontjában, amelyet egy elemi paralelepipedon zár be; a mínuszjelet a hőátadás és az entalpia változásának megfeleltetése érdekében vezetik be: az ebből eredő hőbeáramlás<0 должен вызывать увеличение энтальпии.

Az energiaegyenlet levezetését a (17.6) és (17.10) kifejezések (17.4) egyenletbe való behelyettesítésével fejezzük be. mivel ez a művelet formális jellegű, a transzformációkat csak a 0x tengelyre hajtjuk végre: (17.11) .

A közeg állandó fizikai paraméterei mellett a következő kifejezést kapjuk a deriváltra: (17.12) . Miután hasonló kifejezéseket kaptunk más tengelyekre vonatkozó vetületekre, a (17.4) egyenlet jobb oldalán zárójelbe tett összeget alkotunk belőlük. És némi átalakítás után megkapjuk energiaegyenletösszenyomhatatlan közeghez mérsékelt áramlási sebesség mellett:

(17.13) .

Az egyenlet bal oldala egy mozgó folyadékrészecske hőmérséklet-változási sebességét jellemzi. Az egyenlet jobb oldala a forma deriváltjainak összege, és ezért meghatározza a hővezetésből eredő hőellátást (vagy -elvonást).

Az energiaegyenletnek tehát egyértelmű fizikai jelentése van: egy mozgó egyedi folyadékrészecske (bal oldali) hőmérséklet-változását az őt körülvevő folyadékból a hővezetés miatt ebbe a részecskebe beáramló hő határozza meg (jobb oldal).

Helyhez kötött környezetben konvektív tagok https://pandia.ru/text/78/654/images/image128.gif" width="168" height="51">.gif" width="76" height="20" src= ">.

az egyértelműség feltételei.

A differenciálegyenleteknek végtelen számú megoldása van, formálisan ez a tény az integráció tetszőleges állandóinak jelenlétében tükröződik. Egy konkrét mérnöki probléma megoldásához néhány további feltételt kell hozzáadni az egyenletekhez, amelyek a probléma lényegére és megkülönböztető jellemzőire vonatkoznak.

A kívánt függvények mezői - hőmérséklet, sebesség és nyomás - egy adott területen találhatók, amelyhez meg kell adni az alakot és a méreteket, és egy bizonyos időintervallumban. Ahhoz, hogy a lehetséges megoldások összességéből egyetlen problémamegoldást lehessen levezetni, be kell állítani a keresett függvények értékeit: a kezdeti időpontban a teljes vizsgált területen; az érintett terület határán bármikor.

I. Az épület burkolatán áthaladó hőáramok sűrűségének mérése. GOST 25380-82.

Hőáram - az egységnyi idő alatt egy izoterm felületen átadott hőmennyiség. A hőáramot wattban vagy kcal / h-ban mérik (1 W = 0,86 kcal / h). Az egységnyi izoterm felületre jutó hőáramot hőáram sűrűségnek vagy hőterhelésnek nevezzük; általában q-val jelölik, W / m2-ben vagy kcal / (m2 × h) mértékegységben mérve. A hőáram-sűrűség olyan vektor, amelynek bármely összetevője számszerűen egyenlő az egységnyi idő alatt átadott hőmennyiséggel, amely a felvett komponens irányára merőleges egységnyi területen áthalad.

Az épület burkolatán áthaladó hőáramok sűrűségének mérését a GOST 25380-82 "Épületek és szerkezetek. Az épületburkon áthaladó hőáramok sűrűségének mérési módszere" szerint végezzük.

Ez a szabvány egységes módszert hoz létre a lakó-, köz-, ipari és mezőgazdasági épületek és építmények egy- és többrétegű épületburkolásain áthaladó hőáramok sűrűségének meghatározására kísérleti vizsgálat során és azok üzemi körülményei között.

A hőáram-sűrűséget egy speciális készülék skáláján mérik, amely hőáram-átalakítót tartalmaz, vagy az emf mérés eredményeiből számítják ki. előre kalibrált hőáram-átalakítókon.

A hőáram-sűrűség mérési sémája a rajzon látható.

1 - befoglaló szerkezet; 2 - hőáramlás átalakító; 3 - emf mérő;

tv, tn - belső és külső levegő hőmérséklete;

τн, τв, τ"в — a körülvevő szerkezet külső, belső felületeinek hőmérséklete a konverter közelében, illetve alatt;

R1, R2 - az épületburkolat és a hőáram-átalakító hőellenállása;

q1, q2 a hőáram sűrűsége a jelátalakító rögzítése előtt és után

II. Infravörös sugárzás. Források. Védelem.

Infravörös sugárzás elleni védelem a munkahelyen.

Az infravörös sugárzás (IR) forrása bármely felmelegített test, amelynek hőmérséklete határozza meg a kibocsátott elektromágneses energia intenzitását és spektrumát. A hősugárzás maximális energiájával rendelkező hullámhosszt a következő képlet határozza meg:

λmax = 2,9-103 / T [µm] (1)

ahol T a sugárzó test abszolút hőmérséklete, K.

Az infravörös sugárzás három területre oszlik:

rövidhullámú (X = 0,7-1,4 mikron);

közepes hullám (k \u003d 1,4 - 3,0 mikron):

hosszú hullámhosszúak (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Az infravörös tartomány elektromos hullámai főként az emberi szervezetre gyakorolnak hőhatást. Ebben az esetben figyelembe kell venni: az intenzitást és a hullámhosszt maximális energiával; kisugárzott felület; az expozíció munkanaponkénti időtartama és a folyamatos expozíció időtartama; a fizikai munka intenzitása és a légi mobilitás a munkahelyen; az overallok minősége; a munkavállaló egyéni jellemzői.

A λ ≤ 1,4 μm hullámhosszú rövidhullámú sugarak több centiméterrel képesek behatolni az emberi test szövetébe. Az ilyen infravörös sugárzás a bőrön és a koponyán keresztül könnyen behatol az agyszövetbe, és hatással lehet az agysejtekre, súlyos agykárosodást okozva, melynek tünetei a hányás, szédülés, a bőr ereinek kitágulása, vérnyomásesés és károsodott vérkeringés. és légzés, görcsök, néha eszméletvesztés. Rövidhullámú infravörös sugarakkal történő besugárzás esetén a tüdő, a vesék, az izmok és más szervek hőmérsékletének emelkedése is megfigyelhető. Specifikus biológiailag aktív anyagok jelennek meg a vérben, a nyirokban, az agy-gerincvelői folyadékban, anyagcserezavarok figyelhetők meg, megváltozik a központi idegrendszer funkcionális állapota.

A közepes hullámtartomány λ = 1,4 - 3,0 mikron hullámhosszú sugarai a bőr felszíni rétegeiben 0,1 - 0,2 mm mélységben megmaradnak. Ezért a testre gyakorolt ​​élettani hatásuk elsősorban a bőr hőmérsékletének növekedésében és a test felmelegedésében nyilvánul meg.

Az emberi bőrfelület legintenzívebb felmelegedése λ > 3 µm infravörös sugárzás esetén következik be. Hatása alatt megbomlik a szív- és érrendszer, a légzőrendszer tevékenysége, valamint a szervezet termikus egyensúlya, ami hőgutához vezethet.

A hősugárzás intenzitását a sugárzási energia egy személy általi szubjektív érzékelése alapján szabályozzák. A GOST 12.1.005-88 szerint a munkavállalók hőterhelésének intenzitása a technológiai berendezések és világítótestek fűtött felületeiről nem haladhatja meg: 35 W / m2, a testfelület több mint 50% -ának kitettsége esetén; 70 W/m2 a testfelület 25-50%-ának kitéve; 100 W/m2, ha a testfelület legfeljebb 25%-át sugározzák be. Nyílt forrásból (fűtött fém és üveg, nyílt láng) a hőterhelés intenzitása nem haladhatja meg a 140 W / m2-t, a testfelület legfeljebb 25% -ának kitettsége mellett, és kötelező az egyéni védőfelszerelés használata, beleértve az arcvédőt és szem.

A szabványok korlátozzák a munkaterületen a berendezés fűtött felületeinek hőmérsékletét is, amely nem haladhatja meg a 45 °C-ot.

A 100 0C-hoz közelítő berendezés felületi hőmérséklete nem haladhatja meg a 35 0C-ot.

q = 0,78 x S x (T4 x 10-8 - 110) / r2 [W/m2] (2)

Az infravörös sugárzás elleni védelem fő típusai a következők:

1. idővédelem;

2. távolságvédelem;

3. forró felületek árnyékolása, hőszigetelése vagy hűtése;

4. az emberi test hőátadásának növekedése;

5. egyéni védőeszközök;

6. hőforrás megszüntetése.

Az idővédelem lehetővé teszi a sugárzás által a sugárzási területen eltöltött idő korlátozását. A személy infravörös sugárzás hatászónájában való tartózkodásának biztonságos ideje annak intenzitásától (fluxussűrűségétől) függ, és az 1. táblázat szerint kerül meghatározásra.

Asztal 1

Az emberek biztonságos tartózkodási ideje az infravörös sugárzási zónában

A biztonságos távolságot a (2) képlet határozza meg a munkaterületen való tartózkodás időtartamától és az infravörös sugárzás megengedett sűrűségétől függően.

Az infravörös sugárzás teljesítménye tervezési és technológiai megoldásokkal (termékek fűtési módjának és módszerének cseréje stb.), valamint a fűtőfelületek hőszigetelő anyagokkal történő bevonásával csökkenthető.

Háromféle képernyő létezik:

áttetsző;

· átlátszó;

áttetsző.

Az átlátszatlan képernyőkön az elektromágneses rezgések energiája a képernyő anyagával kölcsönhatásba lépve hővé alakul. Ebben az esetben a képernyő felmelegszik, és mint minden fűtött test, hősugárzás forrásává válik. A forrással ellentétes képernyőfelület sugárzását feltételesen a forrás átbocsátott sugárzásának tekintjük. Az átlátszatlan képernyők a következők: fém, alfa (alumíniumfóliából), porózus (habbeton, üveghab, expandált agyag, habkő), azbeszt és mások.

Az átlátszó képernyőkben a sugárzás a geometriai optika törvényei szerint terjed bennük, ami biztosítja a láthatóságot a képernyőn keresztül. Ezek a paravánok különféle típusú üvegekből készülnek, fóliás vízfüggönyök (szabad és lefolyó üveg) is használatosak.

Az áttetsző képernyők egyesítik az átlátszó és a nem átlátszó képernyők tulajdonságait. Ide tartoznak a fémhálók, láncfüggönyök, fémhálóval megerősített üvegfalak.

· hővisszaverő;

· hőelnyelő;

hőleadó.

Ez a felosztás meglehetősen önkényes, mivel minden képernyő képes visszaverni, elnyelni és eltávolítani a hőt. A képernyő egyik vagy másik csoporthoz való hozzárendelését az határozza meg, hogy a képességei közül melyik a hangsúlyosabb.

A hővisszaverő képernyők felületi feketesége alacsony, ennek következtében a rájuk eső sugárzó energia jelentős részét ellenkező irányban verik vissza. Hővisszaverő anyagként Alfolt, alumíniumlemezt, horganyzott acélt használnak.

A hőelnyelő szitákat nagy hőállóságú (alacsony hővezetőképességű) anyagokból készült szitáknak nevezzük. Hőelnyelő anyagként tűzálló és hőszigetelő téglákat, azbesztet, salakgyapotot használnak.

Hőelvezető képernyőként a vízfüggönyöket használják legszélesebb körben, amelyek fólia formájában szabadon esnek, vagy egy másik árnyékoló felületet (például fémet) öntöznek, vagy speciális üvegből vagy fémből készült burkolatba zárják.

E \u003d (q - q3) / q (3)

E \u003d (t - t3) / t (4)

q3 az infravörös sugárzás fluxussűrűsége védelem alkalmazásával, W/m2;

t az infravörös sugárzás hőmérséklete védelem nélkül, °C;

t3 az infravörös sugárzás hőmérséklete védelem alkalmazásával, °С.

A közvetlenül a dolgozóra irányított levegő áramlás lehetővé teszi, hogy fokozza a hő elvezetését a testéből a környezetbe. A levegő áramlási sebességének megválasztása az elvégzett munka súlyosságától és az infravörös sugárzás intenzitásától függ, de nem haladhatja meg az 5 m / s értéket, mivel ebben az esetben a munkavállaló kényelmetlenséget tapasztal (például fülzúgás). A légzuhanyok hatékonysága akkor nő, ha a munkahelyre juttatott levegőt lehűtik, vagy finoman permetezett vizet kevernek bele (víz-levegő zuhany).

Személyi védőfelszerelésként pamut- és gyapjúszövetből készült kezeslábast, fémbevonatú (az infravörös sugárzás akár 90%-át visszaverő) szöveteket használnak. A szemüveget, a speciális szemüveggel ellátott pajzsokat a szem védelmére tervezték - sárga-zöld vagy kék színű fényszűrők.

A terápiás és megelőző intézkedések biztosítják a munka és a pihenés ésszerű rendszerének megszervezését. A munkaszünetek időtartamát és gyakoriságát az infravörös sugárzás intenzitása és a munka súlyossága határozza meg. Az időszakos ellenőrzések mellett a foglalkozási megbetegedések megelőzése érdekében orvosi vizsgálatokat is végeznek.

III. Használt műszerek.

Az épületburkon áthaladó hőáramok sűrűségének mérésére és a hőpajzsok tulajdonságainak ellenőrzésére szakembereink a sorozat eszközeit fejlesztették ki.

Alkalmazási terület:

Az IPP-2 sorozatú eszközöket széles körben használják az építőiparban, tudományos szervezetekben, különféle energetikai létesítményekben és sok más iparágban.

A hőáram-sűrűség mérése, mint a különböző anyagok hőszigetelő tulajdonságainak mutatója, IPP-2 sorozatú készülékekkel történik:

Burkolatszerkezetek vizsgálata;

Hőveszteségek meghatározása vízfűtő hálózatokban;

Laboratóriumi munkák elvégzése az egyetemeken ("Életbiztonság", "Ipari ökológia" tanszékek stb.).

Az ábrán egy prototípus állvány látható "A munkaterület levegő paramétereinek meghatározása és a hőhatások elleni védelem" BZhZ 3 (gyártó: Intos + LLC).

Az állvány hősugárforrást tartalmaz háztartási reflektor formájában, amely elé különféle anyagokból (szövet, fémlemez, lánckészlet stb.) készült hőpajzs van felszerelve. A képernyő mögött, attól különböző távolságra, a szobamodellben található az IPP-2 készülék, amely a hőáram sűrűségét méri. A szobamodell fölé egy ventilátorral ellátott elszívóernyőt helyeztek el. Az IPP-2 mérőeszköznek van egy további érzékelője, amely lehetővé teszi a levegő hőmérsékletének mérését a helyiségben. Így a BZhZ 3 állvány lehetővé teszi a különböző típusú hővédelem és a helyi szellőzőrendszer hatékonyságának számszerűsítését.

Az állvány lehetővé teszi a hősugárzás intenzitásának mérését a forrás távolságától függően, a különféle anyagokból készült képernyők védő tulajdonságainak hatékonyságának meghatározását.

IV. Az IPP-2 eszköz működési elve és kialakítása.

Szerkezetileg műanyag tokban készül a készülék mérőegysége.

A készülék működési elve a hőmérséklet-különbség mérésén alapul a "segédfalon". A hőmérséklet-különbség nagysága arányos a hőáram sűrűségével. A hőmérséklet-különbséget a szondalemez belsejében elhelyezett szalagos hőelem segítségével mérik, amely "segédfalként" működik.

Üzemmódban a készülék ciklikusan méri a kiválasztott paramétert. Átmenet történik a hőáram-sűrűség és a hőmérséklet mérési módjai között, valamint az akkumulátor töltöttségének 0% ... 100% százalékos kijelzése között. Az üzemmódok közötti váltáskor a kiválasztott üzemmód megfelelő felirata jelenik meg a kijelzőn. A készülék a mért értékek időszakos automatikus rögzítésére is képes a nem felejtő memóriába időre vonatkoztatva. A statisztikák rögzítésének engedélyezése/letiltása, a rögzítési paraméterek beállítása, a felhalmozott adatok kiolvasása a megrendelésre szállított szoftverrel történik.

Sajátosságok:

• Lehetőség a hang- és fényriasztások küszöbértékeinek beállítására. A küszöbértékek a megfelelő érték megengedhető változásának felső vagy alsó határai. A felső vagy alsó küszöbérték megsértése esetén a készülék érzékeli ezt az eseményt, és a LED világít a visszajelzőn. Ha az eszköz megfelelően van konfigurálva, a küszöbértékek megsértését hangjelzés kíséri.

· A mért értékek átvitele a számítógépre az RS 232 interfészen.

A készülék előnye, hogy akár 8 különböző hőáram-szonda váltakozva is csatlakoztatható a készülékhez. Minden szondának (érzékelőnek) megvan a saját egyedi kalibrációs tényezője (Kq konverziós tényező), amely megmutatja, hogy az érzékelő feszültsége mennyit változik a hőáramhoz képest. Ezt az együtthatót használja a műszer a szonda kalibrációs karakterisztikájának megalkotásához, amely meghatározza a hőáram aktuális mért értékét.

A hőáram-sűrűség mérésére szolgáló szondák módosításai:

A hőáram-szondákat a felületi hőáram sűrűségének mérésére tervezték a GOST 25380-92 szerint.

A hőáram-szondák megjelenése

1. A PTP-ХХХП prés típusú rugóval ellátott hőáram szonda a következő változatokban érhető el (a hőáram sűrűség mérési tartományától függően):

— PTP-2.0P: 10-től 2000 W/m2-ig;

— PTP-9.9P: 10-től 9999 W/m2-ig.

2. Hőáram-szonda „érme” formájában, rugalmas PTP-2.0 kábelen.

Hőáram-sűrűség mérési tartomány: 10-2000 W/m2.

Hőmérséklet-szonda módosításai:

A hőmérsékletszondák megjelenése

1. A Pt1000 termisztoron alapuló TPP-A-D-L merülő hőelemek (ellenállásos hőelemek) és a ТХА-А-D-L XА hőelemeken alapuló hőelemek (elektromos hőelemek) különféle folyékony és gáznemű anyagok, valamint ömlesztett közegek hőmérsékletének mérésére szolgálnak.

Hőmérséklet mérési tartomány:

- Kereskedelmi és Iparkamara-A-D-L: -50 és +150 °С között;

- ТХА-А-D-L esetén: -40 és +450 °С között.

Méretek:

- D (átmérő): 4, 6 vagy 8 mm;

- L (hossz): 200-1000 mm.

2. ТХА-А-D1/D2-LП hőelem XА hőelemen (elektromos hőelem) sík felület hőmérsékletének mérésére szolgál.

Méretek:

- D1 (a "fémcsap" átmérője): 3 mm;

- D2 (alapátmérő - "folt"): 8 mm;

- L (a "fémcsap" hossza): 150 mm.

3. A ТХА-А-D-LC hőelem ХА (elektromos hőelem) hőelemen hengeres felületek hőmérsékletének mérésére szolgál.

Hőmérséklet mérési tartomány: -40 és +450 °С között.

Méretek:

- D (átmérő) - 4 mm;

- L (a "fémcsap" hossza): 180 mm;

- szalag szélessége - 6 mm.

A közeg hőterhelésének sűrűségét mérő készülék szállítási készlete tartalmazza:

2. Szonda a hőáram-sűrűség mérésére.*

3. Hőmérséklet szonda.*

4. Szoftver.**

5. Kábel személyi számítógéphez való csatlakoztatáshoz. **

6. Kalibrálási bizonyítvány.

7. Használati útmutató és útlevél az IPP-2 eszközhöz.

8. Útlevél termoelektromos átalakítókhoz (hőmérséklet-szondák).

9. Útlevél a hőáram-sűrűség-szondához.

10. Hálózati adapter.

* - A mérési tartományok és a szonda kialakítása a rendelési szakaszban kerül meghatározásra

** - A pozíciókat külön megrendelésre szállítjuk.

V. A készülék üzembe helyezése és mérése.

A készülék előkészítése a munkára.

Vegye ki a készüléket a csomagolásból. Ha a készüléket hidegből meleg helyiségbe viszik, akkor a készüléket 2 órán át szobahőmérsékletre kell hagyni. Töltse fel teljesen az akkumulátort négy órán belül. Helyezze a szondát arra a helyre, ahol méréseket végez. Csatlakoztassa a szondát a műszerhez. Ha a készüléket személyi számítógéppel együtt kívánja üzemeltetni, akkor az eszközt egy csatlakozókábellel a számítógép szabad COM portjához kell csatlakoztatni. Csatlakoztassa a hálózati adaptert a készülékhez, és telepítse a szoftvert a leírás szerint. Kapcsolja be a készüléket a gomb rövid megnyomásával. Ha szükséges, állítsa be a berendezést a 2.4.6. bekezdés szerint. Kezelési kézikönyvek. Ha személyi számítógéppel dolgozik, állítsa be az eszköz hálózati címét és árfolyamát a 2.4.8. bekezdés szerint. Kezelési kézikönyvek. Kezdje el a mérést.

Az alábbiakban a „Munka” módban való váltás diagramja látható.

Épületburkolatok hővizsgálata során mérések előkészítése, lebonyolítása.

1. A hőáram-sűrűség mérése általában az épületek és építmények körülzáró szerkezeteinek belsejéből történik.

Megengedett a hőáramok sűrűségének mérése a védőszerkezetek kívülről, ha belülről nem lehet mérni (agresszív környezet, levegőparaméterek ingadozása), feltéve, hogy a felületen stabil hőmérsékletet tartanak fenn. A hőátadás körülményeinek szabályozása hőmérsékletszondával és a hőáram-sűrűség mérésére szolgáló eszközökkel történik: 10 perces méréskor. leolvasásuknak a műszerek mérési hibáján belül kell lenniük.

2. A felületi területeket a teljes vizsgált épületburkolásra specifikusan vagy jellemzően választják ki, attól függően, hogy szükséges-e a helyi vagy átlagos hőáram-sűrűség mérése.

A befoglaló szerkezeten a mérésekhez kiválasztott területeknek azonos anyagú felületi réteggel, azonos feldolgozási és felületi állapotúaknak kell lenniük, ugyanolyan feltételekkel kell rendelkezniük a sugárzó hőátadásra, és nem lehetnek olyan elemek közvetlen közelében, amelyek megváltoztathatják az irányt és az értéket. hőáramlások.

3. A védőszerkezetek azon felületeit, amelyekre a hőáram-átalakítót felszerelik, addig tisztítjuk, amíg a látható és tapintható érdesség megszűnik.

4. A jelátalakítót teljes felületén szorosan hozzá kell nyomni a körülzáró szerkezethez, és ebben a helyzetben rögzíteni, biztosítva a hőáram-átalakító állandó érintkezését a vizsgált területek felületével minden további mérés során.

A jelátalakító közte és a burkolószerkezet közé szerelésekor légrések kialakulása nem megengedett. Kizárásukra a mérési helyeken vékony réteg technikai vazelint visznek fel a felületre, amely elfedi a felületi egyenetlenségeket.

A jelátalakító az oldalsó felülete mentén rögzíthető építőgipszből, műszaki vazelinből, gyurmából, rugós rúdból és egyéb olyan eszközökkel, amelyek kizárják a hőáram torzulását a mérési zónában.

5. A hőáram-sűrűség üzemi mérése során a jelátalakító laza felületét anyagréteggel ragasztják, vagy átfestik a felület anyagával megegyező vagy hasonló emissziós fokú festékkel, 0,1 eltéréssel. a befoglaló szerkezet rétege.

6. A leolvasó készüléket a mérés helyétől 5-8 m távolságra vagy egy szomszédos helyiségben kell elhelyezni, hogy kizárja a megfigyelő befolyását a hőáram értékére.

7. Környezeti hőmérséklet-korlátozással rendelkező emf mérési eszközök alkalmazásakor olyan helyiségben kell elhelyezni, amelynek léghőmérséklete ezeknek az eszközöknek megfelelő, és hosszabbító vezetékekkel csatlakozik hozzájuk a hőáram-átalakító.

8. A 7. igénypont szerinti berendezés a megfelelő készülék használati utasítása szerint üzemkészre van készítve, beleértve az eszköz szükséges expozíciós idejét egy új hőmérsékleti rendszer kialakításához.

Felkészülés és mérés

(laboratóriumi munka során "Infravörös sugárzás elleni védekezési eszközök kutatása" laboratóriumi munka példáján.

Csatlakoztassa az infravörös forrást az aljzathoz. Kapcsolja be az infravörös sugárzás forrását (felső része) és az IPP-2 hőáram-sűrűségmérőt.

Szerelje fel a hőáram-sűrűség-mérő fejét 100 mm távolságra az infravörös sugárforrástól, és határozza meg a hőáram-sűrűséget (három-négy mérés átlagértéke).

Kézzel mozgassa az állványt a vonalzó mentén úgy, hogy a mérőfejet az 1. táblázatban jelzett távolságra állítsa a sugárforrástól, majd ismételje meg a mérést. Adja meg a mérési adatokat az 1. táblázatban.

Készítsen grafikont az IR fluxussűrűség távolságtól való függéséről!

Ismételje meg a méréseket a bekezdések szerint. 1 — 3 különböző mérési adatokkal, amelyeket a táblázatban kell megadni 1. Készítsen grafikonokat az IR sugárzás fluxussűrűségének a távolságtól való függéséről minden képernyőn.

1. táblázat űrlap

Értékelje a képernyők védőhatásának hatékonyságát a (3) képlet alapján.

Szereljen fel védőernyőt (a tanár utasítása szerint), helyezze rá a porszívó széles keféjét. Kapcsolja be a porszívót levegő beszívási módban, egy elszívó szellőztető berendezést szimulálva, és 2-3 perc elteltével (a képernyő hőszabályozásának beállítása után) határozza meg a hősugárzás intenzitását ugyanolyan távolságokon, mint a 3. bekezdésben. a kombinált hővédelem hatékonysága a (3) képlet segítségével.

A hősugárzás intenzitásának a távolságtól való függését egy adott képernyőnél elszívásos szellőztetés üzemmódban az általános grafikonon kell ábrázolni (lásd az 5. pontot).

Határozza meg a védelem hatékonyságát egy adott képernyő hőmérsékletének mérésével elszívással és anélkül a (4) képlet segítségével.

Készítsen grafikonokat az elszívó szellőztetés védelmének hatékonyságáról és anélkül.

Kapcsolja be a porszívót fúvó üzemmódba, és kapcsolja be. A levegőáramot adott védőernyő felületére irányítva (zuhanyozási mód) ismételje meg a méréseket a bekezdéseknek megfelelően. 7 - 10. Hasonlítsa össze a bekezdések mérési eredményeit! 7-10.

Rögzítse a porszívó tömlőjét az egyik állványra, és kapcsolja be a porszívót "fúvó" üzemmódban, a levegő áramlását a hőáramra majdnem merőlegesen (kissé felé) irányítva - ez a légfüggöny utánzata. Az IPP-2 mérővel mérje meg az infravörös sugárzás hőmérsékletét a "fúvó" nélkül és a segítségével.

Készítsen grafikonokat a "fúvó" védelmi hatékonyságáról a (4) képlet szerint.

VI. Mérési eredmények és értelmezésük

(az "Infravörös sugárzás elleni védelmi eszközök kutatása" témában végzett laboratóriumi munka példáján az egyik moszkvai műszaki egyetemen).

Asztal. Elektromos kandalló EXP-1,0/220. Állvány cserélhető képernyők elhelyezésére. Állvány mérőfej felszereléséhez. Hőáram-sűrűségmérő IPP-2M. Vonalzó. Porszívó Typhoon-1200.

A q infravörös sugárzás intenzitását (fluxussűrűségét) a következő képlet határozza meg:

q = 0,78 x S x (T4 x 10-8 - 110) / r2 [W/m2]

ahol S a sugárzó felület területe, m2;

T a sugárzó felület hőmérséklete, K;

r a távolság a sugárforrástól, m.

Az infravörös sugárzás elleni védelem egyik leggyakoribb típusa a kibocsátó felületek árnyékolása.

Háromféle képernyő létezik:

áttetsző;

· átlátszó;

áttetsző.

A működési elv szerint a képernyők fel vannak osztva:

· hővisszaverő;

· hőelnyelő;

hőleadó.

Asztal 1

A hősugárzás elleni védelem hatékonyságát az E képernyők segítségével a következő képletek határozzák meg:

E \u003d (q - q3) / q

ahol q az infravörös sugárzás fluxussűrűsége védelem nélkül, W/m2;

q3 az IR sugárzási fluxus sűrűsége védelem alkalmazásával, W/m2.

A védőernyők típusai (átlátszatlan):

1. Képernyő vegyes - láncposta.

E-mail = (1550 - 560) / 1550 = 0,63

2. Fém képernyő fekete felülettel.

E al+borító = (1550 - 210) / 1550 = 0,86

3. Hővisszaverő alumínium képernyő.

E al \u003d (1550 - 10) / 1550 \u003d 0,99

Ábrázoljuk az IR fluxussűrűség függését a távolságtól minden képernyőn.

Amint látjuk, a képernyők védő hatásának hatékonysága változó:

1. Vegyes szita minimális védőhatása - láncposta - 0,63;

2. Alumínium képernyő fekete felülettel - 0,86;

3. A hővisszaverő alumínium képernyőnek van a legnagyobb védőhatása - 0,99.

Az épületburkolatok és szerkezetek hőteljesítményének értékelése, valamint az épület külső héjazatán keresztül történő valós hőfogyasztás megállapítása során a következő főbb szabályozási dokumentumokat kell használni:

· GOST 25380-82. Módszer az épületburkolatokon áthaladó hőáramok sűrűségének mérésére.

Az infravörös sugárzás elleni védelem különféle eszközeinek hőteljesítményének értékelésekor a következő főbb szabályozási dokumentumokat használják:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. A munkaterület levegője. Általános egészségügyi és higiéniai követelmények.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Infravörös sugárzás elleni védelem. Osztályozás. Általános műszaki követelmények.

· GOST 12.4.123-83 „Munkabiztonsági szabványok rendszere. Az infravörös sugárzás elleni kollektív védelem eszközei. Általános műszaki követelmények”.

GOST 25380-82

G19 csoport

AZ SZSZK UNIÓ ÁLLAMI SZABVÁNYA

ÉPÜLETEK ÉS ÉPÍTÉSEK

Módszer a hőáramok sűrűségének mérésére,

áthaladva az épület burkolatán

Épületek és építmények.

A hőáramok sűrűségének mérési módszere

áthaladó burkolatszerkezeteken

Bevezetés dátuma 1983 - 01-01

A Szovjetunió Állami Építésügyi Bizottságának 1982. július 14-i 182. számú határozatával JÓVÁHAGYVA ÉS BEVEZETETT

KÖZTÁRSASÁG. 1987. június

Ez a szabvány egységes módszert hoz létre a lakó-, köz-, ipari és mezőgazdasági épületek és építmények egy- és többrétegű épületburkolásain áthaladó hőáramok sűrűségének meghatározására kísérleti vizsgálat során és azok üzemi körülményei között.

A hőáram-sűrűség mérése 243 és 323 K közötti környezeti hőmérsékleten (mínusz 30 és plusz 50 °C között) és 85%-ig terjedő relatív páratartalom mellett történik.

A hőáram-sűrűség mérése lehetővé teszi az épületek, építmények burkolati szerkezeteinek hőteljesítményének számszerűsítését és a tényleges hőfogyasztás megállapítását a külső burkolatokon keresztül.

A szabvány nem vonatkozik az áttetsző burkolatokra.

1. Általános rendelkezések

1.1. A hőáram-sűrűség mérési módszere az épület burkolatára szerelt "segédfalon" (lemezen) a hőmérséklet-különbség mérésén alapul. Ezt a hőmérséklet-különbséget, amely arányos a sűrűségével a hőáramlás irányában, emf-vé alakítjuk. a "segédfalban" a hőárammal párhuzamosan elhelyezett és a generált jelnek megfelelően sorba kapcsolt hőelemek akkumulátorai. A "segédfal" és a hőelem köteg hőáram-átalakítót alkot

1.2. A hőáram-sűrűséget egy speciális készülék skáláján mérik, amely hőáram-átalakítót tartalmaz, vagy az emf mérés eredményeiből számítják ki. előre kalibrált hőáram-átalakítókon.

A hőáram-sűrűség mérési sémája a rajzon látható.

A hőáram-sűrűség mérési sémája

1 - befoglaló szerkezet; 2 - hőáram átalakító; 3 - emf mérő;

A belső és külső levegő hőmérséklete; , , - külső hőmérséklet,

a körülzáró szerkezet belső felületei a jelátalakító közelében, illetve alatt;

Az épületburkolat és a hőáram-átalakító hőellenállása;

A hőáram sűrűsége a jelátalakító rögzítése előtt és után.

2. Hardver

2.1. A hőáramok sűrűségének mérésére az ITP-11 készüléket használják (az ITP-7 készülék korábbi modellje használható) az előírásoknak megfelelően.

Az ITP-11 készülék műszaki jellemzőit az 1. hivatkozási függelék tartalmazza.

2.2. A burkolati szerkezetek hővizsgálata során megengedett a hőáram sűrűségének mérése 0,025-0,06 (nm) / W hőellenállásig külön gyártott és kalibrált hőáram-átalakítókkal, valamint a konverterek által generált emf-t mérő eszközökkel. .

A GOST 7076-78 szerinti hővezető képesség meghatározásához megengedett a telepítésben használt konverter használata.

2.3. A 2.2. pont szerinti hőáram-átalakítóknak meg kell felelniük a következő alapvető követelményeknek:

a „segédfal” (lemez) anyagainak meg kell őrizniük fizikai és mechanikai tulajdonságaikat 243–323 K környezeti hőmérsékleten (mínusz 30 és plusz 50 °C között);

az anyagokat nem szabad folyékony és gőzfázisú vízzel nedvesíteni és megnedvesíteni;

a jelátalakító átmérőjének a vastagságához viszonyított arányának legalább 10-nek kell lennie;

az átalakítóknak védőzónával kell rendelkezniük a hőelem akkumulátora körül, amelynek lineáris mérete legalább az átalakító sugarának 30%-a vagy a lineáris méretének a fele;

minden legyártott hőáram-átalakítót olyan szervezetekben kell kalibrálni, amelyek az előírt módon megkapták ezen konverterek gyártásának jogát;

a fenti környezeti feltételek mellett a jelátalakító kalibrációs jellemzőit legalább egy évig fenn kell tartani.

2.4. A jelátalakítók 2.2. pont szerinti kalibrálása megengedett a hővezető képesség meghatározására szolgáló berendezésen a GOST 7076-78 szerint, amelyben a hőáram-sűrűséget a tanúsított anyagok referenciamintáin végzett hőmérséklet-különbség mérési eredményeiből számítják ki. a GOST 8.140-82 szabványnak megfelelően, és a vizsgált minták helyett telepítve van. A hőáram-átalakító kalibrálási módszerét az ajánlott 2. függelék tartalmazza.

2.5. A konvertereket legalább évente egyszer ellenőrizzük, a bekezdésekben leírtak szerint. 2.3, 2.4.

2.6. Az emf mérésére. hőáram-átalakító, megengedett a GOST 9245-79 szerinti PP-63 hordozható potenciométer, V7-21, F30 digitális voltamméter vagy más emf mérő használata, amelyben a számított hiba a mért emf tartományban van. A hőáram-átalakító értéke nem haladja meg az 1%-ot, és a bemeneti ellenállás legalább 10-szer nagyobb, mint a konverter belső ellenállása.

Épületburkolók különálló jelátalakítókkal végzett hővizsgálatánál célszerű automatikus rögzítőrendszereket és eszközöket alkalmazni.

3.Mérés előkészítése

3.1. A hőáram-sűrűség mérése általában az épületek és építmények körülvevő szerkezeteinek belsejéből történik.

Megengedett a hőáramok sűrűségének mérése a védőszerkezetek kívülről, ha belülről nem lehet mérni (agresszív környezet, levegőparaméterek ingadozása), feltéve, hogy a felületen stabil hőmérsékletet tartanak fenn. A hőátadás körülményeinek szabályozása hőmérséklet-szondával és a hőáram-sűrűség mérésére szolgáló eszközökkel történik: 10 perces méréskor leolvasásuk a műszerek mérési hibáján belül kell legyen.

3.2. A felületi területeket a teljes vizsgált épületburkolatra specifikusan vagy jellemzően választják ki, attól függően, hogy szükséges-e a helyi vagy átlagos hőáram-sűrűség mérése.

A befoglaló szerkezeten a mérésekhez kiválasztott területeknek azonos anyagú felületi réteggel, azonos feldolgozási és felületi állapotúaknak kell lenniük, ugyanolyan feltételekkel kell rendelkezniük a sugárzó hőátadásra, és nem lehetnek olyan elemek közvetlen közelében, amelyek megváltoztathatják az irányt és az értéket. hőáramlások.

3.3. A körbefogó szerkezetek azon felületeit, amelyekre a hőáram-átalakítót felszerelik, addig tisztítjuk, amíg a látható és tapintható egyenetlenségek megszűnnek.

3.4. A jelátalakítót teljes felületén szorosan hozzá kell nyomni a körülzáró szerkezethez, és ebben a helyzetben rögzíteni, biztosítva a hőáram-átalakító állandó érintkezését a vizsgált területek felületével minden további mérés során.

A jelátalakító közte és a burkolószerkezet közé szerelésekor légrések kialakulása nem megengedett. Kizárásukra a mérési helyeken vékony réteg technikai vazelint visznek fel a felületre, amely elfedi a felületi egyenetlenségeket.

A jelátalakító az oldalsó felülete mentén rögzíthető építőgipszből, műszaki vazelinből, gyurmából, rugós rúdból és egyéb olyan eszközökkel, amelyek kizárják a hőáram torzulását a mérési zónában.

3.5. A hőfluxussűrűség üzemi mérése során a jelátalakító laza felületét anyagréteggel ragasztják, vagy 0,1-es eltéréssel ugyanolyan vagy hasonló emissziós fokú festékkel lefestik, mint a felületi réteg anyagáé. a befoglaló szerkezet.

3.6. Az olvasókészüléket a mérés helyétől 5-8 m távolságra vagy egy szomszédos helyiségben kell elhelyezni, hogy kiküszöbölje a megfigyelő befolyását a hőáram értékére.

3.7. Környezeti hőmérséklet-korlátozással rendelkező emf mérési eszközök használatakor ezeket az eszközök működéséhez megfelelő levegőhőmérsékletű helyiségben helyezik el, és hosszabbító vezetékekkel csatlakoztatják hozzájuk a hőáram-átalakítót.

Az ITP-1 készülékkel történő méréskor a hőáram-átalakító és a mérőkészülék ugyanabban a helyiségben található, függetlenül a helyiség levegő hőmérsékletétől.

3.8. A 3.7. pont szerinti berendezést a megfelelő eszköz használati utasítása szerint készítik elő a működésre, beleértve az eszköz szükséges expozíciós idejét egy új hőmérsékleti rendszer kialakításához.

4. Mérések készítése

4.1. A hőáram sűrűségének mérését végezzük:

az ITP-11 készülék használatakor - az előkészítő műveletek során eltorzult, a védőszerkezetek vezérlőszakaszai közelében lévő helyiség hőátadási feltételeinek helyreállítása után, valamint közvetlenül az előző hőátadási rezsim megzavart vizsgálati helyén történő helyreállítás után amikor az átalakítót csatlakoztatták;

a 2.2. pont szerinti hőáram-átalakítókkal végzett hővizsgálatok során - a konverter alatti hőátadás új állandósult állapotának beállta után.

bekezdések szerinti előkészítő műveletek elvégzése után. 3.2-3.5 ITP-11 készülék használatakor a hőátadási mód a mérési helyen körülbelül 5-10 perc múlva, a 2.2 pont szerinti hőáram-átalakítók használatakor 2-6 óra elteltével áll helyre.

A tranziens hőátadási mód teljesítésének és a hőáram-sűrűség mérési lehetőségének jelzőjének a hőáram-sűrűség mérési eredményeinek megismételhetősége tekinthető a megállapított mérési hibán belül.

4.2. A 0,6 (nm) / W-nál kisebb hőellenállású épületburokban a hőáram mérésekor a felületének hőmérsékletét egyidejűleg mérik hőelemekkel a konvertertől 100 mm távolságra, alatta és a hőmérséklet a belső és külső levegő 100 mm távolságra a faltól .

5. Az eredmények feldolgozása

5.1. Az ITP-11 készülékek használatakor a hőáram-sűrűség értékét (W / négyzetméter) közvetlenül a készülék skálájából kapjuk.

5.2. Ha külön jelátalakítókat és millivoltmérőket használunk az emf mérésére. a konverteren áthaladó hőáram sűrűségét, W/sq.m, a következő képlettel számítjuk ki

(1)

5.3. A jelátalakító kalibrációs együtthatójának meghatározása a vizsgálati hőmérséklet figyelembevételével a javasolt 2. függelék szerint történik.

5.4. A hőáram-sűrűség W / négyzetméter értéke a 4.3. pont szerint mérve a következő képlettel számítható ki.

(2)

5.5. A mérési eredményeket az ajánlott 3. függelékben megadott formában rögzítjük.

5.6. A hőáram-sűrűség meghatározásának eredményét öt mérés eredményének számtani középértékeként vesszük a jelátalakító egy helyén az épületburkon.

1. függelék

Referencia

Az ITP-11 készülék műszaki jellemzői

Az ITP-11 készülék egy hőáram-átalakító elektromos egyenáramú jellé való kombinációja egy mérőeszközzel, amelynek skálája a hőáram-sűrűség egységeiben van beosztva.

1. A hőáram-sűrűség mérési határértékei: 0-50; 0-250 W/nm.

2. A műszerskála árfelosztása: 1; 5 W/nm.

3. A készülék fő hibája százalékban 20 °C-os levegő hőmérsékleten.

4. A mérőeszközt körülvevő levegő hőmérsékletének változásából adódó további hiba nem haladja meg az 1%-ot minden 10 K (°C) hőmérsékletváltozás esetén a 273-323 K (0-50°C) tartományban.

A hőáram-átalakító hőmérséklet-változásából adódó további hiba nem haladja meg a 0,83%-ot minden 10 K (°C) hőmérséklet-változásra a 273-243 K (0-tól mínusz 30 °C-ig) tartományban.

5. A hőáram-átalakító hőellenállása - legfeljebb 3·10 (kv/m·K)/W.

6. Az indikációk megállapításának ideje nem haladja meg a 3,5 percet.

7. A tok teljes méretei - 290x175x100 mm.

8. A hőáram-átalakító teljes méretei: átmérő 27 mm, vastagság 1,85 mm.

9. A mérőeszköz teljes méretei - 215x115x90 mm.

10 A csatlakozó elektromos vezeték hossza - 7 m.

11. A készülék súlya tok nélkül - legfeljebb 2,5 kg.

12. Tápegység - 3 elem "316".

2. melléklet

A hőáram-átalakító kalibrálási módszere

A legyártott hőáram-átalakítót a létesítményben kalibrálásnak vetik alá az építőanyagok hővezető képességének meghatározására a GOST 7076-78 szerint, amelyben a vizsgálati minta helyett egy kalibrált konvertert és egy GOST 8.140-82 szerinti referenciaanyag-mintát helyeznek be. .

A kalibrálás során a berendezés hőmérséklet-szabályozó lemeze és a konverteren kívüli referenciaminta közötti teret a konverter anyagához hőfizikai tulajdonságaiban hasonló anyaggal kell kitölteni, hogy az áthaladó hőáram egydimenziós legyen. azt a telepítés munkarészében. E.m.f. mérés a konverteren és a referenciamintát a jelen szabvány 2.6. pontjában felsorolt ​​eszközök egyikével végezzük.

A jelátalakító kalibrációs együtthatója, W / (sq.m mV) a kísérlet adott átlaghőmérsékletén a hőáram-sűrűség és az emf mérési eredményekből adódik. a következő arány szerint

A hőáram-sűrűséget a referenciamintán a hőmérséklet-különbség mérési eredményeiből számítják ki a képlet szerint

Javasoljuk, hogy a kísérletekben az átlaghőmérsékletet a jelátalakító kalibrálásakor 243-323 K (mínusz 30-tól plusz 50 °C-ig) tartományban válassza meg, és tartsa azt legfeljebb ±2 K (°C) eltéréssel. .

A jelátalakító együtthatójának meghatározásának eredményét a legalább 10 kísérlet mérési eredményeiből számított értékek számtani átlagaként veszik. A jelátalakító kalibrációs tényezőjének értékében szereplő számjegyek számát a mérési hibának megfelelően veszik.

A jelátalakító hőmérsékleti együtthatója, K (), az emf mérési eredményeiből adódik. kalibrációs kísérletekben különböző átlagos transzducer hőmérsékleteken az arány szerint

,

Az átlaghőmérséklet és a különbségnek legalább 40 K (°C) kell lennie.

A jelátalakító hőmérsékleti együtthatójának meghatározásának eredményét a jelátalakító különböző átlaghőmérsékletével végzett legalább 10 kísérlet eredményeiből számított sűrűség számtani középértékének vesszük.

A hőáram-átalakító kalibrációs együtthatójának értéke a vizsgálati hőmérsékleten , W / (sq.m mV), a következő képlettel számítható ki

,