Meranie hustoty tepelného toku (tepelného žiarenia). tepelný tok

Domov

Žumpa

I. Meranie hustoty tepelných tokov prechádzajúcich plášťom budovy. GOST 25380-82.

Tepelný tok - množstvo tepla preneseného cez izotermický povrch za jednotku času. Tepelný tok sa meria vo wattoch alebo kcal / h (1 W \u003d 0,86 kcal / h). Tepelný tok na jednotku izotermického povrchu sa nazýva hustota tepelného toku alebo tepelné zaťaženie; zvyčajne sa označuje ako q, merané vo W / m2 alebo kcal / (m2 × h). Hustota tepelného toku je vektor, ktorého ľubovoľná zložka sa číselne rovná množstvu tepla prenesenému za jednotku času cez jednotkovú plochu kolmú na smer odoberanej zložky.

Merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich plášťom budovy sa vykonávajú v súlade s GOST 25380-82 "Budovy a konštrukcie. Metóda merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich cez obal budovy".

Táto norma stanovuje jednotnú metódu stanovenia hustoty tepelných tokov prechádzajúcich jednovrstvovými a viacvrstvovými plášťami budov bytových, verejných, priemyselných a poľnohospodárskych budov a stavieb počas experimentálnej štúdie a za ich prevádzkových podmienok.

Hustota tepelného toku sa meria na stupnici špecializovaného zariadenia, ktoré obsahuje konvertor tepelného toku, alebo sa vypočítava z výsledkov merania emf. na vopred kalibrovaných prevodníkoch tepelného toku.

Schéma merania hustoty tepelného toku je znázornená na výkrese.

1 - uzatváracia konštrukcia; 2 - menič tepelného toku; 3 - meter emf;

tv, tn - teplota vnútorného a vonkajšieho vzduchu;

τн, τв, τ"в — teplota vonkajších a vnútorných povrchov uzatváracej konštrukcie v blízkosti a pod konvertorom;

R1, R2 - tepelný odpor plášťa budovy a meniča tepelného toku;

q1, q2 sú hustota tepelného toku pred a po upevnení prevodníka

II. Infra červená radiácia. Zdroje. Ochrana.

Ochrana pred infračerveným žiarením na pracovisku.

Zdrojom infračerveného žiarenia (IR) je akékoľvek vyhrievané teleso, ktorého teplota určuje intenzitu a spektrum vyžarovanej elektromagnetickej energie. Vlnová dĺžka s maximálnou energiou tepelného žiarenia je určená vzorcom:

λmax = 2,9-103 / T [µm] (1)

kde T je absolútna teplota vyžarujúceho telesa, K.

Infračervené žiarenie je rozdelené do troch oblastí:

krátke vlny (X = 0,7 - 1,4 mikrónov);

stredná vlna (k \u003d 1,4 - 3,0 mikrónov):

dlhovlnná dĺžka (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Elektrické vlny infračerveného rozsahu majú predovšetkým tepelný účinok na ľudské telo. V tomto prípade je potrebné vziať do úvahy: intenzitu a vlnovú dĺžku s maximálnou energiou; vyžarovaný povrch; trvanie expozície na pracovný deň a trvanie nepretržitej expozície; intenzita fyzickej práce a vzdušná mobilita na pracovisku; kvalita kombinézy; individuálne charakteristiky pracovníka.

Lúče krátkovlnného rozsahu s vlnovou dĺžkou λ ≤ 1,4 μm majú schopnosť prenikať do tkaniva ľudského tela o niekoľko centimetrov. Takéto IR žiarenie ľahko preniká cez kožu a lebku do mozgového tkaniva a môže postihnúť mozgové bunky a spôsobiť vážne poškodenie mozgu, ktorého príznakmi sú zvracanie, závraty, rozšírenie kožných ciev, pokles krvného tlaku a zhoršený krvný obeh. a dýchanie, kŕče, niekedy strata vedomia. Pri ožiarení krátkovlnnými infračervenými lúčmi sa pozoruje aj zvýšenie teploty pľúc, obličiek, svalov a iných orgánov. Špecifické biologicky aktívne látky sa objavujú v krvi, lymfe, cerebrospinálnej tekutine, pozorujú sa metabolické poruchy, mení sa funkčný stav centrálneho nervového systému.

Lúče stredného vlnového rozsahu s vlnovou dĺžkou λ = 1,4 - 3,0 mikrónov sú zadržané v povrchových vrstvách kože v hĺbke 0,1 - 0,2 mm. Preto sa ich fyziologický účinok na organizmus prejavuje najmä zvýšením teploty kože a prehriatím organizmu.

K najintenzívnejšiemu zahrievaniu povrchu ľudskej kože dochádza pri IR žiarení s λ > 3 µm. Pod jeho vplyvom je narušená činnosť kardiovaskulárneho a dýchacieho systému, ako aj tepelná rovnováha organizmu, čo môže viesť k úpalu.

Intenzita tepelného žiarenia je regulovaná na základe subjektívneho pocitu energie žiarenia človekom. Podľa GOST 12.1.005-88 by intenzita tepelnej expozície pracovníkov z vyhrievaných plôch technologických zariadení a osvetľovacích zariadení nemala presiahnuť: 35 W / m2 pri expozícii viac ako 50 % povrchu tela; 70 W/m2 pri pôsobení 25 až 50 % povrchu tela; 100 W/m2 pri ožiarení najviac 25 % povrchu tela. Z otvorených zdrojov (vyhrievaný kov a sklo, otvorený plameň) by intenzita tepelnej expozície nemala presiahnuť 140 W/m2 s expozíciou najviac 25 % povrchu tela a povinným používaním osobných ochranných prostriedkov vrátane ochrany tváre a oko.

Normy obmedzujú aj teplotu vyhrievaných plôch zariadení v pracovnom priestore, ktorá by nemala presiahnuť 45 °C.

Povrchová teplota zariadenia, vo vnútri ktorého sa teplota blíži k 100 0C, by nemala presiahnuť 35 0C.

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

Medzi hlavné typy ochrany pred infračerveným žiarením patria:

1. časová ochrana;

2. ochrana na diaľku;

3. tienenie, tepelná izolácia alebo chladenie horúcich povrchov;

4. zvýšenie prenosu tepla ľudského tela;

5. osobné ochranné prostriedky;

6. vylúčenie zdroja tepla.

Časová ochrana zabezpečuje obmedzenie času stráveného žiarením pôsobiacim v oblasti žiarenia. Bezpečná doba pobytu človeka v zóne pôsobenia IR žiarenia závisí od jeho intenzity (hustoty toku) a určuje sa podľa tabuľky 1.

stôl 1

Čas bezpečného pobytu osôb v zóne IR žiarenia

Bezpečná vzdialenosť je určená vzorcom (2) v závislosti od dĺžky pobytu v pracovnom priestore a povolenej hustoty IR žiarenia.

Výkon IR žiarenia je možné znížiť konštrukčným a technologickým riešením (náhrada režimu a spôsobu ohrevu produktov a pod.), ako aj potiahnutím vykurovacích plôch tepelnoizolačnými materiálmi.

Existujú tri typy obrazoviek:

nepriehľadné;

· transparentné;

priesvitný.

V nepriehľadných obrazovkách sa energia elektromagnetických kmitov pri interakcii s látkou obrazovky mení na teplo. V tomto prípade sa obrazovka zahrieva a ako každé vyhrievané teleso sa stáva zdrojom tepelného žiarenia. Žiarenie povrchu obrazovky oproti zdroju sa podmienečne považuje za prenášané žiarenie zdroja. Nepriehľadné sitá zahŕňajú: kovové, alfa (z hliníkovej fólie), porézne (penový betón, penové sklo, expandovaná hlina, pemza), azbest a iné.

V priehľadných clonách sa v nich šíri žiarenie podľa zákonov geometrickej optiky, čo zabezpečuje viditeľnosť cez clonu. Tieto zásteny sú vyrobené z rôznych druhov skla, používajú sa aj filmové vodné clony (voľné a stekajúce po skle).

Priesvitné sitá spájajú vlastnosti priehľadných a nepriehľadných obrazoviek. Patria sem kovové pletivá, reťazové závesy, sklenené zásteny vystužené kovovou sieťovinou.

· odrážajúci teplo;

· pohlcovanie tepla;

teplo rozptyľujúce.

Toto rozdelenie je skôr ľubovoľné, pretože každá obrazovka má schopnosť odrážať, absorbovať a odvádzať teplo. Priradenie obrazovky k tej či onej skupine je určené tým, ktorá z jej schopností je výraznejšia.

Teplo odrážajúce clony majú nízky stupeň čiernosti povrchu, v dôsledku čoho odrážajú značnú časť sálavej energie dopadajúcej na ne v opačnom smere. Ako materiály odrážajúce teplo sa používajú Alfol, hliníkový plech, pozinkovaná oceľ.

Clony pohlcujúce teplo sa nazývajú clony vyrobené z materiálov s vysokým tepelným odporom (nízka tepelná vodivosť). Ako materiály pohlcujúce teplo sa používajú žiaruvzdorné a tepelnoizolačné tehly, azbest a trosková vlna.

Ako clony odvádzajúce teplo sú najpoužívanejšie vodné clony, ktoré voľne padajú vo forme fólie alebo zavlažujú inú tieniacu plochu (napríklad kovovú), alebo sú uzavreté v špeciálnom obale zo skla alebo kovu.

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

E \u003d (t – t3) / t (4)

q3 je hustota toku IR žiarenia s použitím ochrany, W/m2;

t je teplota IR žiarenia bez použitia ochrany, °C;

t3 je teplota IR žiarenia s použitím ochrany, °С.

Prúd vzduchu smerovaný priamo na pracovníka umožňuje zvýšiť odvod tepla z jeho tela do okolia. Voľba rýchlosti prúdenia vzduchu závisí od náročnosti vykonávanej práce a intenzity infračerveného žiarenia, nemala by však presiahnuť 5 m/s, pretože v tomto prípade pracovník pociťuje nepohodlie (napríklad tinitus). Účinnosť vzduchových spŕch sa zvyšuje, keď sa vzduch posielaný na pracovisko ochladí, alebo keď sa doň primieša jemne rozprášená voda (sprcha voda-vzduch).

Ako osobné ochranné prostriedky sa používajú kombinézy z bavlnených a vlnených tkanín, tkaniny s kovovým povlakom (odrážajúce až 90% IR žiarenia). Na ochranu očí sú určené okuliare, štíty so špeciálnymi okuliarmi - svetelné filtre žltozelenej alebo modrej farby.

Terapeutické a preventívne opatrenia zabezpečujú organizáciu racionálneho režimu práce a odpočinku. Trvanie prestávok v práci a ich frekvencia sú určené intenzitou IR žiarenia a náročnosťou práce. Spolu s pravidelnými prehliadkami sa vykonávajú aj lekárske prehliadky na prevenciu chorôb z povolania.

III. Použité nástroje.

Na meranie hustoty tepelných tokov prechádzajúcich obvodovými plášťami budov a na kontrolu vlastností tepelných štítov naši špecialisti vyvinuli prístroje radu .

Oblasť použitia:

Zariadenia série IPP-2 sú široko používané v stavebníctve, vedeckých organizáciách, v rôznych energetických zariadeniach av mnohých ďalších odvetviach.

Meranie hustoty tepelného toku, ako indikátora tepelnoizolačných vlastností rôznych materiálov, sa vykonáva pomocou zariadení série IPP-2 na:

Testovanie obvodových konštrukcií;

Stanovenie tepelných strát v sieťach ohrevu vody;

Vykonávanie laboratórnych prác na univerzitách (odbory „Bezpečnosť života“, „Priemyselná ekológia“ atď.).

Na obrázku je prototypový stojan "Stanovenie parametrov vzduchu v pracovnom priestore a ochrana pred tepelnými vplyvmi" BZhZ 3 (výrobca Intos + LLC).

Stojan obsahuje zdroj tepelného žiarenia v podobe domáceho reflektora, pred ktorým je inštalovaný tepelný štít z rôznych materiálov (látka, plech, sada reťazí a pod.). Za obrazovkou v rôznych vzdialenostiach od nej vo vnútri modelu miestnosti je umiestnené zariadenie IPP-2, ktoré meria hustotu tepelného toku. Nad modelom miestnosti je umiestnený odsávač pár s ventilátorom. Merací prístroj IPP-2 má prídavný snímač, ktorý umožňuje merať teplotu vzduchu v miestnosti. Stojan BZhZ 3 teda umožňuje kvantifikovať účinnosť rôznych typov tepelnej ochrany a lokálneho vetracieho systému.

Stojan umožňuje merať intenzitu tepelného žiarenia v závislosti od vzdialenosti zdroja, zisťovať účinnosť ochranných vlastností clon z rôznych materiálov.

IV. Princíp činnosti a konštrukcia zariadenia IPP-2.

Konštrukčne je meracia jednotka prístroja vyrobená v plastovom obale.

Princíp činnosti zariadenia je založený na meraní teplotného rozdielu na "pomocnej stene". Veľkosť teplotného rozdielu je úmerná hustote tepelného toku. Teplotný rozdiel sa meria pomocou páskového termočlánku umiestneného vo vnútri dosky sondy, ktorý funguje ako "pomocná stena".

V prevádzkovom režime prístroj vykonáva cyklické meranie zvoleného parametra. Prebieha prechod medzi režimami merania hustoty tepelného toku a teploty, ako aj indikáciou nabitia batérie v percentách 0% ... 100%. Pri prepínaní medzi režimami sa na indikátore zobrazí príslušný nápis zvoleného režimu. Zariadenie môže vykonávať aj periodický automatický záznam nameraných hodnôt do energeticky nezávislej pamäte s odkazom na čas. Zapnutie/vypnutie zaznamenávania štatistík, nastavenie parametrov záznamu, čítanie akumulovaných údajov sa vykonáva pomocou softvéru dodávaného na objednávku.

Zvláštnosti:

Možnosť nastavenia prahových hodnôt pre zvukové a svetelné alarmy. Prahové hodnoty sú horné alebo dolné hranice prípustnej zmeny zodpovedajúcej hodnoty. Ak dôjde k prekročeniu hornej alebo dolnej prahovej hodnoty, zariadenie túto udalosť zaznamená a na indikátore sa rozsvieti LED. Ak je zariadenie správne nakonfigurované, prekročenie prahových hodnôt je sprevádzané zvukovým signálom.

· Prenos nameraných hodnôt do počítača cez rozhranie RS 232.

Výhodou prístroja je možnosť k prístroju striedavo pripojiť až 8 rôznych sond tepelného toku. Každá sonda (senzor) má svoj vlastný individuálny kalibračný faktor (konverzný faktor Kq), ktorý ukazuje, ako veľmi sa mení napätie zo senzora vzhľadom na tepelný tok. Tento koeficient používa prístroj na zostrojenie kalibračnej charakteristiky sondy, ktorá určuje aktuálnu nameranú hodnotu tepelného toku.

Úpravy sond na meranie hustoty tepelného toku:

Sondy tepelného toku sú určené na meranie povrchovej hustoty tepelného toku podľa GOST 25380-92.

Vzhľad sond tepelného toku

1. Lisovacia sonda tepelného toku PTP-ХХХП s pružinou je dostupná v nasledujúcich modifikáciách (v závislosti od rozsahu merania hustoty tepelného toku):

— PTP-2.0P: od 10 do 2000 W/m2;

— PTP-9.9P: od 10 do 9999 W/m2.

2. Sonda tepelného toku vo forme "mince" na flexibilnom kábli PTP-2.0.

Rozsah merania hustoty tepelného toku: od 10 do 2000 W/m2.

Úpravy teplotnej sondy:

Vzhľad teplotných sond

1. Ponorné termočlánky TPP-A-D-L na báze termistora Pt1000 (odporové termočlánky) a termočlánky ТХА-А-D-L na báze termočlánkov XА (elektrické termočlánky) sú určené na meranie teploty rôznych kvapalných a plynných médií, ako aj sypkých materiálov.

Rozsah merania teploty:

- pre obchodnú a priemyselnú komoru-A-D-L: od -50 do +150 °С;

- pre ТХА-А-D-L: od -40 do +450 °С.

Rozmery:

- D (priemer): 4, 6 alebo 8 mm;

- L (dĺžka): od 200 do 1000 mm.

2. Termočlánok ТХА-А-D1/D2-LП založený na termočlánku XА (elektrický termočlánok) je určený na meranie teploty rovného povrchu.

Rozmery:

- D1 (priemer "kovového kolíka"): 3 mm;

- D2 (priemer základne - "záplata"): 8 mm;

- L (dĺžka "kovového kolíka"): 150 mm.

3. Termočlánok ТХА-А-D-LC na báze termočlánku ХА (elektrický termočlánok) je určený na meranie teploty valcových plôch.

Rozsah merania teploty: od -40 do +450 °С.

Rozmery:

- D (priemer) - 4 mm;

- L (dĺžka "kovového kolíka"): 180 mm;

- šírka pásky - 6 mm.

Dodávacia súprava prístroja na meranie hustoty tepelného zaťaženia média obsahuje:

2. Sonda na meranie hustoty tepelného toku.*

3. Teplotná sonda.*

4. Softvér.**

5. Kábel na pripojenie k osobnému počítaču. **

6. Certifikát o kalibrácii.

7. Návod na obsluhu a pas pre zariadenie IPP-2.

8. Pas pre termoelektrické meniče (teplotné sondy).

9. Pas pre sondu hustoty tepelného toku.

10. Sieťový adaptér.

* - Meracie rozsahy a dizajn sondy sú určené vo fáze objednávky

** - Pozície sú dodávané na základe špeciálnej objednávky.

V. Príprava zariadenia na prevádzku a vykonávanie meraní.

Príprava zariadenia na prácu.

Vyberte zariadenie z obalu. Ak je prístroj prenesený do teplej miestnosti zo studenej, je potrebné nechať prístroj zohriať na izbovú teplotu 2 hodiny. Batériu úplne nabite do štyroch hodín. Umiestnite sondu na miesto, kde sa budú vykonávať merania. Pripojte sondu k prístroju. Ak má byť zariadenie prevádzkované v kombinácii s osobným počítačom, je potrebné pripojiť zariadenie pomocou prepojovacieho kábla k voľnému COM portu počítača. Pripojte sieťový adaptér k zariadeniu a nainštalujte softvér podľa popisu. Zapnite zariadenie krátkym stlačením tlačidla. V prípade potreby upravte zariadenie v súlade s bodom 2.4.6. Návody na obsluhu. Pri práci s osobným počítačom nastavte sieťovú adresu a výmenný kurz zariadenia podľa bodu 2.4.8. Návody na obsluhu. Začnite merať.

Nižšie je schéma prepínania v režime "Práca".

Príprava a realizácia meraní pri tepelných skúškach obvodových plášťov budov.

1. Meranie hustoty tepelného toku sa vykonáva spravidla zvnútra obvodových konštrukcií budov a stavieb.

Je povolené merať hustotu tepelných tokov z vonkajšej strany obvodových konštrukcií, ak ich nie je možné merať zvnútra (agresívne prostredie, kolísanie parametrov vzduchu), za predpokladu, že sa udržiava stabilná teplota na povrchu. Kontrola podmienok prestupu tepla sa vykonáva pomocou teplotnej sondy a prostriedkov na meranie hustoty tepelného toku: pri meraní po dobu 10 minút. ich údaje musia byť v rámci chyby merania prístrojov.

2. Plochy povrchu sa vyberajú špecifické alebo charakteristické pre celý testovaný plášť budovy v závislosti od potreby merania miestnej alebo priemernej hustoty tepelného toku.

Úseky vybrané na uzavieracej konštrukcii na meranie by mali mať povrchovú vrstvu z rovnakého materiálu, rovnaké spracovanie a stav povrchu, mali by mať rovnaké podmienky na prenos sálavého tepla a nemali by byť v tesnej blízkosti prvkov, ktoré môžu meniť smer a hodnotu tepelných tokov.

3. Povrchy obvodových konštrukcií, na ktorých je inštalovaný konvertor tepelného toku, sa čistia, až kým sa neodstráni drsnosť viditeľná a hmatateľná na dotyk.

4. Snímač je po celej ploche pevne pritlačený k uzatváracej konštrukcii a v tejto polohe zafixovaný, čím je zabezpečený stály kontakt prevodníka tepelného toku s povrchom skúmaných oblastí počas všetkých nasledujúcich meraní.

Pri montáži prevodníka medzi ním a uzavierajúcou konštrukciou nie je dovolené vytváranie vzduchových medzier. Na ich vylúčenie sa na povrch v miestach merania nanesie tenká vrstva technickej vazelíny, ktorá prekryje nerovnosti povrchu.

Prevodník je možné upevniť pozdĺž jeho bočnej plochy pomocou roztoku stavebnej sadry, technickej vazelíny, plastelíny, tyče s pružinou a iných prostriedkov, ktoré vylučujú skreslenie tepelného toku v meracej zóne.

5. Pri prevádzkových meraniach hustoty tepelného toku sa voľný povrch prevodníka prelepí vrstvou materiálu alebo pretrie farbou s rovnakým alebo podobným stupňom emisivity s rozdielom 0,1 ako je materiál povrchovej vrstvy obklopujúcu štruktúru.

6. Odčítacie zariadenie je umiestnené vo vzdialenosti 5-8 m od miesta merania alebo v priľahlej miestnosti, aby sa vylúčil vplyv pozorovateľa na hodnotu tepelného toku.

7. Pri použití zariadení na meranie emf, ktoré majú obmedzenia na okolitú teplotu, sa umiestnia do miestnosti s teplotou vzduchu prijateľnou pre prevádzku týchto zariadení a pomocou predlžovacích vodičov sa k nim pripojí menič tepelného toku.

8. Zariadenie podľa nároku 7 je pripravené na prevádzku v súlade s návodom na obsluhu príslušného zariadenia, vrátane zohľadnenia potrebnej doby expozície zariadenia na vytvorenie nového teplotného režimu v ňom.

Príprava a meranie

(pri laboratórnych prácach na príklade laboratórnych prác „Výskum prostriedkov ochrany pred infračerveným žiarením“).

Pripojte zdroj IR do zásuvky. Zapnite zdroj IR žiarenia (horná časť) a merač hustoty tepelného toku IPP-2.

Hlavu merača hustoty tepelného toku nainštalujte vo vzdialenosti 100 mm od zdroja IR žiarenia a stanovte hustotu tepelného toku (priemerná hodnota z troch až štyroch meraní).

Ručne posuňte statív po pravítku, nastavte meraciu hlavu na vzdialenosti od zdroja žiarenia uvedené v tabuľke 1 a zopakujte merania. Zadajte namerané údaje vo forme tabuľky 1.

Zostrojte graf závislosti hustoty toku IR od vzdialenosti.

Opakujte merania podľa odsekov. 1 — 3 s rôznymi údajmi o meraniach zadajte vo forme tabuľky 1. Zostrojte grafy závislosti hustoty toku IR žiarenia od vzdialenosti pre každú obrazovku.

Tabuľkový formulár 1

Vyhodnoťte účinnosť ochranného pôsobenia clon podľa vzorca (3).

Nainštalujte ochrannú clonu (podľa pokynov učiteľa), umiestnite na ňu širokú kefu vysávača. Zapnite vysávač v režime nasávania vzduchu, simulujúc odsávacie ventilačné zariadenie, a po 2-3 minútach (po vytvorení tepelného režimu obrazovky) zistite intenzitu tepelného žiarenia v rovnakých vzdialenostiach ako v odseku 3. Vyhodnoťte účinnosť kombinovanej tepelnej ochrany podľa vzorca (3).

Závislosť intenzity tepelného žiarenia od vzdialenosti pre danú obrazovku v režime odsávacieho vetrania by mala byť vynesená do všeobecného grafu (pozri bod 5).

Stanovte účinnosť ochrany meraním teploty pre danú clonu s odsávacím vetraním a bez neho pomocou vzorca (4).

Zostrojte grafy účinnosti ochrany odsávacieho vetrania a bez nej.

Prepnite vysávač do režimu fúkania a zapnite ho. Smerovaním prúdu vzduchu na povrch danej ochrannej clony (režim sprchovania) zopakujte merania v súlade s odsekmi. 7 - 10. Porovnajte výsledky meraní v odsekoch. 7-10.

Hadicu vysávača upevnite na jeden z regálov a zapnite vysávač v režime „fúkanie“, pričom prúd vzduchu nasmerujete takmer kolmo na prúdenie tepla (mierne smerom k) – imitácia vzduchovej clony. Pomocou merača IPP-2 zmerajte teplotu infračerveného žiarenia bez a s "fúkačom".

Zostrojte grafy účinnosti ochrany "fúkača" podľa vzorca (4).

VI. Výsledky meraní a ich interpretácia

(na príklade laboratórnych prác na tému „Výskum prostriedkov ochrany pred infračerveným žiarením“ na jednej z technických univerzít v Moskve).

Tabuľka. Elektrokrb EXP-1,0/220. Stojan na umiestnenie vymeniteľných zásten. Rack na inštaláciu meracej hlavy. Merač hustoty tepelného toku IPP-2M. Pravítko. Vysávač Typhoon-1200.

Intenzita (hustota toku) IR žiarenia q je určená vzorcom:

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

kde S je plocha vyžarujúceho povrchu, m2;

T je teplota vyžarujúceho povrchu, K;

r je vzdialenosť od zdroja žiarenia, m.

Jedným z najbežnejších typov ochrany pred IR žiarením je tienenie vyžarujúcich plôch.

Existujú tri typy obrazoviek:

nepriehľadné;

· transparentné;

priesvitný.

Podľa princípu činnosti sú obrazovky rozdelené na:

· odrážajúci teplo;

· pohlcovanie tepla;

teplo rozptyľujúce.

stôl 1

Účinnosť ochrany pred tepelným žiarením pomocou obrazoviek E je určená vzorcami:

E \u003d (q - q3) / q

kde q je hustota toku infračerveného žiarenia bez ochrany, W/m2;

q3 je hustota toku IR žiarenia pri použití ochrany, W/m2.

Typy ochranných obrazoviek (nepriehľadné):

1. Obrazovka zmiešaná - reťazová pošta.

E-mail = (1550 – 560) / 1550 = 0,63

2. Kovová zástena s čiernym povrchom.

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

3. Hliníková clona odrážajúca teplo.

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

Nakreslite závislosť hustoty IR toku od vzdialenosti pre každú obrazovku.

Žiadna ochrana

Ako vidíme, účinnosť ochranného pôsobenia obrazoviek sa líši:

1. Minimálny ochranný účinok zmiešanej clony - reťazovej pošty - 0,63;

2. Hliníková obrazovka s čiernym povrchom - 0,86;

3. Hliníková clona odrážajúca teplo má najväčší ochranný účinok - 0,99.

Pri posudzovaní tepelnotechnických vlastností obvodových plášťov a konštrukcií budov a zisťovaní reálnej spotreby tepla vonkajšími obvodovými plášťami budov sa používajú tieto hlavné regulačné dokumenty:

· GOST 25380-82. Metóda merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich obvodovými plášťami budov.

Pri hodnotení tepelnej výkonnosti rôznych prostriedkov ochrany pred infračerveným žiarením sa používajú tieto hlavné regulačné dokumenty:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Vzduch v pracovnej oblasti. Všeobecné hygienické a hygienické požiadavky.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Prostriedky ochrany pred infračerveným žiarením. Klasifikácia. Všeobecné technické požiadavky.

· GOST 12.4.123-83 „Systém noriem bezpečnosti práce. Prostriedky kolektívnej ochrany pred infračerveným žiarením. Všeobecné technické požiadavky“.

Množstvo tepla, ktoré prejde daným povrchom za jednotku času, sa nazýva tepelný tok Q, W .

Množstvo tepla na jednotku plochy za jednotku času sa nazýva hustota tepelného toku alebo merný tepelný tok a charakterizuje intenzitu prestupu tepla.

Hustota tepelného toku q, smeruje pozdĺž normály k izotermickej ploche v smere opačnom k teplotnému gradientu, t.j. v smere klesajúcej teploty.

Ak je distribúcia známa q na povrchu F, potom celkové množstvo tepla Qτ prešlo týmto povrchom v priebehu času τ , možno nájsť podľa rovnice:

a tepelný tok:

Ak je hodnota q je konštantná na uvažovanom povrchu, potom:

Fourierov zákon

Tento zákon nastavuje množstvo tepelného toku pri prenose tepla vedením tepla. Francúzsky vedec J. B. Fourier v roku 1807 zistil, že hustota tepelného toku cez izotermický povrch je úmerná teplotnému gradientu:

Znamienko mínus v (9.6) znamená, že tepelný tok smeruje opačným smerom ako teplotný gradient (pozri obr. 9.1.).

Hustota tepelného toku v ľubovoľnom smere l predstavuje priemet na tento smer tepelného toku v smere normály:

Súčiniteľ tepelnej vodivosti

Koeficient λ , W/(m·K), v rovnici Fourierovho zákona sa numericky rovná hustote tepelného toku, keď teplota klesne o jeden Kelvin (stupeň) na jednotku dĺžky. Súčiniteľ tepelnej vodivosti rôznych látok závisí od ich fyzikálnych vlastností. Pre určité teleso závisí hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti od stavby telesa, jeho objemovej hmotnosti, vlhkosti, chemického zloženia, tlaku, teploty. V technických výpočtoch hodnota λ prevzaté z referenčných tabuliek, pričom je potrebné zabezpečiť, aby podmienky, pre ktoré je v tabuľke uvedená hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti, zodpovedali podmienkam vypočítanej úlohy.

Súčiniteľ tepelnej vodivosti obzvlášť silne závisí od teploty. Pre väčšinu materiálov, ako ukazujú skúsenosti, možno túto závislosť vyjadriť lineárnym vzorcom:

kde λ o - súčiniteľ tepelnej vodivosti pri 0 °C;

β - teplotný koeficient.

Súčiniteľ tepelnej vodivosti plynov a najmä pary silne závisia od tlaku. Číselná hodnota koeficientu tepelnej vodivosti pre rôzne látky sa pohybuje vo veľmi širokom rozmedzí - od 425 W / (m K) pre striebro až po hodnoty rádovo 0,01 W / (m K) pre plyny. Vysvetľuje to skutočnosť, že mechanizmus prenosu tepla vedením tepla v rôznych fyzikálnych médiách je odlišný.

Najvyššiu hodnotu tepelnej vodivosti majú kovy. Tepelná vodivosť kovov klesá so zvyšujúcou sa teplotou a prudko klesá v prítomnosti nečistôt a legujúcich prvkov. Tepelná vodivosť čistej medi je teda 390 W / (m K) a meď so stopami arzénu je 140 W / (m K). Tepelná vodivosť čistého železa je 70 W / (m K), ocele s 0,5 % uhlíka - 50 W / (m K), legovanej ocele s 18 % chrómu a 9 % niklu - iba 16 W / (m K).

Závislosť tepelnej vodivosti niektorých kovov od teploty je znázornená na obr. 9.2.

Plyny majú nízku tepelnú vodivosť (rádovo 0,01...1 W/(m K)), ktorá sa silne zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou.

Tepelná vodivosť kvapalín sa so zvyšujúcou sa teplotou zhoršuje. Výnimkou je voda a glycerol. Vo všeobecnosti je súčiniteľ tepelnej vodivosti kvapkajúcich kvapalín (voda, olej, glycerín) vyšší ako u plynov, ale nižší ako u pevných látok a pohybuje sa od 0,1 do 0,7 W/(m K).

Ryža. 9.2. Vplyv teploty na tepelnú vodivosť kovov

20.03.2014

Meranie hustoty tepelných tokov prechádzajúcich plášťom budovy. GOST 25380-82

Tepelný tok - množstvo tepla preneseného cez izotermický povrch za jednotku času. Tepelný tok sa meria vo wattoch alebo kcal / h (1 W \u003d 0,86 kcal / h). Tepelný tok na jednotku izotermického povrchu sa nazýva hustota tepelného toku alebo tepelné zaťaženie; zvyčajne sa označuje q, merané vo W / m 2 alebo kcal / (m 2 × h). Hustota tepelného toku je vektor, ktorého ľubovoľná zložka sa číselne rovná množstvu tepla prenesenému za jednotku času cez jednotkovú plochu kolmú na smer odoberanej zložky.

Merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich plášťom budovy sa vykonávajú v súlade s GOST 25380-82 „Budovy a konštrukcie. Metóda merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich plášťom budovy“.

Tento GOST stanovuje metódu merania hustoty tepelného toku prechádzajúceho cez jednovrstvové a viacvrstvové uzatváracie konštrukcie budov a stavieb - verejných, obytných, poľnohospodárskych a priemyselných.

V súčasnosti sa pri výstavbe, kolaudácii a prevádzke budov, ako aj v bytovej a komunálnej sfére venuje veľká pozornosť kvalite dokončenej stavby a výzdobe interiéru, zatepľovaniu obytných budov, ako aj úsporám energií.

Dôležitým hodnotiacim parametrom je v tomto prípade spotreba tepla z izolačných konštrukcií. Skúšky kvality tepelnej ochrany obvodových plášťov budov je možné vykonávať v rôznych fázach: pri uvádzaní budov do prevádzky, na dokončených stavbách, počas výstavby, pri generálnej oprave konštrukcií a počas prevádzky budov na vypracovanie energetických pasportov budov. a o sťažnostiach.

Meranie hustoty tepelného toku by sa malo vykonávať pri teplote okolia -30 až +50 °C a relatívnej vlhkosti maximálne 85 %.

Merania hustoty tepelného toku umožňujú odhadnúť tok tepla obvodovým plášťom budovy a tým určiť tepelný výkon budovy a obvodových plášťov budovy.

Táto norma nie je použiteľná na posúdenie tepelných vlastností obvodových konštrukcií, ktoré prepúšťajú svetlo (sklo, plast atď.).

Uvažujme, na čom je založená metóda merania hustoty tepelného toku. Doska (tzv. "pomocná stena") je inštalovaná na obvodovej konštrukcii budovy (konštrukcii). Teplotný rozdiel vytvorený na tejto „pomocnej stene“ je úmerný jej hustote v smere tepelného toku. Teplotný rozdiel sa premieňa na elektromotorickú silu termočlánkových batérií, ktoré sú umiestnené na "pomocnej stene" a sú orientované paralelne s tepelným tokom a sú zapojené do série podľa generovaného signálu. „Pomocná stena“ a zostava termočlánkov spolu tvoria merací prevodník na meranie hustoty tepelného toku.

Na základe výsledkov merania elektromotorickej sily termočlánkových batérií sa vypočíta hustota tepelného toku na vopred kalibrovaných prevodníkoch.

Schéma merania hustoty tepelného toku je znázornená na výkrese.

1 - uzatváracia konštrukcia; 2 - menič tepelného toku; 3 - meter emf;

t in, t n- teplota vnútorného a vonkajšieho vzduchu;

τ n, τ in, τ’ in- teplota vonkajšieho a vnútorného povrchu uzatváracej konštrukcie v blízkosti a pod konvertorom;

R 1 , R 2 - tepelný odpor plášťa budovy a menič tepelného toku;

q 1, q 2- hustota tepelného toku pred a po upevnení konvertora

Zdroje infračerveného žiarenia. Infračervená ochrana na pracoviskách

λ max = 2,9-103 / T [µm] (1)

kde T je absolútna teplota vyžarujúceho telesa, K.

Infračervené žiarenie je rozdelené do troch oblastí:

krátke vlny (X \u003d 0,7 - 1,4 mikrónov);
stredná vlna (k \u003d 1,4 - 3,0 mikrónov):
dlhovlnná dĺžka (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Na ľudský organizmus majú elektrické vlny v IR oblasti hlavne tepelný účinok. Pri hodnotení tohto vplyvu sa berie do úvahy toto:

dĺžka a intenzita vlny s maximálnou energiou;

plocha vyžarovaného povrchu;

trvanie expozície počas pracovného dňa;

trvanie nepretržitej expozície;

intenzita fyzickej práce;

intenzita pohybu vzduchu na pracovisku;

Typ látky, z ktorej sú kombinézy vyrobené;

individuálne vlastnosti tela.

Krátkovlnný rozsah zahŕňa lúče s vlnovou dĺžkou λ ≤ 1,4 μm. Vyznačujú sa schopnosťou prenikať do tkanív ľudského tela do hĺbky niekoľkých centimetrov. Tento vplyv spôsobuje vážne poškodenie rôznych ľudských orgánov a tkanív s priťažujúcimi následkami. Dochádza k zvýšeniu teploty svalov, pľúc a iných tkanív. Špecifické biologicky aktívne látky sa tvoria v obehovom a lymfatickom systéme. Práca centrálneho nervového systému je narušená.

Stredný vlnový rozsah zahŕňa lúče s vlnovou dĺžkou λ = 1,4 - 3,0 μm. Prenikajú len do povrchových vrstiev kože, a preto je ich účinok na ľudský organizmus obmedzený na zvýšenie teploty exponovaných oblastí kože a zvýšenie telesnej teploty.

Dlhovlnový rozsah - lúče s vlnovou dĺžkou λ > 3 μm. Vplyvom na ľudský organizmus spôsobujú najsilnejšie zvýšenie teploty v exponovaných oblastiach kože, čo narúša činnosť dýchacieho a kardiovaskulárneho systému a narúša tepelnú rovnováhu orgazmu, čo vedie k úpalu.

Podľa GOST 12.1.005-88 by intenzita tepelného ožiarenia pracovníkov z vyhrievaných plôch technologických zariadení a osvetľovacích zariadení nemala presiahnuť: 35 W / m 2 pri ožiarení viac ako 50 % povrchu tela; 70 W/m 2 pri vystavení 25 až 50 % povrchu tela; 100 W / m 2 s ožiarením nie viac ako 25 % > povrchu tela. Z otvorených zdrojov (vyhrievaný kov a sklo, otvorený plameň) by intenzita tepelného žiarenia nemala presiahnuť 140 W/m 2 s expozíciou najviac 25 % povrchu tela a povinným používaním osobných ochranných prostriedkov vrátane tváre a ochrana očí.

Normy obmedzujú aj teplotu vyhrievaných plôch zariadení v pracovnom priestore, ktorá by nemala presiahnuť 45 °C.

Povrchová teplota zariadenia, vo vnútri ktorého sa teplota blíži k 100 °C, by nemala presiahnuť 35 °C.

Medzi hlavné typy ochrany pred infračerveným žiarením patria:

1. časová ochrana;

2. ochrana na diaľku;

3. tienenie, tepelná izolácia alebo chladenie horúcich povrchov;

4. zvýšenie prenosu tepla ľudského tela;

5. osobné ochranné prostriedky;

6. vylúčenie zdroja tepla.

Existujú tri typy obrazoviek:

nepriehľadné;

· transparentné;

priesvitný.

V nepriehľadných obrazovkách, keď energia elektromagnetických kmitov interaguje s látkou obrazovky, premieňa sa na tepelnú energiu. V dôsledku tejto premeny sa obrazovka zahrieva a sama sa stáva zdrojom tepelného žiarenia. Žiarenie povrchu obrazovky oproti zdroju sa bežne považuje za žiarenie prenášané zo zdroja. Je možné vypočítať hustotu tepelného toku prechádzajúceho cez jednotku plochy obrazovky.

S priehľadnými obrazovkami je všetko inak. Žiarenie dopadajúce na povrch obrazovky sa v nej rozdeľuje podľa zákonov geometrickej optiky. To vysvetľuje jeho optickú priehľadnosť.

Priesvitné sitá majú priehľadné aj nepriehľadné vlastnosti.

· odrážajúci teplo;

· pohlcovanie tepla;

teplo rozptyľujúce.

V skutočnosti všetky obrazovky, do tej či onej miery, majú vlastnosť absorbovať, odrážať alebo rozptyľovať teplo. Preto definícia obrazovky pre konkrétnu skupinu závisí od toho, ktorá vlastnosť je najsilnejšie vyjadrená.

Teplo odrážajúce clony sa vyznačujú nízkym stupňom čiernosti povrchu. Preto odrážajú väčšinu lúčov, ktoré na ne dopadajú.

Medzi clony pohlcujúce teplo patria clony, v ktorých materiál, z ktorého sú vyrobené, má nízky koeficient tepelnej vodivosti (vysoký tepelný odpor).

Transparentné fólie alebo vodné clony fungujú ako clony odvádzajúce teplo. Môžu sa použiť aj obrazovky vo vnútri sklenených alebo kovových ochranných kontúr.

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

E \u003d (t - t 3) / t (4)

q 3 - hustota toku IR žiarenia s použitím ochrany, W / m 2;

t je teplota IR žiarenia bez použitia ochrany, °C;

t 3 - teplota IR žiarenia s použitím ochrany, ° С.

Použité prístrojové vybavenie

Na meranie hustoty tepelných tokov prechádzajúcich obvodovými plášťami budov a na kontrolu vlastností tepelných štítov naši špecialisti vyvinuli prístroje radu .

Rozsah merania hustoty tepelného toku: od 10 do 250, 500, 2000, 9999 W/m2

Oblasť použitia:

· výstavba;

energetické predmety;

vedecký výskum atď.

Meranie hustoty tepelného toku, ako indikátora tepelnoizolačných vlastností rôznych materiálov, sa vykonáva zariadeniami série na:

· tepelnotechnické skúšky obvodových konštrukcií;

stanovenie tepelných strát v sieťach ohrevu vody;

vykonávanie laboratórnych prác na univerzitách (odbory „Bezpečnosť života“, „Priemyselná ekológia“ atď.).

Na obrázku je prototypový stojan "Stanovenie parametrov vzduchu v pracovnom priestore a ochrana pred tepelnými vplyvmi" BZhZ 3 (výrobca Intos + LLC).

Na stojane je zdroj tepelného žiarenia (domáci reflektor). Pred zdrojom sú umiestnené clony z rôznych materiálov (kov, tkanina atď.). Zariadenie je umiestnené za obrazovkou vo vnútri modelu miestnosti v rôznych vzdialenostiach od obrazovky. Nad modelom miestnosti je upevnený odsávač pár s ventilátorom. Prístroj je okrem sondy na meranie hustoty tepelného toku vybavený sondou na meranie teploty vzduchu vo vnútri modelu. Vo všeobecnosti je stojan vizuálnym modelom na hodnotenie účinnosti rôznych typov tepelnej ochrany a lokálneho vetracieho systému.

Pomocou stojana sa zisťuje účinnosť ochranných vlastností clon v závislosti od materiálov, z ktorých sú vyrobené a od vzdialenosti clony od zdroja tepelného žiarenia.

Princíp činnosti a konštrukcia zariadenia IPP-2

Konštrukčne je zariadenie vyrobené v plastovom obale. Na prednom paneli zariadenia je štvormiestny LED indikátor, ovládacie tlačidlá; na bočnej ploche sú konektory na pripojenie zariadenia k počítaču a sieťový adaptér. Na hornom paneli je konektor pre pripojenie primárneho meniča.

Vzhľad zariadenia

1 - LED stavu batérie

2 - LED indikácia prekročenia prahu

3 - Ukazovateľ nameranej hodnoty

4 - Konektor pre meraciu sondu

5 , 6 - Ovládacie tlačidlá

7 - Konektor na pripojenie k počítaču

8 - Konektor pre sieťový adaptér

Princíp činnosti

Princíp činnosti zariadenia je založený na meraní teplotného rozdielu na „pomocnej stene“. Veľkosť teplotného rozdielu je úmerná hustote tepelného toku. Teplotný rozdiel sa meria pomocou páskového termočlánku umiestneného vo vnútri dosky sondy, ktorá funguje ako „pomocná stena“.

Indikácia meraní a prevádzkových režimov zariadenia

Prístroj vypočúva meraciu sondu, vypočíta hustotu tepelného toku a jej hodnotu zobrazí na LED indikátore. Interval dotazovania sondy je približne jedna sekunda.

Registrácia meraní

Údaje prijaté z meracej sondy sa s určitou periódou zapisujú do energeticky nezávislej pamäte jednotky. Nastavenie periódy, čítanie a prezeranie údajov sa vykonáva pomocou softvéru.

Komunikačné rozhranie

Pomocou digitálneho rozhrania je možné zo zariadenia čítať aktuálne namerané hodnoty teploty, akumulované namerané údaje, meniť nastavenia zariadenia. Meracia jednotka môže spolupracovať s počítačom alebo inými ovládačmi cez digitálne rozhranie RS-232. Výmenný kurz cez rozhranie RS-232 je užívateľsky konfigurovateľný v rozsahu od 1200 do 9600 bps.

Vlastnosti zariadenia:

schopnosť nastaviť prahové hodnoty pre zvukové a svetelné alarmy;
prenos nameraných hodnôt do počítača cez rozhranie RS-232.

Úpravy sond na meranie hustoty tepelného toku:

Sondy tepelného toku sú určené na meranie povrchovej hustoty tepelného toku podľa GOST 25380-92.

Vzhľad sond tepelného toku

1. Lisovacia sonda tepelného toku PTP-ХХХП s pružinou je dostupná v nasledujúcich modifikáciách (v závislosti od rozsahu merania hustoty tepelného toku):

PTP-2.0P: od 10 do 2000 W / m 2;

PTP-9.9P: od 10 do 9999 W/m2.

2. Sonda tepelného toku vo forme "mince" na flexibilnom kábli PTP-2.0.

Rozsah merania hustoty tepelného toku: od 10 do 2000 W/m 2 .

Úpravy teplotnej sondy:

Vzhľad teplotných sond

1. Ponorné termočlánky TPP-A-D-L na báze termistora Pt1000 (odporové termočlánky) a termočlánky ТХА-А-D-L na báze termočlánkov ХА (elektrické termočlánky) sú určené na meranie teploty rôznych kvapalných a plynných médií, ako aj sypkých materiálov.

Rozsah merania teploty:

Pre CCI-A-D-L: od -50 do +150 °С;

Pre THA-A-D-L: od -40 do +450 °C.

Rozmery:

D (priemer): 4, 6 alebo 8 mm;

L (dĺžka): od 200 do 1000 mm.

2. Termočlánok ТХА-А-D1/D2-LП na báze termočlánku ХА (elektrický termočlánok) je určený na meranie teploty rovného povrchu.

Rozmery:

D1 (priemer "kovového kolíka"): 3 mm;

D2 (priemer základne - "záplata"): 8 mm;

L (dĺžka "kovového kolíka"): 150 mm.

3. Termočlánok ТХА-А-D-LC na báze termočlánku ХА (elektrický termočlánok) je určený na meranie teploty valcových plôch.

Rozsah merania teploty: od -40 do +450 °С.

Rozmery:

D (priemer) - 4 mm;

L (dĺžka "kovového kolíka"): 180 mm;

Šírka pásky - 6 mm.

Dodávacia súprava prístroja na meranie hustoty tepelného zaťaženia média obsahuje:

1. Merač hustoty tepelného toku (meracia jednotka).

2. Sonda na meranie hustoty tepelného toku.*

3. Teplotná sonda.*

4. Softvér.**

5. Kábel na pripojenie k osobnému počítaču. **

6. Certifikát o kalibrácii.

7. Návod na obsluhu a pas zariadenia.

8. Pas pre termoelektrické meniče (teplotné sondy).

9. Pas pre sondu hustoty tepelného toku.

10. Sieťový adaptér.

* – Meracie rozsahy a dizajn sondy sú určené vo fáze objednávky

** – Položky sa dodávajú na špeciálnu objednávku.

Príprava prístroja na prevádzku a meranie

1. Vyberte zariadenie z obalu. Ak je prístroj prenesený do teplej miestnosti zo studenej, je potrebné nechať prístroj zohriať na izbovú teplotu aspoň 2 hodiny.

2. Nabite batérie pripojením sieťového adaptéra k zariadeniu. Doba nabíjania úplne vybitej batérie je minimálne 4 hodiny. Aby sa predĺžila životnosť dobíjacej batérie, odporúča sa raz za mesiac úplne vybiť, kým sa zariadenie automaticky nevypne a potom sa úplne nabije.

3. Pripojte meraciu jednotku a meraciu sondu prepojovacím káblom.

4. Keď zariadenie dopĺňate diskom so softvérom, nainštalujte ho do počítača. Pripojte zariadenie k voľnému COM portu počítača pomocou vhodných prepojovacích káblov.

5. Zapnite zariadenie krátkym stlačením tlačidla „Vybrať“.

6. Po zapnutí zariadenia sa na 5 sekúnd vykoná autotest zariadenia. V prípade vnútorných porúch signalizuje zariadenie na indikátore číslo poruchy sprevádzané zvukovým signálom. Po úspešnom otestovaní a dokončení sťahovania indikátor zobrazuje aktuálnu hodnotu hustoty tepelného toku. Vysvetlenie zlyhaní testov a iných chýb v prevádzke zariadenia je uvedené v časti 6 tohto návodu na použitie.

7. Po použití vypnite prístroj krátkym stlačením tlačidla „Vybrať“.

8. Ak sa má zariadenie skladovať dlhší čas (viac ako 3 mesiace), batérie by sa mali vybrať z priehradky na batérie.

Nižšie je schéma prepínania v režime „Prevádzka“.

Príprava a realizácia meraní pri tepelných skúškach obvodových plášťov budov.

1. Meranie hustoty tepelného toku sa vykonáva spravidla zvnútra obvodových konštrukcií budov a stavieb.

2. Plochy povrchu sa vyberajú špecifické alebo charakteristické pre celý testovaný plášť budovy v závislosti od potreby merania miestnej alebo priemernej hustoty tepelného toku.

3. Povrchy obvodových konštrukcií, na ktorých je inštalovaný konvertor tepelného toku, sa čistia, až kým sa neodstráni drsnosť viditeľná a hmatateľná na dotyk.

5. Pri prevádzkových meraniach hustoty tepelného toku sa voľný povrch prevodníka prelepí vrstvou materiálu alebo pretrie farbou s rovnakým alebo podobným stupňom emisivity s rozdielom Δε ≤ 0,1, ako je materiál povrchová vrstva uzatváracej konštrukcie.

6. Odčítacie zariadenie je umiestnené vo vzdialenosti 5-8 m od miesta merania alebo v priľahlej miestnosti, aby sa vylúčil vplyv pozorovateľa na hodnotu tepelného toku.

Príprava a meranie

(pri laboratórnych prácach na príklade laboratórnej práce „Skúmanie prostriedkov ochrany pred infračerveným žiarením“)

Pripojte zdroj IR do zásuvky. Zapnite zdroj IR žiarenia (horná časť) a merač hustoty tepelného toku IPP-2.

Hlavu merača hustoty tepelného toku nainštalujte vo vzdialenosti 100 mm od zdroja IR žiarenia a stanovte hustotu tepelného toku (priemerná hodnota z troch až štyroch meraní).

Ručne posuňte statív po pravítku, nastavte meraciu hlavu na vzdialenosti od zdroja žiarenia uvedené v tabuľke 1 a zopakujte merania. Zadajte namerané údaje vo forme tabuľky 1.

Zostrojte graf závislosti hustoty toku IR od vzdialenosti.

Opakujte merania podľa odsekov. 1 - 3 s rôznymi ochrannými clonami (hliník odrážajúci teplo, tkanina pohlcujúca teplo, kov s čiernym povrchom, zmiešaný - reťazová pošta). Zadajte namerané údaje vo forme tabuľky 1. Zostrojte grafy závislosti hustoty toku infračerveného žiarenia od vzdialenosti pre každú obrazovku.

Tabuľkový formulár 1

Odhadnite účinnosť ochranného pôsobenia clon podľa vzorca (3).

Závislosť intenzity tepelného žiarenia od vzdialenosti pre danú obrazovku v režime odsávacieho vetrania by mala byť vynesená do všeobecného grafu (pozri bod 5).

Stanovte účinnosť ochrany meraním teploty pre danú clonu s odsávacím vetraním a bez neho pomocou vzorca (4).

Zostrojte grafy účinnosti ochrany odsávacieho vetrania a bez neho.

Hadicu vysávača upevnite na jeden z regálov a zapnite vysávač v režime „fúkanie“, pričom prúd vzduchu nasmerujete takmer kolmo na prúdenie tepla (mierne smerom k) – imitácia vzduchovej clony. Pomocou merača zmerajte teplotu infračerveného žiarenia bez a s „fúkačom“.

Zostrojte grafy účinnosti ochrany "fúkača" podľa vzorca (4).

Výsledky meraní a ich interpretácia

(na príklade laboratórnych prác na tému „Výskum prostriedkov ochrany pred infračerveným žiarením“ na jednej z technických univerzít v Moskve).

Tabuľka.
Elektrokrb EXP-1,0/220.
Stojan na umiestnenie vymeniteľných zásten.
Rack na inštaláciu meracej hlavy.
Merač hustoty tepelného toku.
Pravítko.
Vysávač Typhoon-1200.

Intenzita (hustota toku) IR žiarenia q je určená vzorcom:

q \u003d 0,78 x S x (T 4 x 10 -8 - 110) / r 2 [W / m 2]

kde S je plocha vyžarujúceho povrchu, m 2 ;

T je teplota vyžarujúceho povrchu, K;

r - vzdialenosť od zdroja žiarenia, m.

Jedným z najbežnejších typov ochrany pred IR žiarením je tienenie vyžarujúcich plôch.

Existujú tri typy obrazoviek:

nepriehľadné;

transparentné;

priesvitný.

Podľa princípu činnosti sú obrazovky rozdelené na:

odrážajúce teplo;

absorbujúce teplo;

odvádzanie tepla.

Účinnosť ochrany pred tepelným žiarením pomocou štítov E je určená vzorcami:

E \u003d (q - q 3) / q

kde q je hustota toku IR žiarenia bez použitia ochrany, W / m 2;

q3 - hustota toku IR žiarenia s použitím ochrany, W/m 2 .

Typy ochranných obrazoviek (nepriehľadné):

1. Obrazovka zmiešaná - reťazová pošta.

E-reťazová pošta \u003d (1550 – 560) / 1550 \u003d 0,63

2. Kovová zástena s čiernym povrchom.

E al+kryt \u003d (1550 – 210) / 1550 \u003d 0,86

3. Hliníková clona odrážajúca teplo.

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

Nakreslite závislosť hustoty IR toku od vzdialenosti pre každú obrazovku.

Ako vidíme, účinnosť ochranného pôsobenia obrazoviek sa líši:

1. Minimálny ochranný účinok zmiešanej clony - reťazovej pošty - 0,63;

2. Hliníková obrazovka s čiernym povrchom - 0,86;

3. Hliníková clona odrážajúca teplo má najväčší ochranný účinok - 0,99.

Normatívne odkazy

· GOST 25380-82. Metóda merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich obvodovými plášťami budov.

Pri hodnotení tepelnej výkonnosti rôznych prostriedkov ochrany pred infračerveným žiarením sa používajú tieto hlavné regulačné dokumenty:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Vzduch v pracovnej oblasti. Všeobecné hygienické a hygienické požiadavky.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Prostriedky ochrany pred infračerveným žiarením. Klasifikácia. Všeobecné technické požiadavky.

· GOST 12.4.123-83 „Systém noriem bezpečnosti práce. Prostriedky kolektívnej ochrany pred infračerveným žiarením. Všeobecné technické požiadavky“.

GOST 25380-2014

MEDZIŠTÁTNY ŠTANDARD

BUDOVY A STAVBY

Metóda merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich plášťom budovy

Budovy a stavby. Metóda merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich obvodovými konštrukciami

MKS 91.040.01

Dátum predstavenia 2015-07-01

Predslov

Ciele, základné princípy a základný postup pri vykonávaní prác na medzištátnej normalizácii sú stanovené v GOST 1.0-92 "Systém medzištátnej normalizácie. Základné ustanovenia" a GOST 1.2-2009 "Systém medzištátnej normalizácie. Medzištátne normy, pravidlá, odporúčania pre medzištátnu normalizáciu. Pravidlá pre vývoj, prijatie, aktualizácie a zrušenie"

O štandarde

1 VYVINUTÉ Federálnou štátnou rozpočtovou inštitúciou „Výskumný ústav stavebnej fyziky Ruskej akadémie architektúry a stavebných vied“ (NIISF RAASN) za účasti SKB Stroypribor LLC

2 PREDSTAVENÝ Technickým výborom pre normalizáciu TC 465 "Stavebníctvo"

3 PRIJATÉ Medzištátnou radou pre normalizáciu, metrológiu a certifikáciu (zápisnica z 30. septembra 2014 N 70-P)

Hlasovali za prijatie:


Skrátený názov krajiny podľa MK (ISO 3166) 004-97		Skrátený názov národného normalizačného orgánu
		Ministerstvo hospodárstva Arménskej republiky
Bielorusko		Štátna norma Bieloruskej republiky
Kirgizsko		Kirgizsko štandard
		Moldavsko-štandard
		Rosstandart

4 Nariadením Federálnej agentúry pre technickú reguláciu a metrológiu zo dňa 22. októbra 2014 N 1375-st bola od 1. júla 2015 uvedená do platnosti medzištátna norma GOST 25380-2014 ako národná norma Ruskej federácie.

5 MIESTO GOST 25380-82

(Dodatok. IUS N 7-2015).

Informácie o zmenách tohto štandardu sú zverejnené v ročnom informačnom indexe „Národné štandardy“ a text zmien a doplnkov v mesačnom informačnom indexe „Národné štandardy“. V prípade revízie (nahradenia) alebo zrušenia tohto štandardu bude príslušné oznámenie uverejnené v mesačnom informačnom indexe „Národné štandardy“. Príslušné informácie, oznámenia a texty sú zverejnené aj vo verejnom informačnom systéme - na oficiálnej webovej stránke Federálnej agentúry pre technickú reguláciu a metrológiu na internete

ZMENENÉ, publikované v IUS N 7, 2015

Zmenené výrobcom databázy

Úvod

Vytvorenie normy pre metódu merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich obvodovými plášťami budov vychádza z požiadaviek federálneho zákona N 384-FZ z 30. decembra 2009. N 384-FZ * „Technické predpisy o bezpečnosti budov a stavieb“, podľa ktorých budovy a stavby musia na jednej strane vylúčiť iracionálnu spotrebu energetických zdrojov počas prevádzky a na druhej strane nevytvárať podmienky pre neprijateľné zhoršenie parametrov životného prostredia človeka a podmienok výrobných a technologických procesov.
_______________
* Text dokumentu zodpovedá originálu. - Poznámka výrobcu databázy.

Táto norma bola vyvinutá s cieľom zaviesť jednotnú metódu merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich plotmi vykurovaných budov a konštrukcií v laboratórnych a prírodných podmienkach, ktorá umožňuje kvantifikovať tepelné vlastnosti budov a konštrukcií a ich dodržiavanie. obvodových plášťov svojich budov s regulačnými požiadavkami uvedenými v aktuálnych regulačných dokumentoch, zisťovať skutočné tepelné straty vonkajšími obvodovými konštrukciami, kontrolovať konštrukčné riešenia a ich realizáciu v stavaných budovách a stavbách.

Norma je jednou zo základných noriem, ktoré poskytujú parametre pre energetický pasport a energetický audit budov a stavieb v prevádzke.

1 oblasť použitia

Táto norma stanovuje jednotnú metódu merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich jednovrstvovými a viacvrstvovými plášťami budov bytových, verejných, priemyselných a poľnohospodárskych budov a stavieb počas experimentálnej štúdie a za ich prevádzkových podmienok.

Norma platí pre obvodové konštrukcie vykurovaných budov, skúšané v klimatických podmienkach v klimatických komorách a počas komplexných tepelnotechnických štúdií v prevádzkových podmienkach.

2 Normatívne odkazy

Táto norma používa odkazy na nasledujúce normy:

GOST 8.140-2009 Štátny systém na zabezpečenie jednotnosti meraní. Štátna primárna norma a schéma štátneho overovania prostriedkov na meranie tepelnej vodivosti tuhých látok od 0,1 do 5 W/(m K) v rozsahu teplôt od 90 do 500 K a od 5 do 20 W/(m K) v rozsahu teplôt od 300 do 1100 K

GOST 6651-2009 Odporové tepelné meniče. Všeobecné technické požiadavky a skúšobné metódy

GOST 7076-99 Stavebné materiály a výrobky. Metóda stanovenia tepelnej vodivosti a tepelného odporu v stacionárnom tepelnom režime

GOST 8711-93 Priamočinné analógové indikačné elektrické meracie prístroje a ich pomocné časti. Časť 2: Osobitné požiadavky na ampérmetre a voltmetre

GOST 9245-79 Jednosmerné meracie potenciometre. Všeobecné špecifikácie

Poznámka - Pri používaní tohto štandardu je vhodné skontrolovať platnosť referenčných štandardov podľa indexu "Národné štandardy", zostaveného k 1. januáru bežného roka a podľa zodpovedajúcich informačných indexov zverejnených v aktuálnom roku. Ak je referenčná norma nahradená (upravená), potom pri používaní tejto normy by ste sa mali riadiť nahradzujúcou (upravenou) normou. Ak je norma, na ktorú sa odkazuje, zrušená bez náhrady, platí ustanovenie, v ktorom je uvedený odkaz na ňu, v rozsahu, v akom to nie je dotknuté.

3 Pojmy a definície

Na účely tejto medzinárodnej normy platia nasledujúce výrazy s ich príslušnými definíciami:

3.1 tepelný tok , W: Množstvo tepla, ktoré prejde konštrukciou alebo médiom za jednotku času.

3.2 hustota tepelného toku (povrch) , W/m: Množstvo tepelného toku prechádzajúceho cez jednotku povrchu konštrukcie.

3.3 odolnosť proti prestupu tepla obvodového plášťa budovy , m°C/W: Súčet odolnosti proti absorpcii tepla, tepelného odporu vrstiev, odolnosti proti prestupu tepla obvodovej konštrukcie.

4 Základné predpisy

4.1 Podstata metódy

4.1.1 Metóda merania hustoty tepelného toku je založená na meraní teplotného rozdielu na "doplnkovej stene" (platni) inštalovanej na obvodovom plášti budovy. Tento pokles teploty, ktorý je úmerný jeho hustote v smere tepelného toku, sa premieňa na termoEMF (termoelektromotorickú silu) batériou termočlánkov umiestnených v "prídavnej stene" paralelne s tepelným tokom a zapojených do série podľa generovaný signál. "Dodatočná stena" (doska) a zostava termočlánkov tvoria konvertor tepelného toku.

4.1.2 Hustota tepelného toku sa meria na stupnici špecializovaného prístroja ITP-MG 4.03 "Flow", ktorého súčasťou je menič tepelného toku, alebo sa vypočítava z výsledkov meraní termoEMF na predkalibrovaných konvertoroch tepelného toku.

Hodnota hustoty tepelného toku je určená vzorcom

kde je hustota tepelného toku, W/m;

- konverzný faktor, W/m mV;

- hodnota termoelektrického signálu, mV.

Schéma merania hustoty tepelného toku je znázornená na obrázku 1.

1 - meracie zariadenie (jednosmerný potenciometer podľa GOST 9245);

2 - pripojenie meracieho zariadenia k meniču tepelného toku;

3 - menič toku tepla; 4 - skúmaná obvodová konštrukcia;

- hustota tepelného toku, W/m

Obrázok 1 - Schéma merania hustoty tepelného toku

4.2 Prístroj

4.2.1 Prístroj ITP-MG 4.03 "Flow" * slúži na meranie hustoty tepelných tokov.
________________
* Pozri časť Bibliografia. - Poznámka výrobcu databázy.

Technické charakteristiky zariadenia ITP-MG 4.03 "Flow" sú uvedené v prílohe A.

4.2.2 Pri tepelnom skúšaní obvodových konštrukcií je dovolené merať hustotu tepelných tokov pomocou samostatne vyrobených a kalibrovaných konvertorov tepelného toku s tepelným odporom do 0,005-0,06 m °C / W a prístrojov, ktoré merajú termoEMF generované konvertormi.

Je povolené používať prevodník, ktorého konštrukcia je uvedená v GOST 7076.

4.2.3 Prevodníky tepelného toku podľa 4.2.2 musia spĺňať tieto základné požiadavky:

materiály pre "dodatočnú stenu" (dosky) si musia zachovať svoje fyzikálne a mechanické vlastnosti pri teplote okolia 243 až 343 K (od mínus 30 °C do plus 70 °C);

materiály by sa nemali zmáčať a zvlhčovať vodou v kvapalnej a parnej fáze; pomer priemeru snímača k jeho hrúbke musí byť najmenej 10;

prevodníky musia mať okolo termočlánkovej batérie ochrannú zónu, ktorej lineárna veľkosť by mala byť aspoň 30 % polomeru alebo polovica lineárnej veľkosti prevodníka;

konvertor tepelného toku musí byť kalibrovaný v organizáciách, ktoré v súlade so stanoveným postupom získali oprávnenie na výrobu týchto konvertorov;

za vyššie uvedených podmienok prostredia musia byť kalibračné charakteristiky prevodníka zachované najmenej jeden rok.

4.2.4 Kalibrácia prevodníkov tepelného toku podľa 4.2.2 sa môže vykonávať na zariadení na stanovenie tepelnej vodivosti v súlade s GOST 7076, v ktorom sa hustota tepelného toku vypočítava z výsledkov merania teplotného rozdielu na referencii. vzorky materiálov certifikovaných v súlade s GOST 8.140 a inštalované namiesto testovaných vzoriek. Kalibračná metóda pre konvertor tepelného toku je uvedená v prílohe B.

4.2.5 Prevodník sa kontroluje najmenej raz ročne, ako je uvedené v 4.2.3, 4.2.4.

4.2.6 Na meranie termoEMF konvertora tepelného toku je povolené použiť prenosný potenciometer PP-63 v súlade s GOST 9245, digitálne voltampérmetre V7-21, F30 v súlade s GOST 8711 alebo iné termoEMF merače, vypočítaná chyba ktorých v oblasti nameraného termoEMF meniča tepelného toku nepresahuje 1 % a ktorých vstupná impedancia je minimálne 10-krát väčšia ako vnútorný odpor meniča.

Pri tepelnom testovaní obvodových plášťov budov s použitím samostatných snímačov sa uprednostňuje použitie automatických záznamových systémov a zariadení.

4.3 Príprava na meranie

4.3.1 Meranie hustoty tepelného toku sa vykonáva spravidla zvnútra obvodových konštrukcií budov a stavieb.

Je dovolené merať hustotu tepelných tokov z vonkajšej strany obvodových konštrukcií, ak ich nie je možné merať zvnútra (agresívne prostredie, kolísanie parametrov vzduchu), za predpokladu udržiavania stabilnej teploty na povrchu. Kontrola podmienok prestupu tepla sa vykonáva pomocou teplotnej sondy a prostriedkov na meranie hustoty tepelného toku: pri meraní po dobu 10 minút by ich hodnoty mali byť v rámci chyby merania prístrojov.

4.3.2 Plochy povrchu sa vyberajú špecifické alebo charakteristické pre celý testovaný plášť budovy v závislosti od potreby merania miestnej alebo priemernej hustoty tepelného toku.

Úseky vybrané na uzavieracej konštrukcii na meranie by mali mať povrchovú vrstvu z rovnakého materiálu, rovnaké spracovanie a stav povrchu, mali by mať rovnaké podmienky na prenos sálavého tepla a nemali by byť v tesnej blízkosti prvkov, ktoré môžu meniť smer a hodnotu tepelných tokov.

4.3.3 Plochy povrchu obvodových konštrukcií, na ktorých je inštalovaný menič tepelného toku, sa čistia až do odstránenia viditeľných a hmatateľných nerovností.

4.3.4 Snímač je po celom svojom povrchu pevne pritlačený k uzatváracej konštrukcii a zafixovaný v tejto polohe, čím sa zabezpečí stály kontakt prevodníka tepelného toku s povrchom skúmaných oblastí počas všetkých nasledujúcich meraní.

Pri montáži prevodníka medzi ním a uzavierajúcou konštrukciou nie je dovolené vytváranie vzduchových medzier. Na ich vylúčenie sa na povrch v miestach merania nanesie tenká vrstva technickej vazelíny, ktorá prekryje nerovnosti povrchu.

Prevodník je možné upevniť pozdĺž jeho bočnej plochy pomocou roztoku stavebnej sadry, technickej vazelíny, plastelíny, tyče s pružinou a iných prostriedkov, ktoré vylučujú skreslenie tepelného toku v meracej zóne.

4.3.5 Pri prevádzkových meraniach hustoty tepelného toku sa na voľný povrch prevodníka, na ktorom je prevodník pripevnený, nalepí tenká vrstva materiálu krytu, alebo sa natrie farbou s rovnakým alebo blízkym stupňom emisivity. rozdiel 0,1, ako je rozdiel materiálu povrchovej vrstvy uzatváracej konštrukcie.

4.3.6 Odčítacie zariadenie je umiestnené vo vzdialenosti 5 až 8 m od miesta merania alebo v priľahlej miestnosti, aby sa vylúčil vplyv pozorovateľa na hodnotu tepelného toku.

4.3.7 Pri použití zariadení na meranie termoEMF, ktoré majú obmedzenia na okolitú teplotu, sú umiestnené v miestnosti s teplotou vzduchu prijateľnou pre prevádzku týchto zariadení a pomocou predlžovacích vodičov sú k nim pripojené meniče tepelného toku.

Pri meraní prístrojom ITP-MG 4.03 "Flow" sú meniče tepelného toku a meracie zariadenie umiestnené v rovnakej miestnosti bez ohľadu na teplotu vzduchu v miestnosti.

4.3.8 Zariadenie podľa bodu 4.3.7 je pripravené na prevádzku v súlade s návodom na obsluhu príslušného zariadenia vrátane zohľadnenia potrebnej doby expozície zariadenia na vytvorenie nového teplotného režimu v ňom.

4.4 Vykonávanie meraní

4.4.1 Meranie hustoty tepelného toku sa vykonáva:

pri použití zariadenia ITP-MG 4.03 "Potok" po obnovení podmienok prenosu tepla v miestnosti v blízkosti riadiacich úsekov obvodových konštrukcií, skreslených počas prípravných operácií a po obnovení predchádzajúceho režimu prenosu tepla priamo na testovacom mieste , ktorý bol narušený pri upevňovaní meničov;

pri tepelných skúškach pomocou meničov tepelného toku podľa 4.2.2 - po nábehu novej ustálenej výmeny tepla pod meničom.

Po vykonaní prípravných operácií podľa 4.3.2-4.3.5 pri použití zariadenia ITP-MG 4.03 „Potok“ sa režim prenosu tepla na mieste merania obnoví približne po 5-10 minútach, pri použití prevodníkov tepelného toku podľa 4.2.2 - po 2-6 hodinách .

Za ukazovateľ ukončenia prechodného režimu prenosu tepla a možnosti merania hustoty tepelného toku možno považovať opakovateľnosť výsledkov merania hustoty tepelného toku v rámci stanovenej chyby merania.

4.4.2 Pri meraní tepelného toku v obvodovom plášti budovy s tepelným odporom menším ako 0,6 (m ° C) / W sa súčasne meria teplota jej povrchu pomocou termočlánkov vo vzdialenosti 100 mm od prevodníka, pod ním a teplotu vnútorného a vonkajšieho vzduchu vo vzdialenosti 100 mm od steny.

4.5 Spracovanie výsledkov meraní

4.5.1 Pri použití zariadení ITP-MG 4.03 "Flow" je hodnota hustoty tepelného toku (W/m) fixovaná na displeji elektronickej jednotky zariadenia a používaná na tepelné výpočty alebo zaznamenaná v archíve namerané hodnoty pre následné použitie v analytických štúdiách.

4.5.2 Pri použití samostatných prevodníkov a milivoltmetrov na meranie termoEMF sa hustota tepelného toku prechádzajúceho cez prevodník, W/m, vypočíta podľa vzorca (1).

4.5.3 Stanovenie konverzného faktora, berúc do úvahy skúšobnú teplotu, sa vykonáva podľa dodatku B.

4.5.4 Hodnota hustoty tepelného toku W/m pri meraní podľa 4.2.2 sa vypočíta podľa vzorca

kde - teplota vonkajšieho vzduchu oproti meniču, °C;

a - povrchová teplota v meranej oblasti v blízkosti prevodníka tepelného toku a pod ním, v uvedenom poradí, °C.

4.5.5 Výsledky meraní podľa 4.5.2 sa zaznamenajú vo forme uvedenej v prílohe B.

4.5.6 Výsledok merania hustoty tepelného toku sa berie ako aritmetický priemer výsledkov piatich meraní na jednej pozícii prevodníka tepelného toku na obvodovom plášti budovy.

Príloha A (informatívna). Technické vlastnosti zariadenia ITP-MG 4.03 "Flow"

Príloha A
(odkaz)

Konštrukčne je merač hustoty a teploty tepelného toku ITP-MG 4.03 "Potok" vyrobený vo forme elektronickej jednotky a modulov, ktoré sú k nej pripojené pomocou káblov, ku každému z nich je postupne priradených 10 snímačov tepelného toku a/alebo teploty. pripojené cez káble (pozri obr. obrázok A.1).

Princíp činnosti merača spočíva v meraní termoelektrického výkonu kontaktných termoelektrických prevodníkov tepelného toku a odporu snímačov teploty.

Prevodník tepelného toku je galvanický meď-konštantný termočlánok niekoľkých stoviek sériovo zapojených termočlánkov, bifilárne naskladaných do špirály, vyplnených epoxidovou zmesou s rôznymi prísadami. Prevodník tepelného toku má dva výstupy (jeden z každého konca snímacieho prvku).

Činnosť prevodníka je založená na princípoch "doplnkovej steny" (dosky). Prevodník je upevnený na teplovýmennej ploche skúmaného objektu a tvorí dodatočnú stenu. Tepelný tok prechádzajúci meničom v ňom vytvára teplotný gradient a zodpovedajúci termoelektrický signál.

Ako diaľkové snímače teploty v merači sa používajú platinové odporové prevodníky podľa GOST 6651, ktoré zabezpečujú meranie povrchových teplôt ich pripevnením na skúmané povrchy, ako aj teploty vzduchu a zrnitých médií ponorením.

1. Limit merania:

- hustota tepelného toku: - 10-999 W/m;

- teploty - od mínus 30°С do 100°С.

2. Hranice dovolenej základnej absolútnej chyby merania:

- hustota tepelného toku: ±6%;

- teplota: ±0,2°С.

3. Hranice prípustnej dodatočnej relatívnej chyby merania:

- hustota tepelného toku spôsobená odchýlkou teploty meničov tepelného toku od 20°C: ±0,5%;

- teplota spôsobená odchýlkou teploty elektronickej jednotky a modulov od 20°С: ±0,05°С.

4. Tepelný odpor prevodníkov:

- hustota tepelného toku nie viac ako 0,005 m·°С/W;

- teplota nie vyššia ako 0,001 m·°С/W.

5. Koeficient premeny meničov tepelného toku nie je väčší ako 50 W/(m·mV).

6. Celkové rozmery nie viac ako:

- elektronický blok 175x90x30 mm;

- modul 120x75x35 mm;

- snímače teploty s priemerom 12 mm a hrúbkou 3 mm;

- konvertory tepelného toku (obdĺžnikové): od dosiek 10x10 mm s hrúbkou 1 mm po dosky 100x100 mm s hrúbkou 3 mm;

- prevodníky tepelného toku (okrúhle) z dosiek s priemerom 18 mm a hrúbkou 0,5 mm na dosky s priemerom 100 mm a hrúbkou 3 mm.

7. Hmotnosť nie viac ako:

- elektronická jednotka 0,25 kg;

- modul s desiatimi meničmi (s káblom 5 m) 1,2 kg;

- jednoduchý prevodník teploty (s káblom 5 m) 0,3 kg;

- jeden konvertor tepelného toku (s káblom dlhým 5 m) 0,3 kg.

Obrázok A.1 - Schéma zapojenia káblov pre prevodníky tepelného toku a snímače teploty prietokomeru ITP-MG 4.03

Príloha B (odporúča sa). Metóda kalibrácie meniča tepelného toku

Vyrobený konvertor tepelného toku je podrobený kalibrácii na zariadení na stanovenie tepelnej vodivosti stavebných materiálov podľa GOST 7076, v ktorom je namiesto skúšobnej vzorky nainštalovaný kalibrovaný konvertor tepelného toku a vzorka referenčného materiálu podľa GOST 8.140. .

Pri kalibrácii musí byť priestor medzi teplotnou regulačnou doskou inštalácie a referenčnou vzorkou mimo konvertora vyplnený materiálom podobným termofyzikálnym vlastnostiam materiálu konvertora, aby sa zabezpečila jednorozmernosť tepelného toku prechádzajúceho cez konvertor. v pracovnej časti inštalácie. Meranie ThermoEMF na prevodníku a referenčnej vzorke sa vykonáva jedným z prístrojov uvedených v 4.2.6.

Prepočítavací koeficient , W / (m mV) pri danej priemernej teplote experimentu sa zistí z výsledkov meraní hustoty tepelného toku a termoEMF podľa nasledujúceho vzťahu

kde je hodnota hustoty tepelného toku v experimente, W/m;

- vypočítaná hodnota termoEMF, mV.

Hustota tepelného toku sa vypočíta z výsledkov merania teplotného rozdielu na referenčnej vzorke podľa vzorca

kde je tepelná vodivosť referenčného materiálu, W/(m °C);

, - teplota horného a dolného povrchu štandardu, v tomto poradí, °С;

Štandardná hrúbka, m

Priemernú teplotu v experimentoch pri kalibrácii meniča tepelného toku sa odporúča zvoliť v rozsahu od 243 do 373 K (od mínus 30°C do plus 100°C) a udržiavať ju s odchýlkou maximálne ±2° C.

Výsledok určenia konverzného koeficientu sa berie ako aritmetický priemer hodnôt vypočítaných z výsledkov meraní najmenej 10 experimentov. Počet platných číslic v hodnote prepočítavacieho faktora sa berie v súlade s chybou merania.

Teplotný koeficient prevodníka °С sa zistí z výsledkov meraní termoEMF v kalibračných experimentoch pri rôznych priemerných teplotách prevodníka podľa pomeru

kde , sú priemerné teploty prevodníka v dvoch experimentoch, °C;

, - prepočítavacie koeficienty pri priemernej teplote a , W/(m·mV).

Rozdiel medzi priemernými teplotami a by nemal byť menší ako 40°C.

Výsledok stanovenia teplotného koeficientu prevodníka sa berie ako aritmetický priemer hustoty vypočítaný z výsledkov najmenej 10 experimentov s rôznou priemernou teplotou prevodníka. Hodnota konverzného faktora konvertora tepelného toku pri skúšobnej teplote, W/(m mV), sa zistí podľa nasledujúceho vzorca

kde je konverzný faktor zistený pri kalibračnej teplote, W/(m mV);

- teplotný koeficient zmeny kalibračného koeficientu meniča tepelného toku, °С;

- rozdiel medzi teplotami prevodníka počas merania a počas kalibrácie, °С.

Príloha B (odporúča sa). Forma zaznamenávania výsledkov merania tepelných tokov prechádzajúcich obvodovým plášťom budovy


Názov objektu, na ktorom sa vykonávajú merania

Typ a číslo meniča tepelného toku

Konverzný faktor

pri kalibračnej teplote

Teplotný koeficient vysielača

Teploty vonkajšieho a vnútorného vzduchu,

Blízka povrchová teplota obklopujúcej konštrukcie
prevodník a pod ním

Hodnota konverzného faktora pri teplote
testy

Typ a číslo meracieho zariadenia

Tabuľka B.1


Typ uzatváracej konštrukcie	Číslo parcely	Údaje z prístroja, mV		Hodnota hustoty tepelného toku
		Číslo merania	Priemer stránky	škálovaný	akcia- telo


Podpis operátora

Dátum merania

Bibliografia

Štátny register meradiel Ruskej federácie*. Celoruský výskumný ústav metrológie a normalizácie. M., 2010
________________
*Dokument nie je citovaný. Viac informácií nájdete v odkaze. - Poznámka výrobcu databázy.

MDT 669.8.001.4:006.354 MKS 91.040.01

Kľúčové slová: prestup tepla, tepelný tok, odpor proti prestupu tepla, tepelný odpor, termoelektrický menič tepelného toku, termočlánok
_________________________________________________________________________________________

Elektronický text dokumentu
pripravené spoločnosťou Kodeks JSC a overené podľa:
oficiálna publikácia
M.: Standartinform, 2015

1 Základné pojmy a definície - teplotné pole, gradient, tepelný tok, hustota tepelného toku (q, Q), Fourierov zákon.

teplotné pole– súbor hodnôt teploty vo všetkých bodoch študovaného priestoru pre každý časový okamih..gif" width="131" height="32 src=">

Množstvo tepla W, ktoré prejde za jednotku času izotermickým povrchom s plochou F, sa nazýva tepelný tok a určuje sa z výrazu: https://pandia.ru/text/78/654/images/image004_12.gif" width="15" height="32">, W/m2, sa nazýva hustota tepelného toku: .

Vzťah medzi množstvom tepla dQ, J, ktoré za čas dt prejde elementárnou plochou dF umiestnenou na izotermickej ploche, a teplotným gradientom dt/dn stanovuje Fourierov zákon: .

2. Rovnica vedenia tepla, podmienky jednoznačnosti.

Diferenciálna rovnica pre vedenie tepla je odvodená s nasledujúcimi predpokladmi:

Telo je homogénne a izotropné;

Fyzikálne parametre sú konštantné;

Deformácia uvažovaného objemu, spojená so zmenou teploty, je v porovnaní so samotným objemom veľmi malá;

Vnútorné zdroje tepla v tele, ktoré vo všeobecnom prípade možno uviesť ako , sú rovnomerne rozložené.

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

Diferenciálna rovnica vedenia tepla stanovuje vzťah medzi časovými a priestorovými zmenami teploty v ktoromkoľvek bode tela, kde dochádza k procesu vedenia tepla.

Ak vezmeme konštantné termofyzikálne charakteristiky, ktoré sa predpokladali pri odvodzovaní rovnice, potom difur má tvar: https://pandia.ru/text/78/654/images/image011_4.gif" width="51" height=" 44"> - koeficient tepelnej difúznosti.

a , kde je Laplaceov operátor v karteziánskom súradnicovom systéme.

Potom .

Podmienky jedinečnosti alebo okrajové podmienky zahŕňajú:

geometrické pojmy,

3. Tepelná vodivosť v stene (okrajové podmienky 1. druhu).

Tepelná vodivosť jednovrstvovej steny.

Uvažujme homogénnu plochú stenu hrúbky d. Na vonkajších plochách steny sú udržiavané teploty tc1 a tc2, ktoré sú v čase konštantné. Tepelná vodivosť materiálu steny je konštantná a rovná sa l.

V stacionárnom režime sa navyše teplota mení iba v smere kolmom na rovinu komína (os 0x): ..gif" width="129" height="47">

Stanovme hustotu tepelného toku cez plochú stenu. V súlade s Fourierovým zákonom, berúc do úvahy rovnosť (*), môžeme písať: .

Preto (**).

Teplotný rozdiel v rovnici (**) sa nazýva teplotný rozdiel. Z tejto rovnice je zrejmé, že hustota tepelného toku q sa mení priamo úmerne k tepelnej vodivosti l a teplotnému rozdielu Dt a nepriamo úmerne k hrúbke steny d.

Pomer sa nazýva tepelná vodivosť steny a jej recipročná hodnota je https://pandia.ru/text/78/654/images/image023_1.gif" width="213" height="25">.

Tepelná vodivosť l by sa mala merať pri priemernej teplote steny.

Tepelná vodivosť viacvrstvovej steny.

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

Na porovnanie tepelne vodivých vlastností viacvrstvovej plochej steny s vlastnosťami homogénnych materiálov sa zavádza pojem ekvivalentná tepelná vodivosť. Ide o tepelnú vodivosť jednovrstvovej steny, ktorej hrúbka sa rovná hrúbke uvažovanej viacvrstvovej steny, t.j.gif" width="331" height="52">

Preto máme:

4. Prestup tepla plochou stenou (okrajové podmienky 3. druhu).

Prenos tepla z jedného pohybujúceho sa média (kvapaliny alebo plynu) do druhého cez pevnú stenu akéhokoľvek tvaru, ktorá ich oddeľuje, sa nazýva prenos tepla. Charakteristiky procesu na hraniciach steny pri prenose tepla sú charakterizované okrajovými podmienkami tretieho druhu, ktoré sú dané hodnotami teploty kvapaliny na jednej a druhej strane steny, ako aj zodpovedajúce hodnoty koeficientov prestupu tepla.

Uvažujme stacionárny proces prenosu tepla cez nekonečnú homogénnu plochú stenu hrúbky d. Udáva sa tepelná vodivosť steny l, teploty okolia tl1 a tl2, súčiniteľ prestupu tepla a1 a a2. Je potrebné zistiť tepelný tok z horúcej kvapaliny do studenej a teploty na povrchoch stien tc1 a tc2. Hustota tepelného toku z horúceho média do steny je určená rovnicou: . Rovnaký tepelný tok sa prenáša vedením tepla cez pevnú stenu: a z druhého povrchu steny do studeného prostredia: DIV_ADBLOCK119">

Potom https://pandia.ru/text/78/654/images/image035_0.gif" width="128" height="75 src="> - koeficient prestupu tepla,číselná hodnota k vyjadruje množstvo tepla, ktoré prejde jednotkou povrchu steny za jednotku času pr rozdiel teplôt medzi teplým a studeným médiom je 1K a má rovnakú jednotku merania ako súčiniteľ prestupu tepla, J / (s * m2K) alebo W / (m2K).

Prevrátená hodnota súčiniteľa prestupu tepla sa nazýva tepelná odolnosť voči prenosu tepla:.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image038_0.gif" width="37" height="25"> tepelný odpor tepelnej vodivosti.

Pre sendvičovú stenu .

Hustota tepelného toku cez viacvrstvovú stenu: .

Tepelný tok Q, W prechádzajúci plochou stenou s povrchom F sa rovná: .

Teplotu na rozhraní ľubovoľných dvoch vrstiev pri okrajových podmienkach tretieho druhu možno určiť rovnicou . Teplotu môžete určiť aj graficky.

5. Tepelná vodivosť vo valcovej stene (okrajové podmienky 1. druhu).

Uvažujme stacionárny proces vedenia tepla homogénnou valcovou stenou (rúrou) dĺžky l s vnútorným polomerom r1 a vonkajším polomerom r2. Tepelná vodivosť materiálu steny l je konštantná hodnota. Na povrchu steny sú nastavené konštantné teploty tc1 a tc2.

V prípade (l>>r) budú izotermické povrchy valcové a teplotné pole bude jednorozmerné. To znamená, že t=f(r), kde r je aktuálna súradnica valcového systému, r1£r£r2..gif" width="113" height="48">.

Zavedenie novej premennej nám umožňuje uviesť rovnicu do tvaru: https://pandia.ru/text/78/654/images/image047.gif" width="107" height="25">, máme :

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

Dosadenie hodnôt C1 a C2 do rovnice , dostaneme:

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

Tento výraz je rovnicou logaritmickej krivky. V dôsledku toho sa vo vnútri homogénnej valcovej steny pri konštantnej hodnote tepelnej vodivosti teplota mení podľa logaritmického zákona.

Na zistenie množstva tepla, ktoré prejde povrchom valcovej steny F za jednotku času, môžete použiť Fourierov zákon:

Dosadením do rovnice Fourierovho zákona hodnotu teplotného gradientu podľa rovnice dostaneme: (*) Hodnota ® Q nezávisí od hrúbky steny, ale od pomeru jej vonkajšieho priemeru k vnútornému.

Ak uvádzate tepelný tok na jednotku dĺžky valcovej steny, potom rovnicu (*) možno napísať ako https://pandia.ru/text/78/654/images/image056.gif" width="67" height ="52 src="> je tepelný odpor tepelnej vodivosti valcovej steny.

Pre viacvrstvovú valcovú stenu https://pandia.ru/text/78/654/images/image058.gif" width="225" height="57 src=">.

6. Prestup tepla cez valcovú stenu (okrajové podmienky 3. druhu).

Uvažujme rovnomernú valcovú stenu veľkej dĺžky s vnútorným priemerom d1, vonkajším priemerom d2 a konštantnou tepelnou vodivosťou. Uvedené sú hodnoty teploty horúceho média tl1 a studeného média tl2 a koeficienty prestupu tepla a1 a a2. pre stacionárny režim môžeme napísať:

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

kde - lineárny koeficient prestupu tepla, charakterizuje intenzitu prenosu tepla z jednej kvapaliny do druhej cez stenu, ktorá ich oddeľuje; číselne sa rovná množstvu tepla, ktoré prejde z jedného média do druhého cez stenu potrubia s dĺžkou 1 m za jednotku času s teplotným rozdielom medzi nimi 1 K.

Prevrátená hodnota lineárneho súčiniteľa prestupu tepla sa nazýva lineárny tepelný odpor voči prenosu tepla.

Pre viacvrstvovú stenu je lineárny tepelný odpor voči prestupu tepla súčtom lineárnych tepelných odporov voči prestupu tepla a súčtom lineárnych tepelných odporov voči tepelnej vodivosti vrstiev.

Teploty na hranici medzi vrstvami: 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=">

kde – súčiniteľ prestupu tepla pre stenu gule.

Prevrátená hodnota súčiniteľa prestupu tepla guľovej steny je tzv tepelný odpor voči prestupu tepla guľovej steny.

Hraničné podmienkysom láskavý.

Nech existuje guľa s vnútorným a vonkajším polomerom povrchu r1 a r2, konštantnou tepelnou vodivosťou a danými rovnomerne rozloženými povrchovými teplotami tc1 a tc2.

Za týchto podmienok závisí teplota len od polomeru r. Podľa Fourierovho zákona sa tepelný tok cez guľovú stenu rovná: .

Integrácia rovnice dáva nasledujúce rozloženie teploty v guľovej vrstve:

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

Preto , d - hrúbka steny.

Rozloženie teploty: ® pri konštantnej tepelnej vodivosti sa teplota v guľovej stene mení podľa hyperbolického zákona.

8. Tepelný odpor.

Jednovrstvová plochá stena:

Okrajové podmienky 1. druhu

Pomer sa nazýva tepelná vodivosť steny a jej recipročná hodnota je https://pandia.ru/text/78/654/images/image036_0.gif" width="349" height="55">.

Jednovrstvová valcová stena:

Okrajové podmienky 1. druhu

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

Okrajové podmienky 3. druhu

Lineárny tepelný odpor voči prenosu tepla: https://pandia.ru/text/78/654/images/image078.gif" width="249" height="53"> (viacvrstvová stena)

9. Kritický priemer izolácie.

Uvažujme prípad, keď je potrubie pokryté jednovrstvovou tepelnou izoláciou s vonkajším priemerom d3. za predpokladu daných a konštantných súčiniteľov prestupu tepla a1 a a2, teplôt oboch kvapalín tl1 a tl2, tepelnej vodivosti potrubia l1 a izolácie l2.

Podľa rovnice , výraz pre lineárny tepelný odpor prestupu tepla cez dvojvrstvovú valcovú stenu má tvar: https://pandia.ru/text/78/654/images/image080.gif" width="72" height=" 52 src="> sa zvýši a výraz sa zníži. Inými slovami, zväčšenie vonkajšieho priemeru izolácie znamená zvýšenie tepelného odporu voči tepelnej vodivosti izolácie a zníženie tepelného odporu voči prenosu tepla na jeho vonkajší povrch. Ten je spôsobený zväčšením plochy vonkajšieho povrchu.

Funkčný extrém Rl – – kritický priemer označené ako dcr. Slúži ako indikátor vhodnosti materiálu na použitie ako tepelná izolácia pre potrubie s daným vonkajším priemerom d2 pri danom koeficiente prestupu tepla a2.

10. Výber tepelnej izolácie podľa kritického priemeru.

Pozri otázku 9. Priemer izolácie musí presahovať kritický priemer izolácie.

11. Prestup tepla cez rebrovanú stenu. Finning faktor.

Uvažujme rebrovanú stenu s hrúbkou d a tepelnou vodivosťou l. Na hladkej strane je povrch F1 a na rebrovanej strane F2. sú nastavené teploty tl1 a tl2 konštantné v čase, ako aj koeficienty prestupu tepla a1 a a2.

Označme teplotu hladkého povrchu ako tc1. Predpokladajme, že teploty povrchov rebier a samotnej steny sú rovnaké a rovnajú sa tc2. Takýto predpoklad vo všeobecnosti nezodpovedá realite, ale zjednodušuje výpočty a často sa používa.

Keď tl1 > tl2, môžu byť pre tepelný tok Q napísané nasledujúce výrazy:

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

kde – súčiniteľ prestupu tepla pre rebrovanú stenu.

Pri výpočte hustoty tepelného toku na jednotku povrchu steny bez rebrovania získame: . k1 je koeficient prestupu tepla vzťahujúci sa na povrch steny bez rebier.

Pomer plochy rebrovaného povrchu k ploche hladkého povrchu F2/F1 sa nazýva finning faktor.

12. Nestacionárna tepelná vodivosť. Vodiaci bod. Fyzikálny význam Bi, Fo.

Nestacionárna tepelná vodivosť je proces, pri ktorom sa teplota v danom bode tuhej látky v priebehu času mení a súbor indikovaných teplôt vytvára nestacionárne teplotné pole, ktorého zistenie je hlavnou úlohou nestacionárneho tepelného vodivosť. Prechodné procesy vedenia tepla majú veľký význam pre zariadenia na vykurovanie, vetranie, klimatizáciu, zásobovanie teplom a zariadenia na výrobu tepla. Obvody budov sú vystavené časovo premenlivým tepelným účinkom zo strany vonkajšieho vzduchu aj zo strany miestnosti, takže proces nestacionárneho vedenia tepla prebieha v poli obvodového plášťa budovy. Problém nájdenia trojrozmerného teplotného poľa možno formulovať v súlade s princípmi načrtnutými v časti „matematická formulácia problémov prenosu tepla“. Formulácia úlohy zahŕňa rovnicu vedenia tepla: , kde je tepelná difúzivita m2/s, ako aj podmienky jednoznačnosti, ktoré umožňujú vyčleniť jediné riešenie z množiny riešení rovnice, ktoré sa líšia hodnotou integračných konštánt.

Podmienky jedinečnosti zahŕňajú počiatočné a okrajové podmienky. Počiatočné podmienky nastavujú hodnoty požadovanej funkcie t v počiatočnom časovom okamihu v celej oblasti D. Za oblasť D, v ktorej je potrebné nájsť teplotné pole, budeme považovať pravouhlý rovnobežnosten s rozmermi 2d, 2ly, 2lz, napríklad prvok stavebnej konštrukcie. Potom počiatočné podmienky možno zapísať ako: pre t =0 a - d£x£d; - ly£y£ly; -lz£z£lz máme t = t(x, y, z, 0) = t0(x, y, z). Z tohto záznamu je zrejmé, že počiatok karteziánskeho súradnicového systému sa nachádza v strede symetrie rovnobežnostena.

Okrajové podmienky formulujeme vo forme okrajových podmienok tretieho druhu, s ktorými sa v praxi často stretávame. Okrajové podmienky typu III stanovujú pre ľubovoľný časový okamih na hraniciach oblasti D súčiniteľ prestupu tepla a teplotu okolia. Vo všeobecnosti sa tieto hodnoty môžu líšiť v rôznych častiach povrchu S oblasti D. Pre prípad rovnakého súčiniteľa prestupu tepla a na celej ploche S a všade rovnakej okolitej teploty tzh možno okrajové podmienky tretieho druhu pri t > 0 zapísať ako: ; ;

kde . S je povrch ohraničujúci oblasť D.

Teplota v každej z troch rovníc sa berie na zodpovedajúcu stranu kvádra.

Analytické riešenie vyššie formulovaného problému uvažujme v jednorozmernej verzii, teda za podmienky ly, lz »d. V tomto prípade je potrebné nájsť teplotné pole v tvare t = t(x, t). Napíšme problémové vyhlásenie:

rovnica ;

počiatočná podmienka: pri t = 0 máme t(x, 0) = t0 = const;

okrajová podmienka: pre x = ±d, t > 0 máme https://pandia.ru/text/78/654/images/image095.gif" width="141" height="27">. Problém je v s cieľom získať špecifický vzorec t = t(x, t), ktorý umožňuje nájsť teplotu t v ľubovoľnom bode dosky v ľubovoľnom časovom okamihu.

Sformulujme úlohu v bezrozmerných premenných, tým sa zredukujú zadania a riešenie bude univerzálnejšie. Bezrozmerná teplota je , bezrozmerná súradnica je X = x/d..gif" width="149" height="27 src=">.gif" width="120" height="25">, kde – číslo biota.

Formulácia problému v bezrozmernej forme obsahuje jediný parameter - Biotovo číslo, ktoré je v tomto prípade kritériom, pretože je zložené iba z veličín zahrnutých do podmienky jedinečnosti. Použitie Biotovho čísla je spojené s nájdením teplotného poľa v pevnej látke, takže menovateľ Bi je tepelná vodivosť pevnej látky. Bi je vopred určený parameter a je kritériom.

Ak vezmeme do úvahy 2 procesy nestacionárneho vedenia tepla s rovnakými Biotovými číslami, potom podľa tretej vety o podobnosti sú tieto procesy podobné. To znamená, že v podobných bodoch (t.j. v X1=X2; Fo1=Fo2) budú bezrozmerné teploty číselne rovnaké: Q1=Q2. preto po vykonaní jedného výpočtu v bezrozmernej forme získame výsledok, ktorý je platný pre triedu podobných javov, ktoré sa môžu líšiť v rozmerových parametroch a, l, d, t0 a tl.

13. Nestacionárna tepelná vodivosť pre neobmedzenú plochú stenu.

Pozri otázku 12.

17. Energetická rovnica. podmienky pre jednoznačnosť.

Energetická rovnica popisuje proces prenosu tepla v hmotnom médiu. Jeho distribúcia je zároveň spojená s premenou na iné formy energie. Zákon zachovania energie vo vzťahu k procesom jej premeny je formulovaný vo forme prvého termodynamického zákona, ktorý je základom pre odvodenie energetickej rovnice. Predpokladá sa, že médium, v ktorom sa teplo šíri, je spojité; môže byť stacionárny alebo pohyblivý. Keďže prípad pohybujúceho sa média je všeobecnejší, pre prúdenie používame výraz pre prvý termodynamický zákon: (17.1) , kde q je vstupné teplo, J/kg; h je entalpia, J/kg; w je rýchlosť média v uvažovanom bode, m/s; g je zrýchlenie voľného pádu; z je výška, v ktorej sa nachádza uvažovaný prvok média, m; ltr je práca proti silám vnútorného trenia, J/kg.

V súlade s rovnicou 17.1 sa príkon tepla vynakladá na zvýšenie entalpie, kinematickej energie a potenciálnej energie v gravitačnom poli, ako aj na prácu proti viskóznym silám..gif" width="265 height=28" height= "28"> (17.2) .

T. do. (17.3) .

Vypočítajme množstvo vstupného a výstupného tepla za jednotku času pre stredný prvok vo forme pravouhlého rovnobežnostena, ktorého rozmery sú dostatočne malé na to, aby predpokladali lineárnu zmenu hustoty tepelného toku v rámci svojich limitov..gif" šírka ="236" height="52 ">; ich rozdiel je .

Uskutočnením podobnej operácie pre os 0y a 0z získame rozdiely, resp. rozdiel dostaneme výsledné množstvo tepla dodaného (alebo odvedeného) prvku za jednotku času.

Obmedzíme sa na prípad prúdenia s miernou rýchlosťou, vtedy sa množstvo dodaného tepla rovná zmene entalpie. Ak predpokladáme, že základný hranol je pevný v priestore a jeho strany sú priepustné pre prúdenie, potom uvedený pomer môže byť reprezentovaný ako: https://pandia.ru/text/78/654/images/image114.gif" šírka ="18" height="31"> – rýchlosť zmeny entalpie v pevnom bode v priestore ohraničenom elementárnym hranolom; znamienko mínus sa uvádza na prispôsobenie prenosu tepla a zmene entalpie: výsledný prílev tepla<0 должен вызывать увеличение энтальпии.

(17.10) .

Odvodenie energetickej rovnice je ukončené dosadením výrazov (17.6) a (17.10) do rovnice (17.4). keďže táto operácia má formálny charakter, budeme vykonávať transformácie len pre os 0x: (17.11) .

Pri konštantných fyzikálnych parametroch média získame pre deriváciu nasledujúci výraz: (17.12) . Keď sme dostali podobné výrazy pre projekcie na iných osiach, vytvoríme z nich súčet v zátvorkách na pravej strane rovnice (17.4). A po niekoľkých premenách dostaneme energetická rovnica pre nestlačiteľné médium pri miernom prietoku:

(17.13) .

Ľavá strana rovnice charakterizuje rýchlosť zmeny teploty pohybujúcej sa častice tekutiny. Pravá strana rovnice je súčtom derivácií tvaru a teda určuje výsledný prísun (alebo odvod) tepla v dôsledku vedenia tepla.

Energetická rovnica má teda jasný fyzikálny význam: zmena teploty pohybujúcej sa jednotlivej častice tekutiny (ľavá strana) je určená prítokom tepla do tejto častice z tekutiny, ktorá ju obklopuje, v dôsledku vedenia tepla (pravá strana).

Pre stacionárne prostredie, konvektívne členy https://pandia.ru/text/78/654/images/image128.gif" width="168" height="51">.gif" width="76" height="20 src= ">.

podmienky pre jednoznačnosť.

Diferenciálne rovnice majú nekonečný počet riešení, formálne sa táto skutočnosť odráža v prítomnosti ľubovoľných integračných konštánt. Na vyriešenie konkrétneho inžinierskeho problému by sa do rovníc mali pridať niektoré ďalšie podmienky súvisiace s podstatou a charakteristickými črtami tohto problému.

Polia požadovaných funkcií - teplota, rýchlosť a tlak - sa nachádzajú v určitej oblasti, pre ktorú je potrebné špecifikovať tvar a rozmery, a v určitom časovom intervale. Na odvodenie jediného riešenia problému zo súboru možných je potrebné nastaviť hodnoty hľadaných funkcií: v počiatočnom čase v celej posudzovanej oblasti; kedykoľvek na hraniciach posudzovaného územia.

Sekcie