Toplotni tok. Gostota toplotnega toka

GOST 25380-2014

MEDDRŽAVNI STANDARD

ZGRADBE IN KONSTRUKCIJE

Metoda za merjenje gostote toplotnih tokov, ki potekajo skozi ovoj stavbe

Zgradbe in strukture. Metoda merjenja gostote toplotnih tokov, ki potekajo skozi ograjene strukture

MKS 91.040.01

Datum uvedbe 2015-07-01

Predgovor

Cilji, osnovna načela in osnovni postopek za opravljanje dela na meddržavni standardizaciji so določeni v GOST 1.0-92 "Meddržavni standardizacijski sistem. Osnovne določbe" in GOST 1.2-2009 "Meddržavni standardizacijski sistem. Meddržavni standardi, pravila, priporočila za meddržavno standardizacijo. Pravila za razvoj, sprejetje, posodobitve in preklice"

Glede standarda

1 RAZVILA Zvezna državna proračunska institucija "Raziskovalni inštitut za gradbeno fiziko Ruske akademije za arhitekturo in gradbene vede" (NIISF RAASN) s sodelovanjem SKB Stroypribor LLC

2 UVODIL Tehnični odbor za standardizacijo TC 465 "Gradbeništvo"

3 SPREJEL Meddržavni svet za standardizacijo, meroslovje in certificiranje (Zapisnik z dne 30. septembra 2014 N 70-P)

Glasoval za sprejem:

4 Z odredbo Zvezne agencije za tehnično regulacijo in meroslovje z dne 22. oktobra 2014 N 1375-st je meddržavni standard GOST 25380-2014 začel veljati kot nacionalni standard Ruske federacije od 1. julija 2015.

5 NAMESTO GOST 25380-82

(Sprememba. IUS št. 7-2015).

Podatki o spremembah tega standarda so objavljeni v letnem informacijskem indeksu "Nacionalni standardi", besedilo sprememb in dopolnitev pa v mesečnem informacijskem indeksu "Nacionalni standardi". V primeru revizije (zamenjave) ali preklica tega standarda bo ustrezno obvestilo objavljeno v mesečnem informativnem indeksu "Nacionalni standardi". Ustrezne informacije, obvestila in besedila so objavljeni tudi v sistemu javnega obveščanja - na uradni spletni strani Zvezne agencije za tehnično regulacijo in meroslovje na internetu

SPREMENO, objavljeno v IUS št. 7, 2015

Spremenil proizvajalec baze podatkov

Uvod

Uvod

Ustvarjanje standarda za metodo za merjenje gostote toplotnih tokov, ki potekajo skozi ovoje stavbe, temelji na zahtevah zveznega zakona N 384-FZ z dne 30. decembra 2009. N 384-FZ * "Tehnični predpisi o varnosti stavb in konstrukcij", po katerih morajo stavbe in objekti po eni strani izključiti neracionalno porabo energetskih virov med delovanjem, po drugi strani pa ne ustvarjati pogojev za nesprejemljivo poslabšanje parametrov človekovega okolja ter pogojev proizvodnih in tehnoloških procesov.
_______________
* Besedilo dokumenta ustreza izvirniku. - Opomba proizvajalca baze podatkov.


Ta standard je bil razvit z namenom vzpostavitve enotne metode za merjenje gostote toplotnih tokov, ki potekajo skozi ograje ogrevanih zgradb in objektov v laboratorijskih in naravnih razmerah, ki omogoča kvantificiranje toplotne učinkovitosti zgradb in objektov ter skladnost svojih ovojov stavbe z zakonskimi zahtevami, določenimi v veljavni regulativni dokumentaciji, za ugotavljanje dejanskih toplotnih izgub skozi zunanje ogradne konstrukcije, preverjanje projektantskih rešitev in njihovo izvedbo v zgrajenih stavbah in objektih.

Standard je eden od osnovnih standardov, ki zagotavlja parametre za energetski potni list in energetski pregled stavb in objektov v obratovanju.

1 področje uporabe

Ta standard vzpostavlja enotno metodo za merjenje gostote toplotnih tokov, ki potekajo skozi enoslojne in večslojne ovoje stavb stanovanjskih, javnih, industrijskih in kmetijskih zgradb in objektov med eksperimentalno študijo in v pogojih njihovega delovanja.

Standard velja za ogradne konstrukcije ogrevanih stavb, preizkušene v klimatskih pogojih v klimatskih komorah in med obsežnimi termotehničnimi študijami v obratovalnih pogojih.

2 Normativne reference

Ta standard uporablja sklicevanja na naslednje standarde:

GOST 8.140-2009 Državni sistem za zagotavljanje enotnosti meritev. Državni primarni standard in shema državnega preverjanja za sredstva za merjenje toplotne prevodnosti trdnih snovi od 0,1 do 5 W/(m K) v temperaturnem območju od 90 do 500 K in od 5 do 20 W/(m K) v temperaturnem območju od 300 do 1100 K

GOST 6651-2009 Uporni toplotni pretvorniki. Splošne tehnične zahteve in preskusne metode

GOST 7076-99 Gradbeni materiali in izdelki. Metoda za določanje toplotne prevodnosti in toplotne upornosti v stacionarnem toplotnem režimu

GOST 8711-93 Neposredno delujoči analogni indikatorji električnih merilnih instrumentov in pomožnih delov zanje. 2. del: Posebne zahteve za ampermetre in voltmetre

GOST 9245-79 Potenciometri za merjenje enosmernega toka. Splošne specifikacije

Opomba - Pri uporabi tega standarda je priporočljivo preveriti veljavnost referenčnih standardov po indeksu "Nacionalni standardi", sestavljenem od 1. januarja tekočega leta, in po ustreznih informacijskih indeksih, objavljenih v tekočem letu. Če je referenčni standard zamenjan (spremenjen), potem morate pri uporabi tega standarda voditi nadomestni (spremenjen) standard. Če je referenčni standard preklican brez zamenjave, velja določba, v kateri se sklicuje nanj, kolikor to ne vpliva.

3 Izrazi in definicije

Za namene tega mednarodnega standarda se z ustreznimi definicijami uporabljajo naslednji izrazi:

3.1 toplotni tok , W: Količina toplote, ki prehaja skozi strukturo ali medij na enoto časa.

3.2 gostota toplotnega toka (površina) , W/m: Količina toplotnega toka, ki poteka skozi enoto površine strukture.

3.3 odpornost na prenos toplote ovoja stavbe , m°C/W: Vsota odpornosti proti absorpciji toplote, toplotne odpornosti plasti, odpornosti na prenos toplote ograje.

4 Osnovni predpisi

4.1 Bistvo metode

4.1.1 Metoda merjenja gostote toplotnega toka temelji na merjenju temperaturne razlike na "dodatni steni" (plošči), nameščeni na ovoju stavbe. Ta padec temperature, ki je sorazmeren z njegovo gostoto v smeri toplotnega toka, se pretvori v termoEMF (termoelektromotorno silo) z baterijo termoelementov, ki se nahajajo v "dodatni steni" vzporedno s toplotnim tokom in so zaporedno povezani v skladu s ustvarjen signal. "Dodatna stena" (plošča) in termoelement tvorita pretvornik toplotnega toka.

4.1.2 Gostota toplotnega pretoka se meri na lestvici specializirane naprave ITP-MG 4.03 "Flow", ki vključuje pretvornik toplotnega toka, ali pa se izračuna iz rezultatov meritev termoEMF na vnaprej kalibriranih pretvornikih toplotnega toka.

Vrednost gostote toplotnega toka se določi s formulo

kjer je gostota toplotnega toka, W/m;

- pretvorbeni faktor, W/m mV;

- vrednost termoelektričnega signala, mV.

Shema za merjenje gostote toplotnega toka je prikazana na sliki 1.

1 - merilna naprava (DC potenciometer po GOST 9245);

2 - priključitev merilne naprave na pretvornik toplotnega toka;

3 - pretvornik toplotnega toka; 4 - raziskana ograjena konstrukcija;

- gostota toplotnega toka, W/m

Slika 1 - Shema za merjenje gostote toplotnega toka

4.2 Aparati

4.2.1 Naprava ITP-MG 4.03 "Flow" * se uporablja za merjenje gostote toplotnih tokov.
________________
* Glej razdelek Bibliografija. - Opomba proizvajalca baze podatkov.


Tehnične značilnosti naprave ITP-MG 4.03 "Flow" so podane v Dodatku A.

4.2.2 Med toplotnim preskušanjem ogradnih konstrukcij je dovoljeno meriti gostoto toplotnih tokov z uporabo ločeno izdelanih in kalibriranih pretvornikov toplotnega toka s toplotno upornostjo do 0,005-0,06 m °C / W in instrumentov, ki merijo termoEMF, ki ga ustvarjajo pretvorniki.

Dovoljena je uporaba pretvornika, katerega zasnova je podana v GOST 7076.

4.2.3 Pretvorniki toplotnega toka v skladu s 4.2.2 morajo izpolnjevati naslednje osnovne zahteve:

materiali za "dodatno steno" (plošče) morajo ohraniti svoje fizikalne in mehanske lastnosti pri temperaturi okolice od 243 do 343 K (od minus 30°C do plus 70°C);

materialov ne smemo zmočiti in navlažiti z vodo v tekoči in parni fazi; razmerje med premerom senzorja in njegovo debelino mora biti najmanj 10;

pretvorniki morajo imeti zaščitno območje okoli baterije termoelementa, katerega linearna velikost mora biti najmanj 30 % polmera ali polovica linearne velikosti pretvornika;

pretvornik toplotnega toka mora biti kalibriran v organizacijah, ki so po ustaljenem postopku prejele pravico do proizvodnje teh pretvornikov;

v zgornjih okoljskih pogojih je treba kalibracijske lastnosti pretvornika vzdrževati vsaj eno leto.

4.2.4 Umerjanje pretvornikov toplotnega toka po 4.2.2 je dovoljeno izvajati na objektu za določanje toplotne prevodnosti v skladu z GOST 7076, v katerem se gostota toplotnega toka izračuna iz rezultatov merjenja temperaturne razlike na referenčni ravni. vzorci materialov, certificirani v skladu z GOST 8.140 in nameščeni namesto testiranih vzorcev. Metoda kalibracije za pretvornik toplotnega toka je podana v Dodatku B.

4.2.5 Preverjanje pretvornika se izvaja vsaj enkrat letno, kot je navedeno v 4.2.3, 4.2.4.

4.2.6 Za merjenje termoEMF pretvornika toplotnega toka je dovoljena uporaba prenosnega potenciometra PP-63 v skladu z GOST 9245, digitalnih voltampermetrov V7-21, F30 v skladu z GOST 8711 ali drugih merilnikov termoEMF, izračunana napaka od tega v območju izmerjene termoEMF pretvornika toplotnega toka ne presega 1 % in katerega vhodna impedanca je vsaj 10-krat višja od notranjega upora pretvornika.

Pri toplotnem testiranju ovojov stavb z uporabo ločenih pretvornikov je zaželeno uporabljati avtomatske sisteme in naprave za snemanje.

4.3 Priprava na meritev

4.3.1 Merjenje gostote toplotnega toka se praviloma izvaja z notranje strani ogradnih konstrukcij stavb in objektov.

Dovoljeno je meriti gostoto toplotnih tokov z zunanje strani ograjenih konstrukcij, če jih ni mogoče izmeriti od znotraj (agresivno okolje, nihanja parametrov zraka), pod pogojem, da se na površini vzdržuje stabilna temperatura. Nadzor pogojev prenosa toplote se izvaja s temperaturno sondo in sredstvi za merjenje gostote toplotnega toka: pri merjenju 10 minut morajo biti njihovi odčitki znotraj merilne napake instrumentov.

4.3.2 Površine se izberejo specifične ali značilne za celoten testiran ovoj stavbe, odvisno od potrebe po merjenju lokalne ali povprečne gostote toplotnega toka.

Območja, izbrana na ograjeni konstrukciji za meritve, morajo imeti površinsko plast iz enakega materiala, enako obdelavo in stanje površine, imeti enake pogoje za prenos sevalne toplote in ne smejo biti v neposredni bližini elementov, ki lahko spremenijo smer in vrednost. toplotnih tokov.

4.3.3 Površine ogradnih konstrukcij, na katerih je nameščen pretvornik toplotnega toka, se očistijo, dokler ni odpravljena vidna in oprijemljiva hrapavost.

4.3.4 Pretvornik je po celotni površini tesno pritisnjen na ogradno konstrukcijo in pritrjen v tem položaju, kar zagotavlja stalen stik pretvornika toplotnega toka s površino preučevanih območij med vsemi nadaljnjimi meritvami.

Pri montaži pretvornika med njim in ogradno konstrukcijo ni dovoljeno nastajanje zračnih rež. Za njihovo odpravo se na površino na merilnih mestih nanese tanek sloj tehničnega vazelina, ki prekrije površinske nepravilnosti.

Pretvornik je mogoče pritrditi vzdolž njegove stranske površine z raztopino gradbenega mavca, tehničnega vazelina, plastelina, palice z vzmetjo in drugimi sredstvi, ki izključujejo izkrivljanje toplotnega toka v merilnem območju.

4.3.5 Med obratovalnimi meritvami gostote toplotnega toka se na ohlapno površino pretvornika nalepi tanek sloj materiala ohišja, na katerega je pretvornik pritrjen, ali prebarvan z barvo z enako ali blizu stopnjo emisivnosti z razlika 0,1 kot pri materialu površinske plasti ograje.

4.3.6 Naprava za odčitavanje se nahaja na razdalji 5 do 8 m od mesta merjenja ali v sosednjem prostoru, da se izključi vpliv opazovalca na vrednost toplotnega toka.

4.3.7 Pri uporabi naprav za merjenje termoEMF, ki imajo omejitve glede temperature okolice, jih postavimo v prostor s temperaturo zraka, ki je sprejemljiva za delovanje teh naprav, nanje pa so povezani pretvorniki toplotnega toka s podaljškimi.

Pri merjenju z napravo ITP-MG 4.03 "Flow" se pretvorniki toplotnega toka in merilna naprava nahajajo v istem prostoru, ne glede na temperaturo zraka v prostoru.

4.3.8 Oprema po 4.3.7 je pripravljena za delovanje v skladu z navodili za uporabo ustrezne naprave, vključno z upoštevanjem potrebnega časa izpostavljenosti naprave za vzpostavitev novega temperaturnega režima v njej.

4.4 Merjenje

4.4.1 Merjenje gostote toplotnega toka se izvede:

pri uporabi naprave ITP-MG 4.03 "Potok" po obnovitvi pogojev prenosa toplote v prostoru v bližini kontrolnih odsekov ogradnih konstrukcij, popačenih med pripravljalnimi operacijami, in po obnovitvi prejšnjega režima prenosa toplote neposredno na preskusnem mestu , ki je bil moten med pritrjevanjem pretvornikov;

med toplotnimi preskusi z uporabo pretvornikov toplotnega toka v skladu s 4.2.2 - po nastopu nove enakomerne izmenjave toplote pod pretvornikom.

Po izvedbi pripravljalnih operacij po 4.3.2-4.3.5 pri uporabi naprave ITP-MG 4.03 "Potok" se način prenosa toplote na merilnem mestu obnovi približno po 5-10 minutah, če se uporabljajo pretvorniki toplotnega toka po 4.2.2 - po 2-6 urah.

Kazalec zaključka prehodnega načina prenosa toplote in možnosti merjenja gostote toplotnega toka lahko štejemo za ponovljivost rezultatov merjenja gostote toplotnega toka v okviru ugotovljene merilne napake.

4.4.2 Pri merjenju toplotnega toka v ovoju stavbe s toplotno upornostjo manj kot 0,6 (m°C)/W se temperatura njene površine hkrati meri s termočleni na razdalji 100 mm od pretvornika, pod njim. in temperaturo notranjega in zunanjega zraka na razdalji 100 mm od stene.

4.5 Obdelava rezultatov meritev

4.5.1 Pri uporabi naprav ITP-MG 4.03 "Flow" se vrednost gostote toplotnega toka (W/m) fiksira na zaslonu elektronske enote naprave in uporabi za toplotne izračune ali zabeleži v arhivu izmerjene vrednosti za kasnejšo uporabo v analitičnih študijah.

4.5.2 Pri uporabi ločenih pretvornikov in milivoltmetrov za merjenje termoEMF se gostota toplotnega toka, ki poteka skozi pretvornik, W/m, izračuna po formuli (1).

4.5.3 Določanje pretvorbenega faktorja ob upoštevanju preskusne temperature se izvede v skladu z Dodatkom B.

4.5.4 Vrednost gostote toplotnega toka W/m, izmerjena v skladu s 4.2.2, se izračuna po formuli

kjer je - temperatura zunanjega zraka nasproti pretvornika, °C;

in - površinska temperatura v merilnem območju blizu pretvornika toplotnega toka in pod njim, °C.

4.5.5 Rezultati meritev v skladu s 4.5.2 se zabeležijo v obliki, podani v Dodatku B.

4.5.6 Rezultat merjenja gostote toplotnega toka se vzame kot aritmetična sredina rezultatov petih meritev na enem mestu pretvornika toplotnega toka na ograjeni konstrukciji.

Priloga A (informativna). Tehnične značilnosti naprave ITP-MG 4.03 "Flow"

Priloga A
(referenca)

Strukturno je merilnik gostote toplotnega pretoka in temperature ITP-MG 4.03 "Potok" izdelan v obliki elektronske enote in modulov, ki so nanjo povezani s kabli, na vsakega od njih je po 10 senzorjev toplotnega pretoka in/ali temperature. priključen preko kablov (glej sliko A.1).

Načelo delovanja, na katerem temelji merilnik, je merjenje termoelektrične moči kontaktnih termoelektričnih pretvornikov toplotnega toka in upornosti temperaturnih senzorjev.

Pretvornik toplotnega toka je galvanski bakreno-konstantan termoelement iz več sto serijsko povezanih termoelementov, bifilarno zloženih v spiralo, napolnjenih z epoksi spojino z različnimi dodatki. Pretvornik toplotnega toka ima dva izhoda (po enega z vsakega konca senzorskega elementa).

Delovanje pretvornika temelji na principu "dodatne stene" (plošče). Pretvornik je pritrjen na površino za izmenjavo toplote preučevanega predmeta in tvori dodatno steno. Toplotni tok, ki poteka skozi pretvornik, ustvari v njem temperaturni gradient in ustrezen termoelektrični signal.

Kot daljinski temperaturni senzorji v merilniku se uporabljajo platinasti uporni pretvorniki po GOST 6651, ki zagotavljajo merjenje površinskih temperatur tako, da jih pritrdijo na preučevane površine, pa tudi temperatur zraka in zrnatih medijev s potopitvijo.

1. Meja merjenja:

- gostota toplotnega toka: - 10-999 W/m;

- temperature - od minus 30°С do 100°С.

2. Meje dopustne osnovne absolutne napake pri merjenju:

- gostota toplotnega toka: ±6 %;

- temperatura: ±0,2°С.

3. Meje dopustne dodatne relativne napake merjenja:

- gostota toplotnega toka zaradi temperaturnega odstopanja pretvornikov toplotnega toka od 20°C: ±0,5 %;

- temperatura zaradi temperaturnega odstopanja elektronske enote in modulov od 20°С: ±0,05°С.

4. Toplotna odpornost pretvornikov:

- gostota toplotnega toka ne več kot 0,005 m·°С/W;

- temperatura ne več kot 0,001 m·°С/W.

5. Koeficient pretvorbe pretvornikov toplotnega toka ni večji od 50 W/(m·mV).

6. Skupne mere ne več kot:

- elektronski blok 175x90x30 mm;

- modul 120x75x35 mm;

- temperaturni senzorji s premerom 12 mm in debelino 3 mm;

- pretvorniki toplotnega toka (pravokotni): od plošč 10x10 mm debeline 1 mm do plošč 100x100 mm debeline 3 mm;

- pretvorniki toplotnega toka (okrogli) iz plošč s premerom 18 mm in debeline 0,5 mm v plošče s premerom 100 mm in debelino 3 mm.

7. Teža ne več kot:

- elektronska enota 0,25 kg;

- modul z desetimi pretvorniki (s kablom 5 m) 1,2 kg;

- enojni temperaturni pretvornik (s kablom 5 m) 0,3 kg;

- en sam pretvornik toplotnega toka (s kablom dolžine 5 m) 0,3 kg.

Slika A.1 - Shema kabelskih priključkov za pretvornike toplotnega toka in temperaturne senzorje merilnika ITP-MG 4.03 "Flow"

Dodatek B (priporočeno). Metoda kalibracije pretvornika toplotnega toka

Proizvedeni pretvornik toplotnega toka je podvržen kalibraciji na inštalaciji za določanje toplotne prevodnosti gradbenih materialov po GOST 7076, v kateri sta namesto preskusnega vzorca nameščena kalibriran pretvornik toplotnega toka in vzorec referenčnega materiala po GOST 8.140. .

Pri kalibraciji mora biti prostor med temperaturno regulacijsko ploščo inštalacije in referenčnim vzorcem zunaj pretvornika napolnjen z materialom, podobnim po termofizikalnih lastnostih materialu pretvornika, da se zagotovi enodimenzionalnost toplotnega toka, ki poteka skozi v delovnem delu instalacije. Merjenje termoEMF na pretvorniku in referenčnem vzorcu se izvede z enim od instrumentov, navedenih v 4.2.6.

Koeficient pretvorbe, W/(m mV) pri dani povprečni temperaturi poskusa, se določi iz rezultatov meritev gostote toplotnega pretoka in termoEMF po naslednji razmerju

kjer je vrednost gostote toplotnega toka v poskusu, W/m;

- izračunana vrednost termoEMF, mV.

Gostota toplotnega toka se izračuna iz rezultatov merjenja temperaturne razlike na referenčnem vzorcu po formuli

kjer je toplotna prevodnost referenčnega materiala, W/(m °C);

, - temperatura zgornje in spodnje površine standarda, °С;

Standardna debelina, m

Pri kalibraciji pretvornika toplotnega toka je priporočljivo izbrati povprečno temperaturo v poskusih v območju od 243 do 373 K (od minus 30°C do plus 100°C) in jo vzdrževati z odstopanjem največ ±2° C.

Rezultat določanja pretvorbenega koeficienta se vzame kot aritmetična sredina vrednosti, izračunanih iz rezultatov meritev najmanj 10 poskusov. Število pomembnih števk v vrednosti pretvorbenega faktorja se vzame v skladu z merilno napako.

Temperaturni koeficient pretvornika, °С, najdemo iz rezultatov meritev termoEMF v kalibracijskih poskusih pri različnih povprečnih temperaturah pretvornika glede na razmerje

kjer je , povprečne temperature pretvornika v dveh poskusih, °С;

, - pretvorbeni koeficienti pri povprečni temperaturi in , W/(m·mV).

Razlika med povprečnimi temperaturami in ne sme biti manjša od 40°C.

Rezultat določanja temperaturnega koeficienta pretvornika se vzame kot srednja aritmetična vrednost gostote, izračunana iz rezultatov najmanj 10 poskusov z različno povprečno temperaturo pretvornika. Vrednost pretvorbenega faktorja pretvornika toplotnega toka pri preskusni temperaturi, W/(m mV), se določi po naslednji formuli

kjer je faktor pretvorbe, ugotovljen pri temperaturi kalibracije, W/(m mV);

- temperaturni koeficient spremembe kalibracijskega koeficienta pretvornika toplotnega toka, °С;

- razlika med temperaturami pretvornika med merjenjem in med kalibracijo, °C.

Priloga B (priporočeno). Oblika beleženja rezultatov merjenja toplotnih tokov, ki potekajo skozi ovoj stavbe

Tabela B.1

Bibliografija

Državni register merilnih instrumentov Ruske federacije*. Vseruski raziskovalni inštitut za meroslovje in standardizacijo. M., 2010
________________
* Dokument ni naveden. Za več informacij si oglejte povezavo. - Opomba proizvajalca baze podatkov.



UDK 669.8.001.4:006.354 MKS 91.040.01

Ključne besede: prenos toplote, toplotni tok, odpornost proti prenosu toplote, toplotni upor, termoelektrični pretvornik toplotnega toka, termoelement
_________________________________________________________________________________________

Elektronsko besedilo dokumenta
pripravil Kodeks dd in preveril proti:
uradna objava
M.: Standardinform, 2015

1 Osnovni pojmi in definicije - temperaturno polje, gradient, toplotni tok, gostota toplotnega toka (q, Q), Fourierov zakon.

temperaturno polje– niz temperaturnih vrednosti na vseh točkah preučevanega prostora za vsak trenutek časa..gif" width="131" height="32 src=">

Imenuje se količina toplote W, ki preide na enoto časa skozi izotermno površino površine F toplotni tok in se določi iz izraza: https://pandia.ru/text/78/654/images/image004_12.gif" width="15" height="32">, W/m2, se imenuje gostota toplotnega toka: .

Razmerje med količino toplote dQ, J, ki v času dt preide skozi osnovno območje dF, ki se nahaja na izotermični površini, in temperaturnim gradientom dt/dn je določeno s Fourierjevim zakonom: .

2. Enačba toplotne prevodnosti, pogoji edinstvenosti.

Diferencialna enačba za toplotno prevodnost je izpeljana z naslednjimi predpostavkami:

Telo je homogeno in izotropno;

Fizični parametri so konstantni;

Deformacija obravnavanega volumna, povezana s spremembo temperature, je v primerjavi s samim volumnom zelo majhna;

Notranji viri toplote v telesu, ki jih v splošnem primeru lahko predstavimo kot , so enakomerno razporejeni.

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

Diferencialna enačba toplotne prevodnosti vzpostavlja razmerje med časovnimi in prostorskimi spremembami temperature na kateri koli točki v telesu, kjer poteka proces toplotne prevodnosti.

Če vzamemo konstanto termofizičnih lastnosti, ki je bila predpostavljena pri izpeljanju enačbe, potem ima difur obliko: https://pandia.ru/text/78/654/images/image011_4.gif" width="51" height=" 44"> - koeficient toplotne difuzivnosti.

in , kje je Laplaceov operater v kartezijskem koordinatnem sistemu.

Potem .

Pogoji edinstvenosti ali mejni pogoji vključujejo:

geometrijski izrazi,

3. Toplotna prevodnost v steni (mejni pogoji 1. vrste).

Toplotna prevodnost enoslojne stene.

Razmislite o homogeni ravni steni debeline d. Na zunanjih površinah stene se ohranjata časovno konstantni temperaturi tc1 in tc2. Toplotna prevodnost stenskega materiala je konstantna in enaka l.

Poleg tega se v stacionarnem načinu temperatura spreminja samo v smeri, pravokotni na ravnino sklada (os 0x): ..gif" width="129" height="47">

Določimo gostoto toplotnega toka skozi ravno steno. V skladu s Fourierovim zakonom lahko ob upoštevanju enakosti (*) zapišemo: .

Zato (**).

Temperaturna razlika v enačbi (**) se imenuje temperaturna razlika. Iz te enačbe je razvidno, da se gostota toplotnega toka q spreminja neposredno sorazmerno s toplotno prevodnostjo l in temperaturno razliko Dt ter obratno sorazmerno z debelino stene d.

Razmerje se imenuje toplotna prevodnost stene, njegova vzajemna vrednost pa je https://pandia.ru/text/78/654/images/image023_1.gif" width="213" height="25">.

Toplotno prevodnost l je treba vzeti pri povprečni temperaturi stene.

Toplotna prevodnost večplastne stene.

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

Za primerjavo toplotno prevodnih lastnosti večplastne ravne stene z lastnostmi homogenih materialov je uveden koncept enakovredno toplotno prevodnost. To je toplotna prevodnost enoslojne stene, katere debelina je enaka debelini obravnavane večplastne stene, t.j.gif" width="331" height="52">

Zato imamo:

.

4. Prenos toplote skozi ravno steno (mejni pogoji 3. vrste).

Prenos toplote iz enega gibljivega medija (tekočine ali plina) na drugega skozi trdno steno katere koli oblike, ki jih ločuje, imenujemo prenos toplote. Za značilnosti procesa na mejah stene med prenosom toplote so značilni mejni pogoji tretje vrste, ki jih določajo vrednosti temperature tekočine na eni in drugi strani stene, pa tudi ustrezne vrednosti koeficientov prenosa toplote.

Razmislite o stacionarnem procesu prenosa toplote skozi neskončno homogeno ravno steno debeline d. Podani so toplotna prevodnost stene l, temperature okolice tl1 in tl2, koeficienta toplotne prehodnosti a1 in a2. Treba je najti toplotni tok iz vroče tekočine v hladno in temperature na stenskih površinah tc1 in tc2. Gostota toplotnega toka od vročega medija do stene je določena z enačbo: . Enak toplotni tok se prenaša s toplotno prevodnostjo skozi trdno steno: in od druge stenske površine v hladno okolje: DIV_ADBLOCK118">

Nato https://pandia.ru/text/78/654/images/image035_0.gif" width="128" height="75 src="> - koeficient toplotne prehodnosti,številčna vrednost k izraža količino toplote, ki prehaja skozi enoto površine stene na enoto časa pr temperaturna razlika med vročim in hladnim medijem je 1K in ima enako mersko enoto kot koeficient toplotne prehodnosti, J / (s * m2K) ali W / (m2K).

Imenuje se recipročna vrednost koeficienta prenosa toplote toplotna odpornost proti prenosu toplote:.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image038_0.gif" width="37" height="25"> toplotna odpornost toplotne prevodnosti.

Za sendvič steno .

Gostota toplotnega toka skozi večplastno steno: .

Toplotni tok Q, W, ki poteka skozi ravno steno s površino F, je enak: .

Temperaturo na meji poljubnih dveh plasti pod mejnimi pogoji tretje vrste lahko določimo z enačbo . Temperaturo lahko določite tudi grafično.

5. Toplotna prevodnost v cilindrični steni (mejni pogoji 1. vrste).

Poglejmo stacionarni proces toplotne prevodnosti skozi homogeno valjasto steno (cev) dolžine l z notranjim polmerom r1 in zunanjim polmerom r2. Toplotna prevodnost stenskega materiala l je konstantna vrednost. Na površini stene sta nastavljeni konstantni temperaturi tc1 in tc2.

V primeru (l>>r) bodo izotermične površine cilindrične, temperaturno polje pa enodimenzionalno. Se pravi, t=f(r), kjer je r trenutna koordinata valjastega sistema, r1£r£r2..gif" width="113" height="48">.

Uvedba nove spremenljivke nam omogoča, da enačbo spravimo v obliko: https://pandia.ru/text/78/654/images/image047.gif" width="107" height="25">, imamo :

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

Zamenjava vrednosti C1 in C2 v enačbo , dobimo:

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

Ta izraz je enačba logaritemske krivulje. Posledično se znotraj homogene valjaste stene pri konstantni vrednosti toplotne prevodnosti temperatura spreminja po logaritemskem zakonu.

Če želite najti količino toplote, ki prehaja skozi valjasto stensko površino F na enoto časa, lahko uporabite Fourierov zakon:

V enačbo Fourierjevega zakona nadomestimo vrednost temperaturnega gradienta po enačbi dobimo: (*) ® vrednost Q ni odvisna od debeline stene, temveč od razmerja njenega zunanjega premera do notranjega.

Če se nanašate na toplotni tok na enoto dolžine cilindrične stene, potem lahko enačbo (*) zapišemo kot https://pandia.ru/text/78/654/images/image056.gif" width="67" višina ="52 src="> je toplotna upornost toplotne prevodnosti valjaste stene.

Za večplastno valjasto steno https://pandia.ru/text/78/654/images/image058.gif" width="225" height="57 src=">.

6. Prenos toplote skozi valjasto steno (mejni pogoji 3. vrste).

Poglejmo si enotno valjasto steno velike dolžine z notranjim premerom d1, zunanjim premerom d2 in konstantno toplotno prevodnostjo. Podane so temperaturne vrednosti vročega tl1 in hladnega tl2 medija ter koeficienta toplotne prehodnosti a1 in a2. za stacionarni način lahko zapišemo:

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

kje - linearni koeficient toplotnega prehoda, označuje intenzivnost prenosa toplote iz ene tekočine v drugo skozi steno, ki jih ločuje; številčno enaka količini toplote, ki prehaja iz enega medija v drugega skozi steno cevi dolžine 1 m na enoto časa s temperaturno razliko med njima 1 K.

Recipročna vrednost linearnega koeficienta prenosa toplote se imenuje linearna toplotna odpornost proti prenosu toplote.

Za večplastno steno je linearna toplotna odpornost proti prenosu toplote vsota linearnih toplotnih uporov proti prenosu toplote in vsota linearnih toplotnih uporov proti toplotni prevodnosti plasti.

Temperature na meji med plastmi: 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=">

kje – koeficient prenosa toplote za kroglično steno.

Recipročna vrednost koeficienta prenosa toplote sferične stene se imenuje toplotna odpornost na prenos toplote sferične stene.

Obmejni pogojiprijazen.

Naj obstaja krogla z notranjim in zunanjim polmerom r1 in r2, konstantno toplotno prevodnostjo in enakomerno porazdeljenima površinskima temperaturama tc1 in tc2.

Pod temi pogoji je temperatura odvisna samo od polmera r. Po Fourierjevem zakonu je toplotni tok skozi sferično steno enak: .

Integracija enačbe daje naslednjo porazdelitev temperature v sferični plasti:

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

Zato , d - debelina stene.

Porazdelitev temperature: ® pri konstantni toplotni prevodnosti se temperatura v sferični steni spreminja po hiperboličnem zakonu.

8. Toplotna odpornost.

Enoplastna ravna stena:

Mejni pogoji 1. vrste

Razmerje se imenuje toplotna prevodnost stene, njegova vzajemna vrednost pa je https://pandia.ru/text/78/654/images/image036_0.gif" width="349" height="55">.

Enoslojna cilindrična stena:

Mejni pogoji 1. vrste

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

Mejni pogoji 3. vrste

Linearna toplotna odpornost proti prenosu toplote: https://pandia.ru/text/78/654/images/image078.gif" width="249" height="53"> (večplastna stena)

9. Kritični premer izolacije.

Poglejmo primer, ko je cev pokrita z enoslojno toplotno izolacijo z zunanjim premerom d3. ob predpostavki danih in konstantnih koeficientov toplotne prehodnosti a1 in a2, temperatur obeh tekočin tl1 in tl2, toplotne prevodnosti cevi l1 in izolacije l2.

Glede na enačbo , izraz za linearno toplotno odpornost proti prenosu toplote skozi dvoslojno valjasto steno ima obliko: https://pandia.ru/text/78/654/images/image080.gif" width="72" height=" 52 src="> se bo povečal, izraz pa zmanjšal. Z drugimi besedami, povečanje zunanjega premera izolacije pomeni povečanje toplotne odpornosti proti toplotni prevodnosti izolacije in zmanjšanje toplotne odpornosti proti prenosu toplote na njegova zunanja površina. Slednje je posledica povečanja površine zunanje površine.

Ekstremna funkcija Rl – – kritični premer označena kot dcr. Služi kot indikator primernosti materiala za uporabo kot toplotna izolacija za cev z danim zunanjim premerom d2 pri danem koeficientu toplotne prehodnosti a2.

10. Izbira toplotne izolacije glede na kritični premer.

Glej vprašanje 9. Premer izolacije mora presegati kritični premer izolacije.

11. Prenos toplote skozi rebrasto steno. Faktor plavutosti.

Razmislite o rebrasti steni z debelino d in toplotno prevodnostjo l. Na gladki strani je površina F1, na rebrasti strani pa F2. nastavita se časovno konstantni temperaturi tl1 in tl2 ter koeficienta prehoda toplote a1 in a2.

Temperaturo gladke površine označimo s tc1. Predpostavimo, da so temperature površin reber in same stene enake in enake tc2. Takšna predpostavka na splošno ne ustreza realnosti, vendar poenostavlja izračune in se pogosto uporablja.

Ko tl1 > tl2, lahko zapišemo naslednje izraze za toplotni tok Q:

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

kje – koeficient toplotne prehodnosti za rebrasto steno.

Pri izračunu gostote toplotnega toka na enoto nerebraste stenske površine dobimo: . k1 je koeficient toplotne prehodnosti, povezan s površino stene brez rebra.

Imenuje se razmerje med površino rebraste površine in površino gladke površine F2/F1 koeficient plavuti.

12. Nestacionarna toplotna prevodnost. Vodilna točka. Fizični pomen Bi, Fo.

Nestacionarna toplotna prevodnost je proces, pri katerem se temperatura na določeni točki trdne snovi sčasoma spreminja, niz navedenih temperatur pa tvori nestacionarno temperaturno polje, katerega določanje je glavna naloga nestacionarnega toplotnega prevodnost. Prehodni procesi toplotne prevodnosti so zelo pomembni za ogrevanje, prezračevanje, klimatizacijo, oskrbo s toploto in naprave za proizvodnjo toplote. Ograje stavb doživljajo časovno spremenljive toplotne učinke tako s strani zunanjega zraka kot s strani prostora, zato se proces nestacionarne toplotne prevodnosti izvaja v nizu ovoja stavbe. Problem iskanja tridimenzionalnega temperaturnega polja je mogoče oblikovati v skladu z načeli, opisanimi v poglavju "matematična formulacija problemov prenosa toplote". Formulacija problema vključuje enačbo toplotne prevodnosti: , kjer je toplotna difuzivnost m2/s, pa tudi pogoje edinstvenosti, ki omogočajo, da se iz množice rešitev enačbe, ki se razlikujejo po vrednosti, izloči ena sama rešitev. integracijskih konstant.

Pogoji edinstvenosti vključujejo začetne in mejne pogoje. Začetni pogoji določajo vrednosti želene funkcije t v začetnem trenutku na celotnem območju D. Kot območje D, v katerem je treba najti temperaturno polje, bomo obravnavali pravokotni paralelepiped z dimenzijami 2d, 2ly, 2lz, na primer element gradbene konstrukcije. Potem lahko začetne pogoje zapišemo kot: za t =0 in - d£x£d; - ly£y£ly; -lz£z£lz imamo t = t(x, y, z, 0) = t0(x, y, z). Iz tega vnosa je razvidno, da se izvor kartezijanskega koordinatnega sistema nahaja v središču simetrije paralelepipeda.

Mejne pogoje oblikujemo v obliki mejnih pogojev tretje vrste, ki jih v praksi pogosto srečamo. Mejni pogoji III vrste določajo za kateri koli trenutek časa na mejah območja D koeficient toplotne prehodnosti in temperaturo okolice. V splošnem so te vrednosti lahko različne na različnih delih površine S regije D. Za primer enakega koeficienta toplotne prehodnosti a na celotni površini S in povsod enake temperature okolja tzh lahko mejne pogoje tretje vrste pri t > 0 zapišemo kot: ; ;

kje . S je površina, ki omejuje območje D.

Temperatura v vsaki od treh enačb se meri na ustrezni ploskvi paralelepipeda.

Poglejmo si analitično rešitev problema, ki je bil formuliran zgoraj v enodimenzionalni različici, to je pod pogojem ly, lz »d. V tem primeru je potrebno najti temperaturno polje v obliki t = t(x, t). Napišimo izjavo o problemu:

enačbo ;

začetni pogoj: pri t = 0 imamo t(x, 0) = t0 = const;

mejni pogoj: za x = ±d, t > 0 imamo https://pandia.ru/text/78/654/images/image095.gif" width="141" height="27">. Težava je v da dobimo specifično formulo t = t(x, t), ki omogoča najti temperaturo t na kateri koli točki plošče v poljubnem času.

Formulirajmo problem v brezdimenzijskih spremenljivkah, to bo zmanjšalo vnose in naredilo rešitev bolj univerzalno. Brezdimenzionalna temperatura je , brezdimenzionalna koordinata je X = x/d..gif" width="149" height="27 src=">.gif" width="120" height="25">, kjer je – število biotov.

Formulacija problema v brezdimenzijski obliki vsebuje en sam parameter - Biotovo število, ki je v tem primeru merilo, saj ga sestavljajo samo količine, vključene v pogoj edinstvenosti. Uporaba Biotovega števila je povezana z iskanjem temperaturnega polja v trdni snovi, zato je imenovalec Bi toplotna prevodnost trdne snovi. Bi je vnaprej določen parameter in je merilo.

Če upoštevamo 2 procesa nestacionarne toplotne prevodnosti z enakimi Biotovimi števili, sta si po tretjem izreku podobnosti ti procesi podobni. To pomeni, da bodo na podobnih točkah (tj. pri X1=X2; Fo1=Fo2) brezdimenzionalne temperature številčno enake: Q1=Q2. torej, ko smo naredili en izračun v brezdimenzijski obliki, bomo dobili rezultat, ki velja za razred podobnih pojavov, ki se lahko razlikujejo po dimenzijskih parametrih a, l, d, t0 in tl.

13. Nestacionarna toplotna prevodnost za neomejeno ravno steno.

Glej vprašanje 12.

17. Enačba energije. pogoje za nedvoumnost.

Energijska enačba opisuje proces prenosa toplote v materialnem mediju. Hkrati je njena porazdelitev povezana s pretvorbo v druge oblike energije. Zakon o ohranjanju energije glede na procese njene transformacije je formuliran v obliki prvega zakona termodinamike, ki je osnova za izpeljavo energijske enačbe. Za medij, v katerem se širi toplota, se domneva, da je neprekinjen; lahko je mirujoča ali premikajoča se. Ker je primer gibljivega medija bolj splošen, za tok uporabimo izraz za prvi zakon termodinamike: (17.1) , kjer je q vhodna toplota, J/kg; h je entalpija, J/kg; w je hitrost medija v obravnavani točki, m/s; g je pospešek prostega padca; z višina, na kateri se nahaja obravnavani element medija, m; ltr je delo proti silam notranjega trenja, J/kg.

V skladu z enačbo 17.1 se vnesena toplota porabi za povečanje entalpije, kinematične energije in potencialne energije v polju gravitacije ter za opravljanje dela proti viskoznim silam..gif" width="265 height=28" height= "28"> (17.2) .

T. do. (17.3) .

Izračunajmo količino vhodne in izhodne toplote na enoto časa za srednji element v obliki pravokotnega paralelepipeda, katerega dimenzije so dovolj majhne, ​​da domnevamo linearno spremembo gostote toplotnega toka v njegovih mejah..gif" širina ="236" height="52 ">; njihova razlika je .

Če izvedemo podobno operacijo za osi 0y in 0z, dobimo razlike, v tem zaporedju: z razliko dobimo nastalo količino toplote, ki se dovaja (ali odstrani) elementu na enoto časa.

Omejimo se na primer toka z zmerno hitrostjo, takrat je količina dovedene toplote enaka spremembi entalpije. Če predpostavimo, da je osnovni paralelepiped pritrjen v prostoru in so njegove ploskve prepustne za tok, potem lahko prikazano razmerje predstavimo kot: https://pandia.ru/text/78/654/images/image114.gif" širina ="18" height="31"> – stopnja spremembe entalpije na fiksni točki v prostoru, obdanem z osnovnim paralelepipedom; znak minus je uveden, da se ujema s prenosom toplote in spremembo entalpije: posledično dotok toplote<0 должен вызывать увеличение энтальпии.

Izpeljavo energijske enačbe zaključimo z zamenjavo izrazov (17.6) in (17.10) v enačbo (17.4). ker je ta operacija formalne narave, bomo izvedli transformacije samo za os 0x: (17.11) .

S konstantnimi fizikalnimi parametri medija dobimo naslednji izraz za izvod: (17.12) . Ko smo dobili podobne izraze za projekcije na druge osi, bomo iz njih sestavili vsoto v oklepaju na desni strani enačbe (17.4). In po nekaj transformacijah dobimo energijska enačba za nestisljiv medij pri zmernih stopnjah pretoka:

(17.13) .

Leva stran enačbe označuje hitrost spremembe temperature gibljivega delca tekočine. Desna stran enačbe je vsota izvodov oblike in zato določa posledično oskrbo (ali odvzem) toplote zaradi toplotne prevodnosti.

Tako ima energetska enačba jasen fizični pomen: spremembo temperature gibajočega se posameznega delca tekočine (leva stran) določa dotok toplote v ta delček iz tekočine, ki ga obdaja, zaradi toplotne prevodnosti (desna stran).

Za stacionarno okolje konvektivni elementi https://pandia.ru/text/78/654/images/image128.gif" width="168" height="51">.gif" width="76" height="20 src= ">.

pogoje za nedvoumnost.

Diferencialne enačbe imajo neskončno število rešitev, formalno se to dejstvo odraža v prisotnosti poljubnih konstant integracije. Za rešitev specifičnega inženirskega problema je treba enačbam dodati nekaj dodatnih pogojev, povezanih z bistvom in značilnostmi tega problema.

Polja želenih funkcij - temperatura, hitrost in tlak - se nahajajo na določenem območju, za katerega je treba določiti obliko in dimenzije, in v določenem časovnem intervalu. Za izpeljavo ene same rešitve problema iz nabora možnih je treba nastaviti vrednosti iskanih funkcij: v začetnem trenutku na celotnem obravnavanem območju; kadarkoli na mejah obravnavanega območja.

I. Merjenje gostote toplotnih tokov, ki potekajo skozi ovoj stavbe. GOST 25380-82.

Toplotni tok - količina toplote, ki se prenese skozi izotermično površino na enoto časa. Toplotni tok se meri v vatih ali kcal / h (1 W \u003d 0,86 kcal / h). Toplotni tok na enoto izotermične površine imenujemo gostota toplotnega toka ali toplotna obremenitev; običajno označeno s q, merjeno v W / m2 ali kcal / (m2 × h). Gostota toplotnega toka je vektor, katerega vsaka komponenta je številčno enaka količini toplote, prenesene na enoto časa skozi enoto površine, pravokotno na smer vzete komponente.

Meritve gostote toplotnih tokov, ki prehajajo skozi ovoj stavbe, se izvajajo v skladu z GOST 25380-82 "Zgradbe in konstrukcije. Metoda za merjenje gostote toplotnih tokov, ki prehajajo skozi ovoj stavbe".

Ta standard določa enotno metodo za določanje gostote toplotnih tokov, ki potekajo skozi enoslojne in večslojne ovoje stavb stanovanjskih, javnih, industrijskih in kmetijskih zgradb in objektov med eksperimentalno študijo in v pogojih njihovega delovanja.

Gostota toplotnega toka se meri na lestvici specializirane naprave, ki vključuje pretvornik toplotnega toka, ali pa se izračuna iz rezultatov merjenja emf. na vnaprej kalibriranih pretvornikih toplotnega toka.

Shema za merjenje gostote toplotnega toka je prikazana na risbi.

1 - ograjena konstrukcija; 2 - pretvornik toplotnega toka; 3 - merilnik emf;

tv, tn - temperatura notranjega in zunanjega zraka;

τн, τв, τ"в — temperatura zunanjih in notranjih površin ograje v bližini in pod pretvornikom;

R1, R2 - toplotna upornost ovoja stavbe in pretvornik toplotnega toka;

q1, q2 sta gostota toplotnega toka pred in po pritrditvi pretvornika

II. Infrardeče sevanje. Viri. Zaščita.

Zaščita pred infrardečim sevanjem na delovnem mestu.

Vir infrardečega sevanja (IR) je vsako segreto telo, katerega temperatura določa intenzivnost in spekter oddane elektromagnetne energije. Valovna dolžina z največjo energijo toplotnega sevanja je določena s formulo:

λmax = 2,9-103 / T [µm] (1)

kjer je T absolutna temperatura sevalnega telesa, K.

Infrardeče sevanje je razdeljeno na tri področja:

kratkovalovni (X = 0,7 - 1,4 mikrona);

srednji val (k \u003d 1,4 - 3,0 mikrona):

dolgovalovna (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Električni valovi infrardečega območja imajo predvsem toplotni učinek na človeško telo. V tem primeru je treba upoštevati: intenzivnost in valovno dolžino z največjo energijo; sevana površina; trajanje izpostavljenosti na delovni dan in trajanje neprekinjene izpostavljenosti; intenzivnost fizičnega dela in zračna mobilnost na delovnem mestu; kakovost kombinezonov; individualne značilnosti delavca.

Žarki kratkovalovnega območja z valovno dolžino λ ≤ 1,4 μm imajo sposobnost, da prodrejo v tkivo človeškega telesa za nekaj centimetrov. Takšno IR sevanje zlahka prodre skozi kožo in lobanjo v možgansko tkivo in lahko prizadene možganske celice ter povzroči hude poškodbe možganov, katerih simptomi so bruhanje, omotica, razširitev kožnih žil, padec krvnega tlaka in moten krvni obtok. in dihanje, konvulzije, včasih izguba zavesti. Pri obsevanju s kratkovalovnimi infrardečimi žarki opazimo tudi zvišanje temperature pljuč, ledvic, mišic in drugih organov. V krvi, limfi, cerebrospinalni tekočini se pojavijo specifične biološko aktivne snovi, opazimo presnovne motnje, spremeni se funkcionalno stanje centralnega živčnega sistema.

Žarki srednjega valovnega območja z valovno dolžino λ = 1,4 - 3,0 mikrona se zadržijo v površinskih plasteh kože na globini 0,1 - 0,2 mm. Zato se njihov fiziološki učinek na telo kaže predvsem v zvišanju temperature kože in segrevanju telesa.

Najintenzivnejše segrevanje površine človeške kože se pojavi pri IR sevanju z λ > 3 µm. Pod njegovim vplivom se poruši delovanje srčno-žilnega in dihalnega sistema ter toplotno ravnovesje telesa, kar lahko privede do toplotnega udara.

Intenzivnost toplotnega sevanja se uravnava na podlagi subjektivnega občutka energije sevanja s strani osebe. V skladu z GOST 12.1.005-88 intenzivnost toplotne izpostavljenosti delavcev z ogrevanih površin tehnološke opreme in svetlobnih naprav ne sme presegati: 35 W / m2 z izpostavljenostjo več kot 50% telesne površine; 70 W/m2 pri izpostavljenosti 25 do 50 % telesne površine; 100 W/m2 pri obsevanju največ 25 % telesne površine. Iz odprtih virov (ogrete kovine in steklo, odprt plamen) intenzivnost toplotne izpostavljenosti ne sme presegati 140 W / m2 z izpostavljenostjo največ 25 % telesne površine in obvezno uporabo osebne zaščitne opreme, vključno z zaščito za obraz in očesu.

Standardi omejujejo tudi temperaturo ogrevanih površin opreme v delovnem prostoru, ki ne sme presegati 45 °C.

Temperatura površine opreme, znotraj katere je temperatura blizu 100 0C, ne sme presegati 35 0C.

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

Glavne vrste zaščite pred infrardečim sevanjem vključujejo:

1. časovna zaščita;

2. zaščita na daljavo;

3. zaščita, toplotna izolacija ali hlajenje vročih površin;

4. povečanje prenosa toplote človeškega telesa;

5. osebna zaščitna oprema;

6. odstranitev vira toplote.

Časovna zaščita omogoča omejevanje časa delovanja sevanja na območju sevanja. Varen čas bivanja osebe v območju delovanja IR sevanja je odvisen od njegove intenzivnosti (gostote pretoka) in je določen po tabeli 1.

Tabela 1

Čas varnega bivanja ljudi v območju IR sevanja

Varna razdalja je določena s formulo (2) glede na trajanje bivanja v delovnem območju in dovoljeno gostoto IR sevanja.

Moč IR sevanja je mogoče zmanjšati z oblikovnimi in tehnološkimi rešitvami (zamenjava načina in načina ogrevanja izdelkov ipd.), pa tudi s prevleko ogrevalnih površin s toplotnoizolacijskimi materiali.

Obstajajo tri vrste zaslonov:

neprozoren;

· pregleden;

prosojna.

V neprozornih zaslonih se energija elektromagnetnih nihanj, ki medsebojno deluje s snovjo zaslona, ​​spremeni v toploto. V tem primeru se zaslon segreje in tako kot vsako segreto telo postane vir toplotnega sevanja. Sevanje površine zaslona nasproti vira se pogojno šteje za oddano sevanje vira. Med neprozorne zaslone spadajo: kovinski, alfa (iz aluminijaste folije), porozni (penasti beton, penasto steklo, ekspandirana glina, plovec), azbest in drugi.

Pri prozornih zaslonih se sevanje širi znotraj njih po zakonih geometrijske optike, kar zagotavlja vidljivost skozi zaslon. Ti zasloni so izdelani iz različnih vrst stekla, uporabljajo se tudi filmske vodne zavese (proste in teče po steklu).

Prosojni zasloni združujejo lastnosti prozornih in neprosojnih zaslonov. Sem spadajo kovinske mreže, verižne zavese, stekleni zasloni, ojačani s kovinsko mrežo.

· toplotno odbojni;

· vpijanje toplote;

odvaja toploto.

Ta delitev je precej poljubna, saj ima vsak zaslon sposobnost odbijanja, absorbiranja in odvajanja toplote. Razporeditev zaslona eni ali drugi skupini je odvisna od tega, katera od njegovih sposobnosti je bolj izrazita.

Zasloni, ki odbijajo toploto, imajo nizko stopnjo črnine površine, zaradi česar odsevajo pomemben del sevalne energije, ki pada nanje v nasprotni smeri. Alfol, aluminijeva pločevina, pocinkano jeklo se uporabljajo kot toplotno odbojni materiali.

Zasloni, ki absorbirajo toploto, se imenujejo zasloni iz materialov z visoko toplotno odpornostjo (nizka toplotna prevodnost). Kot materiali, ki absorbirajo toploto, se uporabljajo ognjevzdržne in toplotnoizolacijske opeke, azbest in žlindra.

Kot zasloni za odvajanje toplote se najpogosteje uporabljajo vodne zavese, ki prosto padajo v obliki filma ali namakajo drugo zaslonsko površino (na primer kovinsko) ali so zaprte v posebnem ohišju iz stekla ali kovine.

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

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

q3 je gostota pretoka IR sevanja z uporabo zaščite, W/m2;

t temperatura IR sevanja brez uporabe zaščite, °C;

t3 je temperatura IR sevanja z uporabo zaščite, °С.

Pretok zraka, usmerjen neposredno v delavca, omogoča povečanje odvajanja toplote iz njegovega telesa v okolje. Izbira hitrosti pretoka zraka je odvisna od resnosti opravljenega dela in intenzivnosti infrardečega sevanja, vendar ne sme presegati 5 m / s, saj v tem primeru delavec doživlja nelagodje (na primer tinitus). Učinkovitost zračnih prh se poveča, ko se zrak, ki se pošilja na delovno mesto, ohladi ali ko vanj vmešamo fino razpršeno vodo (vodno-zračna prha).

Kot osebna zaščitna oprema se uporabljajo kombinezoni iz bombažnih in volnenih tkanin, tkanine s kovinsko prevleko (odsevajo do 90% IR sevanja). Očala, ščitniki s posebnimi očali so zasnovani za zaščito oči - svetlobni filtri rumeno-zelene ali modre barve.

Terapevtski in preventivni ukrepi zagotavljajo organizacijo racionalnega režima dela in počitka. Trajanje prekinitev pri delu in njihova pogostost sta določena z intenzivnostjo IR sevanja in resnostjo dela. Poleg rednih pregledov se izvajajo zdravstveni pregledi za preprečevanje poklicnih bolezni.

III. Uporabljeni instrumenti.

Za merjenje gostote toplotnih tokov, ki prehajajo skozi ovoj stavbe, in za preverjanje lastnosti toplotnih ščitov so naši strokovnjaki razvili naprave serije.

Področje uporabe:

Naprave serije IPP-2 se pogosto uporabljajo v gradbeništvu, znanstvenih organizacijah, v različnih energetskih objektih in v mnogih drugih panogah.

Merjenje gostote toplotnega toka, kot indikatorja toplotnoizolacijskih lastnosti različnih materialov, se izvaja z napravami serije IPP-2 na:

Testiranje ogradnih konstrukcij;

Določanje toplotnih izgub v omrežjih za ogrevanje vode;

Izvajanje laboratorijskega dela na univerzah (oddelki "Varnost življenja", "Industrijska ekologija" itd.).

Na sliki je prikazano prototipno stojalo "Določanje parametrov zraka v delovnem območju in zaščita pred toplotnimi učinki" BZhZ 3 (proizvajalec Intos + LLC).

Stojalo vsebuje vir toplotnega sevanja v obliki gospodinjskega reflektorja, pred katerim je nameščen toplotni ščit iz različnih materialov (tkanina, pločevina, komplet verig itd.). Za zaslonom na različnih razdaljah od njega znotraj modela prostora je nameščena naprava IPP-2, ki meri gostoto toplotnega toka. Nad modelom prostora je nameščena izpušna napa z ventilatorjem. Merilna naprava IPP-2 ima dodaten senzor, ki omogoča merjenje temperature zraka v prostoru. Tako stojalo BZhZ 3 omogoča kvantificiranje učinkovitosti različnih vrst toplotne zaščite in lokalnega prezračevalnega sistema.

Stojalo omogoča merjenje intenzivnosti toplotnega sevanja glede na razdaljo do vira, ugotavljanje učinkovitosti zaščitnih lastnosti zaslonov iz različnih materialov.

IV. Načelo delovanja in zasnova naprave IPP-2.

Strukturno je merilna enota naprave izdelana v plastičnem ohišju.

Načelo delovanja naprave temelji na merjenju temperaturne razlike na "pomožni steni". Velikost temperaturne razlike je sorazmerna z gostoto toplotnega toka. Temperaturna razlika se meri s pomočjo tračnega termoelementa, ki se nahaja znotraj plošče sonde, ki deluje kot "pomožna stena".

V načinu delovanja naprava izvaja ciklično meritev izbranega parametra. Izvede se prehod med načini merjenja gostote toplotnega pretoka in temperature ter prikaz napolnjenosti baterije v odstotkih 0% ... 100%. Pri preklapljanju med načini se na indikatorju prikaže ustrezen napis izbranega načina. Naprava lahko izvaja tudi periodično samodejno snemanje izmerjenih vrednosti v nehlapnem pomnilniku glede na čas. Omogočanje/onemogočanje beleženja statistike, nastavitev parametrov snemanja, branje nabranih podatkov se izvaja s programsko opremo, ki je bila dobavljena po naročilu.

Posebnosti:

• Možnost nastavitve pragov za zvočne in svetlobne alarme. Pragovi so zgornja ali spodnja meja dovoljene spremembe ustrezne vrednosti. Če je zgornja ali spodnja vrednost praga prekršena, naprava zazna ta dogodek in na indikatorju zasveti LED. Če je naprava ustrezno konfigurirana, kršitev mejnih vrednosti spremlja zvočni signal.

· Prenos izmerjenih vrednosti v računalnik na vmesniku RS 232.

Prednost naprave je možnost izmenično priključitve do 8 različnih sond toplotnega toka na napravo. Vsaka sonda (senzor) ima svoj individualni kalibracijski faktor (faktor pretvorbe Kq), ki kaže, za koliko se napetost iz senzorja spremeni glede na toplotni tok. Ta koeficient uporablja instrument za konstruiranje kalibracijske karakteristike sonde, ki določa trenutno izmerjeno vrednost toplotnega toka.

Modifikacije sond za merjenje gostote toplotnega toka:

Sonde toplotnega toka so zasnovane za merjenje površinske gostote toplotnega toka po GOST 25380-92.

Videz sond toplotnega toka

1. PTP-ХХХП tlačna sonda toplotnega toka z vzmetjo je na voljo v naslednjih modifikacijah (odvisno od obsega merjenja gostote toplotnega toka):

— PTP-2.0P: od 10 do 2000 W/m2;

— PTP-9.9P: od 10 do 9999 W/m2.

2. Sonda toplotnega toka v obliki "kovanca" na fleksibilnem kablu PTP-2.0.

Območje merjenja gostote toplotnega toka: od 10 do 2000 W/m2.

Spremembe temperaturne sonde:

Videz temperaturnih sond

1. Potopni termoelementi TPP-A-D-L na osnovi termistorja Pt1000 (uporovni termoelementi) in termoelementi ТХА-А-D-L na osnovi XА termoelementov (električni termoelementi) so zasnovani za merjenje temperature različnih tekočih in plinastih medijev, kot tudi plinastih medijev.

Območje merjenja temperature:

- za GZS-A-D-L: od -50 do +150 °С;

- za ТХА-А-D-L: od -40 do +450 °С.

dimenzije:

- D (premer): 4, 6 ali 8 mm;

- L (dolžina): od 200 do 1000 mm.

2. Termočlen ТХА-А-D1/D2-LП na osnovi XА termočlen (električni termočlen) je zasnovan za merjenje temperature ravne površine.

dimenzije:

- D1 (premer "kovinskega zatiča"): 3 mm;

- D2 (premer osnove - "patch"): 8 mm;

- L (dolžina "kovinskega zatiča"): 150 mm.

3. Termoelement ТХА-А-D-LC na osnovi termoelementa ХА (električni termočlen) je zasnovan za merjenje temperature valjastih površin.

Temperaturno območje merjenja: od -40 do +450 °C.

dimenzije:

- D (premer) - 4 mm;

- L (dolžina "kovinskega zatiča"): 180 mm;

- širina traku - 6 mm.

Dobavni komplet naprave za merjenje gostote toplotne obremenitve medija vključuje:

2. Sonda za merjenje gostote toplotnega toka.*

3. Temperaturna sonda.*

4. Programska oprema.**

5. Kabel za povezavo z osebnim računalnikom. **

6. Potrdilo o kalibraciji.

7. Uporabniški priročnik in potni list za napravo IPP-2.

8. Potni list za termoelektrične pretvornike (temperaturne sonde).

9. Potni list za sondo gostote toplotnega toka.

10. Omrežni adapter.

* - Merilna območja in načrt sonde se določijo v fazi naročila

** - Pozicije se dostavljajo po posebnem naročilu.

V. Priprava naprave za delovanje in opravljanje meritev.

Priprava naprave za delo.

Odstranite napravo iz embalaže. Če napravo prinesete v topel prostor iz hladnega, je treba napravo 2 uri pustiti, da se segreje na sobno temperaturo. Popolnoma napolnite baterijo v štirih urah. Sondo postavite na mesto, kjer se bodo izvajale meritve. Priključite sondo na instrument. Če nameravate napravo uporabljati v kombinaciji z osebnim računalnikom, je potrebno napravo s povezovalnim kablom priključiti na prosta vrata COM računalnika. Priključite omrežni adapter na napravo in namestite programsko opremo v skladu z opisom. Napravo vklopite s kratkim pritiskom na gumb. Po potrebi prilagodite napravo v skladu z odstavkom 2.4.6. Navodila za uporabo. Pri delu z osebnim računalnikom nastavite omrežni naslov in menjalni tečaj naprave v skladu z odstavkom 2.4.8. Navodila za uporabo. Začnite meriti.

Spodaj je diagram preklopa v način "Delo".

Priprava in izvedba meritev pri toplotnih testiranjih ovojov stavbe.

1. Merjenje gostote toplotnega toka se praviloma izvaja z notranje strani ogradnih konstrukcij stavb in objektov.

Dovoljeno je meriti gostoto toplotnih tokov z zunanje strani ograjenih konstrukcij, če jih ni mogoče izmeriti od znotraj (agresivno okolje, nihanja parametrov zraka), pod pogojem, da se vzdržuje stabilna temperatura na površini. Nadzor pogojev prenosa toplote se izvaja s temperaturno sondo in sredstvom za merjenje gostote toplotnega toka: pri merjenju 10 minut. njihovi odčitki morajo biti znotraj merilne napake instrumentov.

2. Površine se izberejo specifične ali značilne za celoten testiran ovoj stavbe, odvisno od potrebe po meritvi lokalne ali povprečne gostote toplotnega toka.

Območja, izbrana na ograjeni konstrukciji za meritve, morajo imeti površinsko plast iz enakega materiala, enako obdelavo in stanje površine, imeti enake pogoje za prenos sevalne toplote in ne smejo biti v neposredni bližini elementov, ki lahko spremenijo smer in vrednost. toplotnih tokov.

3. Površine ogradnih konstrukcij, na katere je nameščen pretvornik toplotnega toka, se očistijo, dokler ni odpravljena hrapavost, vidna in otipljiva na dotik.

4. Pretvornik je po celotni površini tesno pritisnjen na ogradno konstrukcijo in pritrjen v tem položaju, kar zagotavlja stalen stik pretvornika toplotnega toka s površino preučevanih območij med vsemi nadaljnjimi meritvami.

Pri montaži pretvornika med njim in ogradno konstrukcijo ni dovoljeno nastajanje zračnih rež. Da bi jih izključili, se na površino meritev nanese tanek sloj tehničnega vazelina, ki prekrije površinske nepravilnosti.

Pretvornik je mogoče pritrditi vzdolž njegove stranske površine z raztopino gradbenega mavca, tehničnega vazelina, plastelina, palice z vzmetjo in drugimi sredstvi, ki izključujejo izkrivljanje toplotnega toka v merilnem območju.

5. Med obratovalnimi meritvami gostote toplotnega toka je ohlapna površina pretvornika zlepljena s plastjo materiala ali prebarvana z barvo z enako ali podobno stopnjo emisivnosti z razliko 0,1 kot material površine. plast ograje.

6. Naprava za odčitavanje se nahaja na razdalji 5-8 m od mesta merjenja ali v sosednjem prostoru, da se izključi vpliv opazovalca na vrednost toplotnega toka.

7. Pri uporabi naprav za merjenje emf, ki imajo omejitve glede temperature okolice, jih postavimo v prostor s temperaturo zraka, ki je sprejemljiva za delovanje teh naprav, nanje pa se s podaljškimi poveže pretvornik toplotnega toka.

8. Oprema po zahtevku 7 je pripravljena za delovanje v skladu z navodili za uporabo ustrezne naprave, vključno z upoštevanjem potrebnega časa izpostavljenosti naprave za vzpostavitev novega temperaturnega režima v njej.

Priprava in opravljanje meritev

(med laboratorijskim delom na primeru laboratorijskega dela "Raziskave sredstev za zaščito pred infrardečim sevanjem").

Priključite IR vir v vtičnico. Vklopite vir IR sevanja (zgornji del) in merilnik gostote toplotnega pretoka IPP-2.

Namestite glavo merilnika gostote toplotnega pretoka na razdalji 100 mm od vira IR sevanja in določite gostoto toplotnega pretoka (povprečna vrednost treh do štirih meritev).

Ročno premaknite stojalo vzdolž ravnila, pri čemer nastavite merilno glavo na razdaljah od vira sevanja, navedenih v obliki tabele 1, in ponovite meritve. Merilne podatke vnesite v obliki tabele 1.

Sestavite graf odvisnosti gostote pretoka IR od razdalje.

Ponovite meritve v skladu z odstavki. 1 — 3 z različnimi Podatki meritev vnesti v obliki tabele 1. Za vsak zaslon zgradite grafe odvisnosti gostote pretoka IR sevanja od razdalje.

Obrazec tabele 1

Ocenite učinkovitost zaščitnega delovanja zaslonov po formuli (3).

Namestite zaščitni zaslon (po navodilih učitelja), nanj položite široko krtačo sesalnika. Sesalnik vklopite v načinu dovoda zraka, ki simulira napravo za izpušno prezračevanje, in po 2-3 minutah (po vzpostavitvi toplotnega režima zaslona) določite intenzivnost toplotnega sevanja na enakih razdaljah kot v odstavku 3. Ocenite učinkovitost kombinirane toplotne zaščite po formuli (3).

Odvisnost intenzivnosti toplotnega sevanja od razdalje za dani zaslon v načinu izpušnega prezračevanja je treba narisati na splošnem grafu (glej točko 5).

Učinkovitost zaščite določite z merjenjem temperature za dani zaslon z in brez izpušnega prezračevanja s formulo (4).

Sestavite grafe učinkovitosti zaščite izpušnega prezračevanja in brez njega.

Preklopite sesalnik v način puhanja in ga vklopite. Z usmerjanjem toka zraka na površino danega zaščitnega zaslona (način prhanja) ponovite meritve v skladu z odstavki. 7 - 10. Primerjajte rezultate meritev odstavkov. 7-10.

Cev sesalnika pritrdite na eno od stojal in vklopite sesalnik v načinu "puhalo", tako da usmerite tok zraka skoraj pravokotno na toplotni tok (rahlo proti) - imitacija zračne zavese. Z merilnikom IPP-2 izmerite temperaturo infrardečega sevanja brez in z "puhalcem".

Po formuli (4) zgradimo grafe učinkovitosti zaščite »puhalnika«.

VI. Rezultati meritev in njihova interpretacija

(na primeru laboratorijskega dela na temo "Raziskave zaščitnih sredstev pred infrardečim sevanjem" na eni od tehničnih univerz v Moskvi).

Tabela. Elektrokamin EXP-1,0/220. Stojalo za namestitev zamenljivih zaslonov. Stojalo za namestitev merilne glave. Merilnik gostote toplotnega pretoka IPP-2M. Ravnalo. Sesalnik Typhoon-1200.

Intenzivnost (gostota pretoka) IR sevanja q se določi s formulo:

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

kjer je S površina sevalne površine, m2;

T je temperatura sevalne površine, K;

r je oddaljenost od vira sevanja, m.

Ena najpogostejših vrst zaščite pred IR sevanjem je zaščita oddajnih površin.

Obstajajo tri vrste zaslonov:

neprozoren;

· pregleden;

prosojna.

Po načelu delovanja so zasloni razdeljeni na:

· toplotno odbojni;

· vpijanje toplote;

odvaja toploto.

Tabela 1

Učinkovitost zaščite pred toplotnim sevanjem s pomočjo zaslonov E določajo formule:

E \u003d (q - q3) / q

kjer je q gostota pretoka IR sevanja brez zaščite, W/m2;

q3 je gostota toka IR sevanja z uporabo zaščite, W/m2.

Vrste zaščitnih zaslonov (prozornih):

1. Zaslon mešan - verižna pošta.

E-pošta = (1550 - 560) / 1550 = 0,63

2. Kovinski zaslon s počrneno površino.

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

3. Aluminijasti zaslon, ki odbija toploto.

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

Narišemo odvisnost gostote IR pretoka od razdalje za vsak zaslon.

Kot lahko vidimo, se učinkovitost zaščitnega delovanja zaslonov razlikuje:

1. Minimalni zaščitni učinek mešanega zaslona - verižna pošta - 0,63;

2. Aluminijasti zaslon s počrneno površino - 0,86;

3. Aluminijasti zaslon, ki odbija toploto, ima največji zaščitni učinek - 0,99.

Pri ocenjevanju toplotne učinkovitosti ovojov in konstrukcij stavb ter ugotavljanju dejanske porabe toplote preko zunanjih ovojov stavb se uporabljajo naslednji glavni regulativni dokumenti:

· GOST 25380-82. Metoda za merjenje gostote toplotnih tokov, ki prehajajo skozi ovoje stavbe.

Pri ocenjevanju toplotne učinkovitosti različnih zaščitnih sredstev pred infrardečim sevanjem se uporabljajo naslednji glavni regulativni dokumenti:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Zrak na delovnem območju. Splošne sanitarne in higienske zahteve.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Sredstva za zaščito pred infrardečim sevanjem. Razvrstitev. Splošne tehnične zahteve.

· GOST 12.4.123-83 "Sistem standardov varnosti dela. Sredstva za kolektivno zaščito pred infrardečim sevanjem. Splošne tehnične zahteve".

GOST 25380-82

Skupina G19

DRŽAVNI STANDARD ZVEZE SSR

ZGRADBE IN KONSTRUKCIJE

Metoda za merjenje gostote toplotnih tokov,

ki poteka skozi ovoj stavbe

Zgradbe in strukture.

Metoda merjenja gostote toplotnih tokov

prehod skozi ograjene strukture

Datum uvedbe 1983 - 01-01

ODOBREN IN Uveden z Resolucijo št. 182 Državnega odbora ZSSR za gradbene zadeve z dne 14. julija 1982

REPUBLIKACIJA. junija 1987

Ta standard določa enotno metodo za določanje gostote toplotnih tokov, ki potekajo skozi enoslojne in večslojne ovoje stavb stanovanjskih, javnih, industrijskih in kmetijskih zgradb in objektov med eksperimentalno študijo in v pogojih njihovega delovanja.

Meritve gostote toplotnega toka se izvajajo pri temperaturi okolice od 243 do 323 K (od minus 30 do plus 50°C) in relativni zračni vlagi do 85 %.

Meritve gostote toplotnih tokov omogočajo kvantificiranje toplotne učinkovitosti ogradnih konstrukcij stavb in objektov ter ugotavljanje dejanske porabe toplote preko zunanjih ogradnih konstrukcij.

Standard ne velja za prosojne ograjene strukture.

1. Splošne določbe

1.1. Metoda merjenja gostote toplotnega toka temelji na merjenju temperaturne razlike na »pomožni steni« (plošči), nameščeni na ovoju stavbe. Ta temperaturna razlika, ki je sorazmerna z njegovo gostoto v smeri toplotnega toka, se pretvori v emf. baterije termoelementov, ki se nahajajo v "pomožni steni" vzporedno s toplotnim tokom in so povezane zaporedno glede na ustvarjen signal. "Pomožna stena" in termoelement tvorita pretvornik toplotnega toka

1.2. Gostota toplotnega toka se meri na lestvici specializirane naprave, ki vključuje pretvornik toplotnega toka, ali pa se izračuna iz rezultatov merjenja emf. na vnaprej kalibriranih pretvornikih toplotnega toka.

Shema za merjenje gostote toplotnega toka je prikazana na risbi.

Shema za merjenje gostote toplotnega toka

1 - ograjena konstrukcija; 2 - pretvornik toplotnega toka; 3 - merilnik emf;

Temperatura notranjega in zunanjega zraka; , , - zunanja temperatura,

notranje površine ohišja v bližini in pod pretvornikom;

Toplotna odpornost ovoja stavbe in pretvornik toplotnega toka;

Gostota toplotnega pretoka pred in po pritrditvi pretvornika.

2. Strojna oprema

2.1. Za merjenje gostote toplotnih tokov se uporablja naprava ITP-11 (dovoljena je uporaba prejšnjega modela naprave ITP-7) v skladu s specifikacijami.

Tehnične značilnosti naprave ITP-11 so navedene v referenci Dodatek 1.

2.2. Med toplotnim testiranjem ogradnih konstrukcij je dovoljeno meriti gostoto toplotnih tokov z uporabo ločeno izdelanih in kalibriranih pretvornikov toplotnega toka s toplotno upornostjo do 0,025-0,06 (sq.m) / W in naprav, ki merijo emf, ki ga ustvarijo pretvorniki. .

Dovoljena je uporaba pretvornika, ki se uporablja v namestitvi za določanje toplotne prevodnosti v skladu z GOST 7076-78.

2.3. Pretvorniki toplotnega toka v skladu z oddelkom 2.2 morajo izpolnjevati naslednje osnovne zahteve:

materiali za "pomožno steno" (plošče) morajo ohraniti svoje fizikalne in mehanske lastnosti pri temperaturi okolice od 243 do 323 K (od minus 30 do plus 50 °C);

materialov ne smemo zmočiti in navlažiti z vodo v tekoči in parni fazi;

razmerje med premerom pretvornika in njegovo debelino mora biti najmanj 10;

pretvorniki morajo imeti zaščitno območje okoli baterije termoelementa, katerega linearna velikost mora biti najmanj 30 % polmera ali polovica linearne velikosti pretvornika;

vsak izdelan pretvornik toplotnega toka mora biti kalibriran v organizacijah, ki so na predpisan način pridobile pravico do proizvodnje teh pretvornikov;

v zgornjih okoljskih pogojih je treba kalibracijske značilnosti pretvornika vzdrževati vsaj eno leto.

2.4. Umerjanje pretvornikov v skladu s točko 2.2 je dovoljeno izvajati na napravi za določanje toplotne prevodnosti v skladu z GOST 7076-78, v kateri se gostota toplotnega toka izračuna iz rezultatov merjenja temperaturne razlike na referenčnih vzorcih certificiranih materialov. v skladu z GOST 8.140-82 in nameščen namesto testiranih vzorcev. Metoda kalibracije za pretvornik toplotnega toka je podana v priporočenem dodatku 2.

2.5. Pretvorniki se preverjajo najmanj enkrat letno, kot je navedeno v odstavkih. 2.3, 2.4.

2.6. Za merjenje emf. pretvornik toplotnega toka, dovoljena je uporaba prenosnega potenciometra PP-63 po GOST 9245-79, digitalnih voltampermetrov V7-21, F30 ali drugih merilnikov emf, pri katerih je izračunana napaka v območju izmerjene emf. pretvornika toplotnega toka ne presega 1 %, vhodni upor pa je vsaj 10-krat večji od notranjega upora pretvornika.

Pri toplotnem testiranju ovojov stavb z uporabo ločenih pretvornikov je zaželeno uporabljati avtomatske sisteme in naprave za snemanje.

3.Priprava na merjenje

3.1. Merjenje gostote toplotnega toka se praviloma izvaja z notranje strani ogradnih konstrukcij stavb in objektov.

Dovoljeno je meriti gostoto toplotnih tokov z zunanje strani ograjenih konstrukcij, če jih ni mogoče izmeriti od znotraj (agresivno okolje, nihanja parametrov zraka), pod pogojem, da se vzdržuje stabilna temperatura na površini. Nadzor pogojev prenosa toplote se izvaja s temperaturno sondo in sredstvi za merjenje gostote toplotnega toka: pri merjenju 10 minut morajo biti njihovi odčitki znotraj merilne napake instrumentov.

3.2. Površine so izbrane specifične ali značilne za celoten testiran ovoj stavbe, odvisno od potrebe po meritvi lokalne ali povprečne gostote toplotnega toka.

Območja, izbrana na ograjeni konstrukciji za meritve, morajo imeti površinsko plast iz enakega materiala, enako obdelavo in stanje površine, imeti enake pogoje za prenos sevalne toplote in ne smejo biti v neposredni bližini elementov, ki lahko spremenijo smer in vrednost. toplotnih tokov.

3.3. Površine ogradnih konstrukcij, na katere je nameščen pretvornik toplotnega toka, se čistijo, dokler niso odpravljene vidne in oprijemljive hrapavosti.

3.4. Pretvornik je po celotni površini tesno pritisnjen na ogradno konstrukcijo in pritrjen v tem položaju, kar zagotavlja stalen stik pretvornika toplotnega toka s površino preučevanih območij med vsemi nadaljnjimi meritvami.

Pri montaži pretvornika med njim in ogradno konstrukcijo ni dovoljeno nastajanje zračnih rež. Da bi jih izključili, se na površino meritev nanese tanek sloj tehničnega vazelina, ki prekrije površinske nepravilnosti.

Pretvornik je mogoče pritrditi vzdolž njegove stranske površine z raztopino gradbenega mavca, tehničnega vazelina, plastelina, palice z vzmetjo in drugimi sredstvi, ki izključujejo izkrivljanje toplotnega toka v merilnem območju.

3.5. Med obratovalnimi meritvami gostote toplotnega toka je ohlapna površina pretvornika zlepljena s plastjo materiala ali prebarvana z barvo z enako ali podobno stopnjo emisivnosti z razliko 0,1 kot pri materialu površinske plasti pretvornika. ogradna konstrukcija.

3.6. Naprava za odčitavanje se nahaja na razdalji 5-8 m od merilnega mesta ali v sosednjem prostoru, da se prepreči vpliv opazovalca na vrednost toplotnega toka.

3.7. Pri uporabi naprav za merjenje emf, ki imajo omejitve glede temperature okolja, jih postavimo v prostor s temperaturo zraka, ki je sprejemljiva za delovanje teh naprav, nanje pa je povezan pretvornik toplotnega toka s podaljškimi.

Pri merjenju z napravo ITP-1 se pretvornik toplotnega toka in merilna naprava nahajata v istem prostoru, ne glede na temperaturo zraka v prostoru.

3.8. Oprema po oddelku 3.7 je pripravljena za delovanje v skladu z navodili za uporabo ustrezne naprave, vključno z upoštevanjem potrebnega časa izpostavljenosti naprave za vzpostavitev novega temperaturnega režima v njej.

4. Merjenje

4.1. Merjenje gostote toplotnega toka se izvede:

pri uporabi naprave ITP-11 - po obnovitvi pogojev prenosa toplote v prostoru v bližini kontrolnih odsekov ogradnih konstrukcij, popačenih med pripravljalnimi operacijami, in po obnovitvi neposredno na preskusnem mestu prejšnjega režima prenosa toplote, ki je bil moten ko je bil pretvornik pritrjen;

med toplotnimi preskusi z uporabo pretvornikov toplotnega toka v skladu s točko 2.2 - po nastopu novega ustaljenega stanja prenosa toplote pod pretvornikom.

Po izvedbi pripravljalnih operacij v skladu z odstavki. 3.2-3.5 pri uporabi naprave ITP-11 se način prenosa toplote na merilnem mestu obnovi približno po 5 - 10 minutah, pri uporabi pretvornikov toplotnega toka v skladu s točko 2.2 - po 2-6 urah.

Kazalec zaključka prehodnega načina prenosa toplote in možnosti merjenja gostote toplotnega toka lahko štejemo za ponovljivost rezultatov merjenja gostote toplotnega toka v okviru ugotovljene merilne napake.

4.2. Pri merjenju toplotnega toka v ovoju stavbe s toplotno upornostjo manj kot 0,6 (m2)/W se temperatura njene površine hkrati meri s termočleni na razdalji 100 mm od pretvornika, pod njim in temperaturo notranjega in zunanjega zraka na razdalji 100 mm od stene.

5. Obdelava rezultatov

5.1. Pri uporabi naprav ITP-11 se vrednost gostote toplotnega toka (W / sq.m) pridobi neposredno iz lestvice naprave.

5.2. Pri uporabi ločenih pretvornikov in milivoltmetrov za merjenje emf. Gostota toplotnega toka, ki poteka skozi pretvornik, , W/m2, se izračuna po formuli

(1)

5.3. Določanje kalibracijskega koeficienta pretvornika ob upoštevanju preskusne temperature se izvede v skladu s priporočenim Dodatkom 2.

5.4. Vrednost gostote toplotnega toka, W / m2, izmerjena v skladu s točko 4.3, se izračuna po formuli

(2)

5.5. Rezultati meritev se zabeležijo v obliki, podani v priporočenem dodatku 3.

5.6. Rezultat določanja gostote toplotnega toka se vzame kot aritmetična sredina rezultatov petih meritev na enem mestu pretvornika na ovoju stavbe.

Dodatek 1

Referenca

Tehnične značilnosti naprave ITP-11

Naprava ITP-11 je kombinacija pretvornika toplotnega toka v električni enosmerni signal z merilno napravo, katere lestvica je graduirana v enotah gostote toplotnega toka.

1. Meje merjenja gostote toplotnega toka: 0-50; 0-250 W/m2

2. Cenovna delitev merilne lestvice instrumenta: 1; 5 W/m2

3. Glavna napaka naprave v odstotkih pri temperaturi zraka 20 °C.

4. Dodatna napaka zaradi spremembe temperature zraka, ki obdaja merilno napravo, ne presega 1 % za vsakih 10 K (°C) temperaturne spremembe v območju od 273 do 323 K (od 0 do 50°C).

Dodatna napaka zaradi temperaturne spremembe pretvornika toplotnega toka ne presega 0,83 % na 10 K (°C) spremembe temperature v območju od 273 do 243 K (od 0 do minus 30 °C).

5. Toplotna odpornost pretvornika toplotnega toka - ne več kot 3·10 (kv/m·K)/W.

6. Čas za ugotavljanje indikacij ni daljši od 3,5 minute.

7. Skupne dimenzije ohišja - 290x175x100 mm.

8. Skupne mere pretvornika toplotnega toka: premer 27 mm, debelina 1,85 mm.

9. Skupne mere merilne naprave - 215x115x90 mm.

10 Dolžina priključne električne žice - 7 m.

11. Teža naprave brez ohišja - ne več kot 2,5 kg.

12. Napajanje - 3 elementi "316".

Priloga 2

Metoda kalibracije pretvornika toplotnega toka

Proizvedeni pretvornik toplotnega toka je podvržen kalibraciji na napravi za določanje toplotne prevodnosti gradbenih materialov po GOST 7076-78, v kateri sta namesto preskusnega vzorca nameščena kalibriran pretvornik in vzorec referenčnega materiala po GOST 8.140-82. .

Pri kalibraciji mora biti prostor med temperaturno regulacijsko ploščo inštalacije in referenčnim vzorcem zunaj pretvornika napolnjen z materialom, podobnim po termofizikalnih lastnostih materialu pretvornika, da se zagotovi enodimenzionalnost toplotnega toka, ki poteka skozi v delovnem delu instalacije. Merjenje E.m.f na pretvorniku in referenčnem vzorcu se izvede z eno od naprav, navedenih v oddelku 2.6 tega standarda.

Umeritveni koeficient pretvornika W/(m2 mV) pri dani povprečni temperaturi poskusa se določi iz rezultatov meritev gostote toplotnega toka in emf. glede na naslednjo razmerje

Gostota toplotnega toka se izračuna iz rezultatov merjenja temperaturne razlike na referenčnem vzorcu po formuli

Pri kalibraciji pretvornika je priporočljivo izbrati povprečno temperaturo v poskusih v območju od 243 do 323 K (od minus 30 do plus 50 °C) in jo vzdrževati z odstopanjem največ ±2 K (°C) .

Rezultat določanja koeficienta pretvornika se vzame kot aritmetična sredina vrednosti, izračunanih iz rezultatov meritev najmanj 10 poskusov. Število pomembnih števk v vrednosti kalibracijskega faktorja pretvornika se vzame v skladu z merilno napako.

Temperaturni koeficient pretvornika, K (), najdemo iz rezultatov meritev emf. pri kalibracijskih poskusih pri različnih povprečnih temperaturah pretvornika glede na razmerje

,

Razlika med povprečnimi temperaturami in mora biti najmanj 40 K (°C).

Rezultat določanja temperaturnega koeficienta pretvornika se vzame kot srednja aritmetična vrednost gostote, izračunana iz rezultatov najmanj 10 poskusov z različno povprečno temperaturo pretvornika.

Vrednost kalibracijskega koeficienta pretvornika toplotnega toka pri preskusni temperaturi, W / (sq.m mV), najdemo po naslednji formuli

,