Това, което се оценява от индикатора, е повърхностната плътност на топлинния поток. топлинен поток

Нарича се количеството топлина, преминаващо през дадена повърхност за единица време топлинен поток Q, W .

Количеството топлина на единица площ за единица време се нарича плътност на топлинния потокили специфичен топлинен поток и характеризира интензивността на топлопреминаването.

Плътност на топлинния поток q, е насочена по нормалата към изотермичната повърхност в посока, противоположна на температурния градиент, т.е. в посока на понижаване на температурата.

Ако е известно разпределението qна повърхността Ф, след това общото количество топлина Вτ премина през тази повърхност за времето τ , може да се намери според уравнението:

и топлинния поток:

Ако стойността qе постоянна върху разглежданата повърхност, тогава:

Закон на Фурие

Този законзадава количеството топлинен поток при предаване на топлина чрез топлопроводимост. Френският учен Дж. Б. Фуриепрез 1807 г. той установява, че плътността на топлинния поток през изотермична повърхност е пропорционална на температурния градиент:

Знакът минус в (9.6) показва, че топлинният поток е насочен в посока, обратна на температурния градиент (виж фиг. 9.1.).

Плътност на топлинния поток в произволна посока лпредставлява проекцията върху тази посока на топлинния поток в посока на нормалата:

Коефициент на топлопроводимост

Коефициент λ , W/(m·K), в уравнението на закона на Фурие е числено равно на плътността на топлинния поток, когато температурата спадне с един Келвин (градус) на единица дължина. Коефициентът на топлопроводимост на различните вещества зависи от техните физични свойства. За определено тяло стойността на коефициента на топлопроводимост зависи от структурата на тялото, неговото обемно тегло, влажност, химичен състав, налягане, температура. В техническите изчисления стойността λ взети от референтни таблици и е необходимо да се гарантира, че условията, за които е дадена стойността на коефициента на топлопроводимост в таблицата, съответстват на условията на изчисления проблем.

Коефициентът на топлопроводимост зависи особено силно от температурата. За повечето материали, както показва опитът, тази зависимост може да се изрази с линейна формула:

където λ o - коефициент на топлопроводимост при 0 °C;

β - температурен коефициент.

Коефициент на топлопроводимост на газовете, и по-специално парите силно зависи от налягането. Числената стойност на коефициента на топлопроводимост за различни вещества варира в много широк диапазон - от 425 W / (m K) за среброто, до стойности от порядъка на 0,01 W / (m K) за газове. Това се обяснява с факта, че механизмът на пренос на топлина чрез топлопроводимост в различни физически среди е различен.

Металите имат най-висока стойност на топлопроводимост. Топлопроводимостта на металите намалява с повишаване на температурата и намалява рязко в присъствието на примеси и легиращи елементи. И така, топлопроводимостта на чистата мед е 390 W / (m K), а на медта със следи от арсен е 140 W / (m K). Топлопроводимостта на чистото желязо е 70 W / (m K), стоманата с 0,5% въглерод - 50 W / (m K), легираната стомана с 18% хром и 9% никел - само 16 W / (m K).

Зависимостта на топлопроводимостта на някои метали от температурата е показана на фиг. 9.2.

Газовете имат ниска топлопроводимост (от порядъка на 0,01...1 W/(m K)), която нараства силно с повишаване на температурата.

Топлопроводимостта на течностите се влошава с повишаване на температурата. Изключението е водата и глицерол. Като цяло коефициентът на топлопроводимост на капките течности (вода, масло, глицерин) е по-висок от този на газовете, но по-нисък от този на твърдите вещества и варира от 0,1 до 0,7 W/(m K).

Ориз. 9.2. Ефектът на температурата върху топлопроводимостта на металите

1 Основни понятия и дефиниции - температурно поле, градиент, топлинен поток, плътност на топлинния поток (q, Q), закон на Фурие.

температурно поле– набор от температурни стойности във всички точки от изследваното пространство за всеки момент от време..gif" width="131" height="32 src=">

Нарича се количеството топлина, W, преминаващо за единица време през изотермична повърхност с площ F топлинен потоки се определя от израза: https://pandia.ru/text/78/654/images/image004_12.gif" width="15" height="32">, W/m2, се нарича плътност на топлинния поток: .

Връзката между количеството топлина dQ, J, което за времето dt преминава през елементарната площ dF, разположена върху изотермична повърхност, и температурния градиент dt/dn се установява от закона на Фурие: .

2. Уравнение на топлопроводимост, условия на уникалност.

Диференциалното уравнение за топлопроводимост се извлича със следните допускания:

Тялото е хомогенно и изотропно;

Физическите параметри са постоянни;

Деформацията на разглеждания обем, свързана с промяна на температурата, е много малка в сравнение със самия обем;

Вътрешни източници на топлина в тялото, които в общия случай могат да бъдат дадени като , са разпределени равномерно.

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

Диференциалното уравнение на топлопроводимостта установява връзка между времевите и пространствените промени в температурата във всяка точка на тялото, където протича процесът на топлопроводимост.

Ако вземем константата на топлофизичните характеристики, която беше приета при извеждането на уравнението, тогава дифурът приема формата: https://pandia.ru/text/78/654/images/image011_4.gif" width="51" height=" 44"> - коефициент на топлопроводимост.

и , където е операторът на Лаплас в декартовата координатна система.

Тогава .

Условията за уникалност или граничните условия включват:

геометрични термини,

3. Топлопроводимост в стената (гранични условия от 1-ви вид).

Топлопроводимост на еднослойна стена.

Да разгледаме хомогенна плоска стена с дебелина d. По външните повърхности на стената се поддържат постоянни във времето температури tc1 и tc2. Топлопроводимостта на материала на стената е постоянна и е равна на l.

Освен това в стационарен режим температурата се променя само в посока, перпендикулярна на равнината на стека (ос 0x): ..gif" width="129" height="47">

Нека определим плътността на топлинния поток през плоска стена. В съответствие със закона на Фурие, като се има предвид равенството (*), можем да запишем: .

Следователно (**).

Температурната разлика в уравнението (**) се нарича температурна разлика. От това уравнение може да се види, че плътността на топлинния поток q варира право пропорционално на топлопроводимостта l и температурната разлика Dt и обратно пропорционално на дебелината на стената d.

Съотношението се нарича топлопроводимост на стената, а реципрочната му е https://pandia.ru/text/78/654/images/image023_1.gif" width="213" height="25">.

Топлопроводимостта l трябва да се вземе при средната температура на стената.

Топлопроводимост на многослойна стена.

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

За да се сравнят топлопроводимите свойства на многослойна плоска стена със свойствата на хомогенните материали, се въвежда концепцията еквивалентна топлопроводимост.Това е топлопроводимостта на еднослойна стена, чиято дебелина е равна на дебелината на разглежданата многослойна стена, т.е.gif" width="331" height="52">

Следователно имаме:

4. Пренос на топлина през плоска стена (гранични условия от 3-ти вид).

Преносът на топлина от една движеща се среда (течност или газ) към друга през твърда стена с всякаква форма, която ги разделя, се нарича топлопренос. Характеристиките на процеса по границите на стената по време на пренос на топлина се характеризират с гранични условия от трети вид, които се задават от стойностите на температурата на течността от едната и другата страна на стената, както и от съответните стойности на коефициентите на топлопреминаване.

Да разгледаме стационарен процес на пренос на топлина през безкрайна хомогенна плоска стена с дебелина d. Дадени са топлопроводимост на стената l, температури на околната среда tl1 и tl2, коефициенти на топлопреминаване a1 и a2. Необходимо е да се намери топлинния поток от горещата течност към студената и температурите по повърхностите на стената tc1 и tc2. Плътността на топлинния поток от горещата среда към стената се определя от уравнението: . Същият топлинен поток се пренася чрез топлопроводимост през твърда стена: и от втората повърхност на стената към студената среда: DIV_ADBLOCK119">

След това https://pandia.ru/text/78/654/images/image035_0.gif" width="128" height="75 src="> - коефициент на топлопреминаване,числовата стойност k изразява количеството топлина, преминаващо през единицата на повърхността на стената за единица време pr температурната разлика между горещата и студената среда е 1K и има същата мерна единица като коефициента на топлопреминаване, J / (s * m2K) или W / (m2K).

Реципрочната стойност на коефициента на топлопреминаване се нарича термична устойчивост на топлопреминаване:.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image038_0.gif" width="37" height="25"> термична устойчивост на топлопроводимост.

За сандвич стена .

Плътност на топлинния поток през многослойна стена: .

Топлинният поток Q, W, преминаващ през плоска стена с повърхност F, е равен на: .

Температурата на границата на всеки два слоя при гранични условия от трети вид може да се определи чрез уравнението . Можете също да определите температурата графично.

5. Топлопроводимост в цилиндрична стена (гранични условия от 1-ви вид).

Нека разгледаме стационарен процес на топлопроводимост през хомогенна цилиндрична стена (тръба) с дължина l с вътрешен радиус r1 и външен радиус r2. Топлопроводимостта на материала на стената l е постоянна стойност. На повърхността на стената се задават постоянни температури tc1 и tc2.

В случая (l>>r) изотермичните повърхности ще бъдат цилиндрични, а температурното поле ще бъде едномерно. Тоест, t=f(r), където r е текущата координата на цилиндричната система, r1£r£r2..gif" width="113" height="48">.

Въвеждането на нова променлива ни позволява да приведем уравнението до вида: https://pandia.ru/text/78/654/images/image047.gif" width="107" height="25">, имаме :

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

Заместване на стойностите на C1 и C2 в уравнението , получаваме:

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

Този израз е уравнението на логаритмична крива. Следователно, вътре в хомогенна цилиндрична стена при постоянна стойност на топлопроводимостта, температурата се променя по логаритмичен закон.

За да намерите количеството топлина, преминаващо през цилиндрична повърхност на стената F за единица време, можете да използвате закона на Фурие:

Заместване в уравнението на закона на Фурие на стойността на температурния градиент според уравнението получаваме: (*) ® Q стойността не зависи от дебелината на стената, а от съотношението на външния й диаметър към вътрешния.

Ако посочите топлинния поток за единица дължина на цилиндричната стена, тогава уравнението (*) може да бъде записано като https://pandia.ru/text/78/654/images/image056.gif" width="67" височина ="52 src="> е термичното съпротивление на топлопроводимостта на цилиндричната стена.

За многослойна цилиндрична стена https://pandia.ru/text/78/654/images/image058.gif" width="225" height="57 src=">.

6. Пренос на топлина през цилиндрична стена (гранични условия от 3-ти вид).

Нека разгледаме една равномерна цилиндрична стена с голяма дължина с вътрешен диаметър d1, външен диаметър d2 и постоянна топлопроводимост. Дадени са температурните стойности на горещата tl1 и студената tl2 среда и коефициентите на топлопреминаване a1 и a2. за стационарен режим можем да напишем:

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

където - линеен коефициент на топлопреминаване,характеризира интензивността на пренос на топлина от една течност в друга през стената, която ги разделя; числено равно на количеството топлина, което преминава от една среда в друга през стената на тръба с дължина 1 m за единица време с температурна разлика между тях от 1 K.

Реципрочната стойност на линейния коефициент на топлопреминаване се нарича линейно термично съпротивление на топлопреминаване.

За многослойна стена линейното термично съпротивление на топлопреминаване е сумата от линейните топлинни съпротивления спрямо топлопреминаването и сумата от линейните топлинни съпротивления спрямо топлопроводимостта на слоевете.

Температури на границата между слоевете: 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=">

където – коефициент на топлопреминаване за топчеста стена.

Реципрочната стойност на коефициента на топлопреминаване на сферичната стена се нарича термична устойчивост на топлопреминаване на сферичната стена.

Гранични условияаз любезен.

Нека има топка с радиуси на вътрешна и външна повърхност r1 и r2, постоянна топлопроводимост и дадени равномерно разпределени повърхностни температури tc1 и tc2.

При тези условия температурата зависи само от радиуса r. Според закона на Фурие топлинният поток през сферичната стена е равен на: .

Интегрирането на уравнението дава следното разпределение на температурата в сферичния слой:

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

Следователно , d - дебелина на стената.

Разпределение на температурата: ® при постоянна топлопроводимост температурата в сферичната стена се променя по хиперболичния закон.

8. Термоустойчивост.

Еднослойна плоска стена:

Гранични условия от 1-ви вид

Съотношението се нарича топлопроводимост на стената, а реципрочната му е https://pandia.ru/text/78/654/images/image036_0.gif" width="349" height="55">.

Еднослойна цилиндрична стена:

Гранични условия от 1-ви вид

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

Гранични условия от 3-ти вид

Линейно термично съпротивление на пренос на топлина: https://pandia.ru/text/78/654/images/image078.gif" width="249" height="53"> (многослойна стена)

9. Критичен диаметър на изолацията.

Нека разгледаме случая, когато тръбата е покрита с еднослойна топлоизолация с външен диаметър d3. като се приемат дадени и постоянни коефициенти на топлопреминаване a1 и a2, температури на двете течности tl1 и tl2, топлопроводимост на тръбата l1 и изолацията l2.

Според уравнението , изразът за линейното термично съпротивление при пренос на топлина през двуслойна цилиндрична стена има формата: https://pandia.ru/text/78/654/images/image080.gif" width="72" height=" 52 src="> ще се увеличи, а срокът намалява. С други думи, увеличаването на външния диаметър на изолацията води до увеличаване на топлинното съпротивление спрямо топлопроводимостта на изолацията и намаляване на топлинното съпротивление при пренос на топлина върху неговата външна повърхност. Последното се дължи на увеличаване на площта на външната повърхност.

Екстремум на функцията Rl – – критичен диаметъробозначен като dcr. Служи като индикатор за пригодността на материала за използване като топлоизолация за тръба с даден външен диаметър d2 при даден коефициент на топлопреминаване a2.

10. Избор на топлоизолация според критичния диаметър.

Вижте въпрос 9. Диаметърът на изолацията трябва да надвишава критичния диаметър на изолацията.

11. Пренос на топлина през оребрена стена. Фининг фактор.

Да разгледаме оребрена стена с дебелина d и топлопроводимост l. От гладката страна повърхността е F1, а от оребрената страна F2. задават се постоянните във времето температури tl1 и tl2, както и коефициентите на топлопреминаване a1 и a2.

Нека означим температурата на гладка повърхност като tc1. Да приемем, че температурите на повърхностите на перките и на самата стена са еднакви и равни на tc2. Подобно предположение, най-общо казано, не отговаря на реалността, но опростява изчисленията и често се използва.

Когато tl1 > tl2, следните изрази могат да бъдат написани за топлинния поток Q:

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

където – коефициент на топлопреминаване за оребрена стена.

При изчисляване на плътността на топлинния поток на единица неоребрена повърхност на стената получаваме: . k1 е коефициентът на топлопреминаване, свързан с неоребрената повърхност на стената.

Съотношението на площта на оребрената повърхност към площта на гладката повърхност F2/F1 се нарича коефициент на перки.

12. Нестационарна топлопроводимост. Насочваща точка. Физическото значение на Bi, Fo.

Нестационарната топлопроводимост е процес, при който температурата в дадена точка на твърдо вещество се променя с течение на времето и наборът от посочени температури образува нестационарно температурно поле, намирането на което е основна задача на нестационарната термична проводимост. Преходните топлопроводими процеси са от голямо значение за отоплителни, вентилационни, климатични, топлоснабдителни и топлогенериращи инсталации. Загражденията на сградите изпитват променливи във времето топлинни ефекти както откъм външния въздух, така и от страната на помещението; по този начин процесът на нестационарна топлопроводимост се осъществява в масива на обвивката на сградата. Проблемът за намиране на триизмерно температурно поле може да бъде формулиран в съответствие с принципите, изложени в раздела "математическа формулировка на задачи за топлопренос". Формулирането на задачата включва уравнението за топлопроводимост: , където е топлопроводимостта m2/s, както и условията за уникалност, които позволяват да се отдели едно решение от набора от решения на уравнението, които се различават по стойност на интегриращите константи.

Условията за уникалност включват начални и гранични условия. Началните условия задават стойностите на желаната функция t в началния момент от време в цялата област D. Като област D, в която е необходимо да се намери температурното поле, ще разгледаме правоъгълен паралелепипед с размери 2d, 2ly, 2lz, например, елемент от строителна конструкция. Тогава началните условия могат да се запишат като: за t =0 и - d£x£d; - ly£y£ly; -lz£z£lz имаме t = t(x, y, z, 0) = t0(x, y, z). От този запис може да се види, че началото на декартовата координатна система се намира в центъра на симетрия на паралелепипеда.

Формулираме граничните условия под формата на гранични условия от трети вид, които често се срещат на практика. Гранични условия от III вид задават за всеки момент от време на границите на областта D коефициента на топлопреминаване и температурата на околната среда. В общия случай тези стойности могат да бъдат различни в различните части на повърхността S на областта D. За случай на един и същ коефициент на топлопреминаване a на цялата повърхност S и навсякъде една и съща температура на околната среда tzh, граничните условия от трети вид при t > 0 могат да бъдат записани като: ; ;

където . S е повърхността, ограничаваща площта D.

Температурата във всяко от трите уравнения се взема от съответната страна на паралелепипеда.

Нека разгледаме аналитичното решение на формулираната по-горе задача в едномерния вариант, т.е. при условие ly, lz »d. В този случай е необходимо да се намери температурното поле от вида t = t(x, t). Нека напишем формулировката на проблема:

уравнението ;

начално условие: при t = 0 имаме t(x, 0) = t0 = const;

гранично условие: за x = ±d, t > 0 имаме https://pandia.ru/text/78/654/images/image095.gif" width="141" height="27">. Проблемът е в за да се получи специфична формула t = t(x, t), която дава възможност да се намери температурата t във всяка точка на плочата в произволен момент от времето.

Нека формулираме проблема в безразмерни променливи, това ще намали вписванията и ще направи решението по-универсално. Безразмерната температура е , безразмерната координата е X = x/d..gif" width="149" height="27 src=">.gif" width="120" height="25">, където – номер на биота.

Формулирането на задачата в безразмерна форма съдържа един-единствен параметър - числото на Био, което в случая е критерий, тъй като се състои само от количествата, включени в условието за уникалност. Използването на числото на Био е свързано с намирането на температурното поле в твърдо вещество, така че знаменателят Bi е топлопроводимостта на твърдото вещество. Bi е предварително определен параметър и е критерий.

Ако разгледаме 2 процеса на нестационарна топлопроводимост със същите числа на Био, тогава според третата теорема за подобие тези процеси са сходни. Това означава, че в подобни точки (т.е. при X1=X2; Fo1=Fo2) безразмерните температури ще бъдат числено равни: Q1=Q2. следователно, след като направим едно изчисление в безразмерна форма, ще получим резултат, който е валиден за клас от подобни явления, които могат да се различават по размерните параметри a, l, d, t0 и tl.

13. Нестационарна топлопроводимост за неограничена плоска стена.

Вижте въпрос 12.

17. Уравнение на енергията. условия за недвусмисленост.

Енергийното уравнение описва процеса на пренос на топлина в материална среда. В същото време разпределението му е свързано с преобразуването в други форми на енергия. Законът за запазване на енергията във връзка с процесите на нейното преобразуване е формулиран под формата на първия закон на термодинамиката, който е в основата на извеждането на енергийното уравнение. Средата, в която се разпространява топлината, се приема за непрекъсната; може да бъде неподвижно или подвижно. Тъй като случаят с движеща се среда е по-общ, ние използваме израза за първия закон на термодинамиката за потока: (17.1) , където q е входящата топлина, J/kg; h е енталпията, J/kg; w е скоростта на средата в разглежданата точка, m/s; g е ускорението на свободно падане; z е височината, на която се намира разглежданият елемент от средата, m; ltr е работа срещу сили на вътрешно триене, J/kg.

В съответствие с уравнение 17.1, вложената топлина се изразходва за увеличаване на енталпията, кинематичната енергия и потенциалната енергия в полето на гравитацията, както и за извършване на работа срещу вискозни сили..gif" width="265 height=28" height= "28"> (17.2) .

Т. до. (17.3) .

Нека изчислим количеството входяща и изходяща топлина за единица време за среден елемент под формата на правоъгълен паралелепипед, чиито размери са достатъчно малки, за да приемем линейна промяна в плътността на топлинния поток в неговите граници..gif" ширина ="236" височина="52 ">; разликата им е .

Извършвайки подобна операция за осите 0y и 0z, получаваме разликите, съответно: разлика получаваме полученото количество топлина, подадена (или отстранена) към елемента за единица време.

Ограничаваме се до случая на поток с умерена скорост, тогава количеството подадена топлина е равно на промяната в енталпията. Ако приемем, че елементарният паралелепипед е фиксиран в пространството и неговите лица са пропускливи за потока, тогава посоченото съотношение може да бъде представено като: https://pandia.ru/text/78/654/images/image114.gif" ширина ="18" height="31"> – скорост на изменение на енталпията във фиксирана точка в пространството, затворена от елементарен паралелепипед; знакът минус се въвежда, за да съответства на преноса на топлина и промяната в енталпията: полученият приток на топлина<0 должен вызывать увеличение энтальпии.

(17.10) .

Извеждането на енергийното уравнение се завършва чрез заместване на изрази (17.6) и (17.10) в уравнение (17.4). тъй като тази операция е от формален характер, ще извършим трансформации само за оста 0x: (17.11) .

При постоянни физически параметри на средата получаваме следния израз за производната: (17.12) . След като получихме подобни изрази за проекции върху други оси, ще съставим от тях сумата, оградена в скоби от дясната страна на уравнение (17.4). И след някои трансформации получаваме енергийно уравнениеза несвиваема среда при умерени скорости на потока:

(17.13) .

Лявата страна на уравнението характеризира скоростта на промяна на температурата на движеща се флуидна частица. Дясната страна на уравнението е сумата от производните на формата и следователно определя резултантното подаване (или отвеждане) на топлина поради топлопроводимост.

По този начин енергийното уравнение има ясен физически смисъл: промяната в температурата на движеща се отделна флуидна частица (лявата страна) се определя от притока на топлина в тази частица от заобикалящата я течност поради топлопроводимост (дясна страна).

За стационарна среда, конвективни елементи https://pandia.ru/text/78/654/images/image128.gif" width="168" height="51">.gif" width="76" height="20 src= ">.

условия за недвусмисленост.

Диференциалните уравнения имат безкраен брой решения, формално този факт се отразява в наличието на произволни константи на интегриране. За решаване на конкретен инженерен проблем към уравненията трябва да се добавят някои допълнителни условия, свързани със същността и отличителните черти на този проблем.

Полетата на желаните функции - температура, скорост и налягане - се намират в определена област, за която трябва да бъдат посочени формата и размерите, и в определен интервал от време. За да се изведе едно решение на задачата от набор от възможни, е необходимо да се зададат стойностите на търсените функции: в началния момент от време в цялата разглеждана област; по всяко време в границите на разглежданата зона.

GOST 25380-82

Група G19

ДЪРЖАВЕН СТАНДАРТ НА СЪЮЗА НА ССР

СГРАДИ И КОНСТРУКЦИИ

Метод за измерване на плътността на топлинните потоци,

преминаващ през обвивката на сградата

Сгради и конструкции.

Метод за измерване на плътността на топлинните потоци

преминаване през оградни конструкции

Дата на въвеждане 1983 - 01-01

ОДОБРЕН И ВЪВЕДЕН С Постановление № 182 на Държавния комитет по строителните въпроси на СССР от 14 юли 1982 г.

РЕПУБЛИКАЦИЯ. юни 1987 г

Този стандарт установява унифициран метод за определяне на плътността на топлинните потоци, преминаващи през еднослойни и многослойни обвивки на сгради на жилищни, обществени, промишлени и селскостопански сгради и конструкции по време на експериментално изследване и при техните експлоатационни условия.

Измерванията на плътността на топлинния поток се извършват при температура на околната среда от 243 до 323 K (от минус 30 до плюс 50°C) и относителна влажност на въздуха до 85%.

Измерванията на плътността на топлинните потоци позволяват да се определи количествено топлинните характеристики на ограждащите конструкции на сгради и конструкции и да се установи действителната консумация на топлина през външните ограждащи конструкции.

Стандартът не се прилага за полупрозрачни ограждащи конструкции.

1. Общи положения

1.1. Методът за измерване на плътността на топлинния поток се основава на измерване на температурната разлика върху "спомагателната стена" (плоча), монтирана върху обвивката на сградата. Тази температурна разлика, която е пропорционална на нейната плътност по посока на топлинния поток, се преобразува в ЕДС. батерии от термодвойки, разположени в "помощната стена" успоредно на топлинния поток и свързани последователно според генерирания сигнал. "Помощна стена" и стек на термодвойка образуват преобразувател на топлинен поток

1.2. Плътността на топлинния поток се измерва по скалата на специализирано устройство, което включва преобразувател на топлинен поток, или се изчислява от резултатите от измерването на emf. върху предварително калибрирани преобразуватели на топлинен поток.

Схемата за измерване на плътността на топлинния поток е показана на чертежа.

Схема за измерване на плътността на топлинния поток

1 - ограждаща конструкция; 2 - преобразувател на топлинен поток; 3 - emf метър;

Температура на вътрешния и външния въздух; , , - външна температура,

вътрешни повърхности на ограждащата конструкция съответно близо и под преобразувателя;

Топлинно съпротивление на обвивката на сградата и преобразувателя на топлинния поток;

Плътност на топлинния поток преди и след фиксиране на преобразувателя.

2. Хардуер

2.1. За измерване на плътността на топлинните потоци се използва устройството ITP-11 (разрешено е да се използва предишният модел на устройството ITP-7) според спецификациите.

Техническите характеристики на устройството ITP-11 са дадени в справочното приложение 1.

2.2. По време на термично изпитване на ограждащи конструкции е позволено да се измерва плътността на топлинните потоци с помощта на отделно произведени и калибрирани преобразуватели на топлинен поток с топлинно съпротивление до 0,025-0,06 (кв.м) / W и устройства, които измерват ЕДС, генерирана от преобразувателите .

Разрешено е да се използва преобразувателят, използван в инсталацията за определяне на топлопроводимостта в съответствие с GOST 7076-78.

2.3. Преобразувателите на топлинен поток съгласно точка 2.2 трябва да отговарят на следните основни изисквания:

материалите за "помощната стена" (плоча) трябва да запазят своите физични и механични свойства при температура на околната среда от 243 до 323 K (от минус 30 до плюс 50°C);

материалите не трябва да се овлажняват и овлажняват с вода в течна и парна фаза;

съотношението на диаметъра на трансдюсера към неговата дебелина трябва да бъде най-малко 10;

преобразувателите трябва да имат защитна зона, разположена около батерията на термодвойката, чийто линеен размер трябва да бъде най-малко 30% от радиуса или половината от линейния размер на преобразувателя;

всеки произведен преобразувател на топлинен поток трябва да бъде калибриран в организации, които по предписания начин са получили правото да произвеждат тези преобразуватели;

при горните условия на околната среда, характеристиките на калибриране на преобразувателя трябва да се поддържат най-малко една година.

2.4. Калибрирането на преобразуватели съгласно точка 2.2 е разрешено да се извършва на инсталация за определяне на топлопроводимост в съответствие с GOST 7076-78, в която плътността на топлинния поток се изчислява от резултатите от измерването на температурната разлика върху референтни проби от сертифицирани материали в съответствие с GOST 8.140-82 и монтирани вместо тестваните мостри. Методът за калибриране на преобразувателя на топлинен поток е даден в препоръчителното приложение 2.

2.5. Преобразувателите се проверяват поне веднъж годишно, както е посочено в параграфи. 2.3, 2.4.

2.6. За измерване на emf. преобразувател на топлинен поток, разрешено е да се използва преносим потенциометър PP-63 съгласно GOST 9245-79, цифрови волтамперметри V7-21, F30 или други измервателни уреди за emf, в които изчислената грешка в областта на измерената emf. на преобразувателя на топлинния поток не надвишава 1% и входното съпротивление е поне 10 пъти по-високо от вътрешното съпротивление на преобразувателя.

При термично изпитване на облицовки на сгради с помощта на отделни преобразуватели е за предпочитане да се използват автоматични записващи системи и устройства.

3.Подготовка за измерване

3.1. Измерването на плътността на топлинния поток се извършва по правило от вътрешната страна на ограждащите конструкции на сгради и конструкции.

Позволено е да се измерва плътността на топлинните потоци от външната страна на ограждащите конструкции, ако е невъзможно измерването им отвътре (агресивна среда, колебания в параметрите на въздуха), при условие че се поддържа стабилна температура на повърхността. Контролът на условията на топлопредаване се извършва с помощта на температурна сонда и средства за измерване на плътността на топлинния поток: при измерване в продължение на 10 минути, техните показания трябва да са в рамките на грешката на измерване на инструментите.

3.2. Повърхностните площи се избират специфични или характерни за цялата тествана обвивка на сградата, в зависимост от необходимостта от измерване на локалната или средната плътност на топлинния поток.

Зоните, избрани върху ограждащата конструкция за измервания, трябва да имат повърхностен слой от същия материал, същата обработка и състояние на повърхността, да имат същите условия за излъчване на топлина и не трябва да са в непосредствена близост до елементи, които могат да променят посоката и стойността на топлинни потоци.

3.3. Повърхностните площи на ограждащите конструкции, върху които е монтиран преобразувателят на топлинния поток, се почистват до отстраняване на видимите и осезаеми неравности.

3.4. Преобразувателят е плътно притиснат по цялата си повърхност към ограждащата конструкция и фиксиран в това положение, осигурявайки постоянен контакт на преобразувателя на топлинния поток с повърхността на изследваните зони по време на всички последващи измервания.

При монтиране на преобразувателя между него и ограждащата конструкция не се допуска образуването на въздушни междини. За да се изключат, върху повърхността на местата на измерване се нанася тънък слой технически вазелин, покриващ неравностите на повърхността.

Преобразувателят може да бъде фиксиран по страничната му повърхност с помощта на разтвор от строителен гипс, технически вазелин, пластилин, пръчка с пружина и други средства, които изключват изкривяването на топлинния поток в зоната на измерване.

3.5. По време на оперативни измервания на плътността на топлинния поток, свободната повърхност на преобразувателя се залепва със слой материал или се боядисва с боя със същата или подобна степен на излъчване с разлика от 0,1 като тази на материала на повърхностния слой на ограждащата конструкция.

3.6. Четящото устройство се поставя на разстояние 5-8 m от мястото на измерване или в съседно помещение, за да се елиминира влиянието на наблюдателя върху стойността на топлинния поток.

3.7. Когато се използват устройства за измерване на emf, които имат ограничения за температурата на околната среда, те се поставят в помещение с температура на въздуха, приемлива за работата на тези устройства, а преобразувателят на топлинния поток е свързан към тях с помощта на удължителни проводници.

При измерване с уреда ITP-1, преобразувателят на топлинния поток и измервателният уред се намират в едно помещение, независимо от температурата на въздуха в помещението.

3.8. Оборудването съгласно точка 3.7 е подготвено за работа в съответствие с инструкциите за експлоатация на съответното устройство, включително като се вземе предвид необходимото време на експозиция на устройството за установяване на нов температурен режим в него.

4. Извършване на измервания

4.1. Измерването на плътността на топлинния поток се извършва:

при използване на устройството ITP-11 - след възстановяване на условията на топлообмен в помещението в близост до контролните секции на ограждащите конструкции, изкривени по време на подготвителните операции, и след възстановяване на предишния режим на топлопреминаване директно на тестовата площадка, който е бил нарушен при преобразувателят е прикрепен;

по време на термични тестове с използване на преобразуватели на топлинен поток съгласно точка 2.2 - след настъпване на ново стационарно състояние на топлопреминаване под преобразувателя.

След извършване на подготвителните операции съгласно ал. 3.2-3.5 при използване на устройството ITP-11 режимът на топлопреминаване на мястото на измерване се възстановява приблизително след 5 - 10 минути, при използване на преобразуватели на топлинен поток съгласно точка 2.2 - след 2-6 часа.

Показателят за завършване на преходния режим на топлопреминаване и възможността за измерване на плътността на топлинния поток може да се счита за повторяемост на резултатите от измерването на плътността на топлинния поток в рамките на установената грешка на измерване.

4.2. При измерване на топлинния поток в обвивка на сграда с термично съпротивление по-малко от 0,6 (кв.м) / W, температурата на нейната повърхност се измерва едновременно с помощта на термодвойки на разстояние 100 mm от преобразувателя, под него и температурата на вътрешния и външния въздух на разстояние 100 мм от стената.

5. Обработка на резултатите

5.1. При използване на устройства ITP-11 стойността на плътността на топлинния поток (W / кв.м) се получава директно от скалата на устройството.

5.2. При използване на отделни преобразуватели и миливолтметри за измерване на emf. плътността на топлинния поток, преминаващ през преобразувателя, W/sq.m, се изчислява по формулата

(1)

5.3. Определянето на коефициента на калибриране на преобразувателя, като се вземе предвид температурата на изпитване, се извършва съгласно препоръчаното допълнение 2.

5.4. Стойността на плътността на топлинния поток, W / кв.м, когато се измерва съгласно точка 4.3, се изчислява по формулата

(2)

където -

и -

температура на външния въздух пред преобразувателя, K (°С);

температура на повърхността в зоната на измерване в близост до преобразувателя и съответно под трансдюсера K (°С).

5.5. Резултатите от измерването се записват във формата, дадена в препоръчителното приложение 3.

5.6. Резултатът от определяне на плътността на топлинния поток се приема като средноаритметично от резултатите от пет измервания в една позиция на преобразувателя върху обвивката на сградата.

Приложение 1

Справка

Технически характеристики на устройството ITP-11

Устройството ITP-11 е комбинация от преобразувател на топлинен поток в електрически постоянен сигнал с измервателно устройство, чиято скала е градуирана в единици плътност на топлинния поток.

1. Граници на измерване на плътността на топлинния поток: 0-50; 0-250 W/кв.м.

2. Ценово деление на скалата на инструмента: 1; 5 W/кв.м.

3. Основната грешка на устройството в проценти при температура на въздуха 20 °C.

4. Допълнителна грешка поради промени в температурата на въздуха около измервателния уред не надвишава 1% за всеки 10 K (°C) промяна на температурата в диапазона от 273 до 323 K (от 0 до 50°C).

Допълнителната грешка поради промяна на температурата на преобразувателя на топлинния поток не надвишава 0,83% на 10 K (°С) промяна на температурата в диапазона от 273 до 243 K (от 0 до минус 30 °С).

5. Топлинно съпротивление на преобразувателя на топлинния поток - не повече от 3·10 (kv/m·K)/W.

6. Времето за установяване на индикации е не повече от 3,5 минути.

7. Габаритни размери на корпуса - 290х175х100 мм.

8. Габаритни размери на преобразувателя на топлинния поток: диаметър 27 мм, дебелина 1,85 мм.

9. Габаритни размери на измервателния уред - 215х115х90 мм.

10 Дължина на свързващия електрически проводник - 7м.

11. Тегло на уреда без калъф - не повече от 2,5 кг.

12. Захранване - 3 елемента "316".

Приложение 2

Метод за калибриране на преобразувателя на топлинен поток

Произведеният преобразувател на топлинен поток се подлага на калибриране в инсталацията за определяне на топлопроводимостта на строителните материали съгласно GOST 7076-78, в която вместо тестовата проба са инсталирани калибриран преобразувател и еталонен материал съгласно GOST 8.140-82 .

При калибриране пространството между плочата за контрол на температурата на инсталацията и еталонната проба извън преобразувателя трябва да бъде запълнено с материал, подобен по топлофизични свойства на материала на преобразувателя, за да се осигури едномерност на топлинния поток, преминаващ през в работния участък на инсталацията. Измерване на Е.М.Ф на преобразувателя и референтната проба се извършва от едно от устройствата, изброени в точка 2.6 от този стандарт.

Коефициентът на калибриране на преобразувателя, W/(sq.m mV) при дадена средна температура на експеримента се намира от резултатите от измерванията на плътността на топлинния поток и emf. според следното отношение

Плътността на топлинния поток се изчислява от резултатите от измерването на температурната разлика на референтната проба по формулата


където		топлопроводимост на референтния материал, W/(m.K);
		температура на горната и долната повърхност на стандарта, съответно, K(°С);
		стандартна дебелина, m

Препоръчително е да изберете средната температура в експериментите при калибриране на преобразувателя в диапазона от 243 до 323 K (от минус 30 до плюс 50 °C) и да я поддържате с отклонение не повече от ±2 K (°C) .

Резултатът от определянето на коефициента на преобразувателя се приема като средноаритметично от стойностите, изчислени от резултатите от измерванията на най-малко 10 експеримента. Броят на значимите цифри в стойността на коефициента на калибриране на преобразувателя се взема в съответствие с грешката на измерването.

Температурният коефициент на преобразувателя, K (), се намира от резултатите от измерванията на emf. в експерименти за калибриране при различни средни температури на преобразувателя според съотношението


където ,	Средни температури на преобразувателя в два експеримента, K (°С);
	Коефициенти на калибриране на преобразувателя при средна температура, съответно и , W/(sq.m V).

Разликата между средните температури и трябва да бъде най-малко 40 K (°C).

Резултатът от определянето на температурния коефициент на преобразувателя се приема като средноаритметична стойност на плътността, изчислена от резултатите от най-малко 10 експеримента с различна средна температура на преобразувателя.

Стойността на коефициента на калибриране на преобразувателя на топлинния поток при температурата на изпитване, W / (sq.m mV), се намира по следната формула

където

(Стойността на коефициента на калибриране на преобразувателя при температура на изпитване

W/(sq.m.mV)

Вид и номер на измервателното устройство


Тип ограда		Отчитане на инструмента, mV		Стойността на плътността на топлинния поток
зелева чорба конст-	Партиден номер	Номер на измерване	Средно за сайта	мащабиран	валиден
разкъсвания

Подпис на оператора ___________________

Дата на измерване ___________

Текстът на документа се проверява от:

официална публикация

Госстрой на СССР -

М.: Издателство на стандартите, 1988

20.03.2014

Измерване на плътността на топлинните потоци, преминаващи през обвивката на сградата. GOST 25380-82

Топлинен поток - количеството топлина, пренесено през изотермична повърхност за единица време. Топлинният поток се измерва във ватове или kcal / h (1 W \u003d 0,86 kcal / h). Топлинният поток на единица изотермична повърхност се нарича плътност на топлинния поток или топлинен товар; обикновено се означава с q, измерено в W / m 2 или kcal / (m 2 × h). Плътността на топлинния поток е вектор, чийто компонент е числено равен на количеството топлина, пренесено за единица време през единица площ, перпендикулярна на посоката на взетия компонент.

Измерванията на плътността на топлинните потоци, преминаващи през обвивката на сградата, се извършват в съответствие с GOST 25380-82 „Сгради и конструкции. Метод за измерване на плътността на топлинните потоци, преминаващи през обвивката на сградата”.

Този GOST установява метод за измерване на плътността на топлинния поток, преминаващ през еднослойни и многослойни ограждащи конструкции на сгради и конструкции - обществени, жилищни, селскостопански и промишлени.

В момента в строителството, приемането и експлоатацията на сгради, както и в жилищно-комуналния сектор се отделя голямо внимание на качеството на завършеното строителство и вътрешната декорация, топлоизолацията на жилищните сгради, както и на спестяването на енергия.

Важен параметър за оценка в този случай е консумацията на топлина от изолационни конструкции. Тестовете за качеството на топлинната защита на обвивките на сградите могат да се извършват на различни етапи: по време на въвеждане в експлоатация на сгради, на завършени строителни обекти, по време на строителство, по време на основен ремонт на конструкции и по време на експлоатация на сградите за изготвяне на енергийни паспорти на сгради , и по жалби.

Измерванията на плътността на топлинния поток трябва да се извършват при температура на околната среда от -30 до +50°C и относителна влажност не повече от 85%.

Измерванията на плътността на топлинния поток позволяват да се оцени топлинният поток през обвивката на сградата и по този начин да се определи топлинните характеристики на обвивките на сградата и сградата.

Този стандарт не е приложим за оценка на топлинните характеристики на ограждащи конструкции, които пропускат светлина (стъкло, пластмаса и др.).

Нека разгледаме на какво се основава методът за измерване на плътността на топлинния поток. Върху ограждащата конструкция на сградата (конструкцията) се монтира плоча (т.нар. "помощна стена"). Температурната разлика, образувана върху тази „помощна стена“, е пропорционална на нейната плътност по посока на топлинния поток. Температурната разлика се преобразува в електродвижещата сила на батериите на термодвойка, които са разположени на „помощната стена” и са ориентирани успоредно на топлинния поток и са свързани последователно според генерирания сигнал. Заедно „спомагателната стена“ и стекът на термодвойката представляват измервателен преобразувател за измерване на плътността на топлинния поток.

Въз основа на резултатите от измерването на електродвижещата сила на батериите на термодвойка се изчислява плътността на топлинния поток върху предварително калибрирани преобразуватели.

Схемата за измерване на плътността на топлинния поток е показана на чертежа.

1 - ограждаща конструкция; 2 - преобразувател на топлинен поток; 3 - emf метър;

t в, t n- температура на вътрешния и външния въздух;

τ n, τ в, τ’ ин- температура на външната и вътрешната повърхност на ограждащата конструкция съответно в близост до и под конвертора;

R 1 , R 2 -топлинно съпротивление на обвивката на сградата и преобразувателя на топлинния поток;

q 1 , q 2- плътност на топлинния поток преди и след фиксиране на преобразувателя

Източници на инфрачервено лъчение. Инфрачервена защита на работните места

Източникът на инфрачервено лъчение (IR) е всяко нагрявано тяло, чиято температура определя интензитета и спектъра на излъчваната електромагнитна енергия. Дължината на вълната с максимална енергия на топлинно излъчване се определя по формулата:

λ max = 2,9-103 / T [µm] (1)

където Т е абсолютната температура на излъчващото тяло, К.

Инфрачервеното лъчение е разделено на три области:

къси вълни (X \u003d 0,7 - 1,4 микрона);
средна вълна (k \u003d 1,4 - 3,0 микрона):
дълговълнова (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Върху човешкото тяло електрическите вълни в IR диапазона имат предимно топлинен ефект. При оценката на това въздействие се взема предвид следното:

дължина и интензитет на вълната с максимална енергия;

площта на излъчваната повърхност;

продължителност на експозицията през работния ден;

продължителност на непрекъснато излагане;

интензивността на физическия труд;

интензивността на движението на въздуха на работното място;

Видът на тъканта, от която са изработени гащеризоните;

индивидуални характеристики на тялото.

Обхватът на късите вълни включва лъчи с дължина на вълната λ ≤ 1,4 µm. Те се характеризират със способността да проникват в тъканите на човешкото тяло на дълбочина от няколко сантиметра. Това въздействие причинява тежки увреждания на различни човешки органи и тъкани с утежняващи последици. Наблюдава се повишаване на температурата на мускулите, белите дробове и други тъкани. В кръвоносната и лимфната системи се образуват специфични биологично активни вещества. Работата на централната нервна система е нарушена.

Средният вълнов диапазон включва лъчи с дължина на вълната λ = 1,4 - 3,0 μm. Те проникват само в повърхностните слоеве на кожата и поради това ефектът им върху човешкото тяло се ограничава до повишаване на температурата на откритите кожни участъци и повишаване на телесната температура.

Дълговълнов диапазон - лъчи с дължина на вълната λ > 3 μm. Въздействайки върху човешкото тяло, те предизвикват най-силно повишаване на температурата в откритите кожни участъци, което нарушава дейността на дихателната и сърдечно-съдовата система и нарушава топлинния баланс на оргазма, което води до топлинен удар.

Съгласно GOST 12.1.005-88, интензивността на топлинното излагане на работниците от нагрети повърхности на технологично оборудване и осветителни устройства не трябва да надвишава: 35 W / m 2 при облъчване на повече от 50% от повърхността на тялото; 70 W/m 2 при излагане на 25 до 50% от повърхността на тялото; 100 W / m 2 с облъчване не повече от 25%> от повърхността на тялото. От открити източници (нагрят метал и стъкло, открит пламък) интензивността на топлинното излъчване не трябва да надвишава 140 W / m 2 с излагане на не повече от 25% от повърхността на тялото и задължително използване на лични предпазни средства, включително лице и защита на очите.

Стандартите също така ограничават температурата на нагряваните повърхности на оборудването в работната зона, която не трябва да надвишава 45 °C.

Температурата на повърхността на оборудването, вътре в което е близка до 100 °C, не трябва да надвишава 35 °C.

Основните видове защита срещу инфрачервено лъчение включват:

1. защита на времето;

2. дистанционна защита;

3. екраниране, топлоизолация или охлаждане на горещи повърхности;

4. увеличаване на топлопреминаването на човешкото тяло;

5. лични предпазни средства;

6. елиминиране на източника на топлина.

Има три вида екрани:

непрозрачен;

· прозрачен;

полупрозрачен.

При непрозрачните екрани, когато енергията на електромагнитните трептения взаимодейства с веществото на екрана, тя се превръща в топлинна енергия. В резултат на тази трансформация екранът се нагрява и самият той се превръща в източник на топлинно излъчване. Излъчването от повърхността на екрана, противоположно на източника, условно се счита за излъчвано излъчване от източника. Става възможно да се изчисли плътността на топлинния поток, преминаващ през единичната площ на екрана.

При прозрачните екрани нещата са различни. Излъчването, падащо върху повърхността на екрана, се разпределя вътре в него според законите на геометричната оптика. Това обяснява неговата оптична прозрачност.

Полупрозрачните екрани имат както прозрачни, така и непрозрачни свойства.

· топлоотразяващи;

· топлопоглъщащи;

разсейващ топлина.

Всъщност всички екрани в една или друга степен имат свойството да абсорбират, отразяват или разсейват топлината. Следователно дефиницията на екрана към определена група зависи от това кое свойство е най-силно изразено.

Топлоотразяващите екрани се отличават с ниска степен на чернота на повърхността. Следователно те отразяват повечето от лъчите, попадащи върху тях.

Топлопоглъщащите екрани включват екрани, в които материалът, от който са изработени, има нисък коефициент на топлопроводимост (високо термично съпротивление).

Прозрачни филми или водни завеси действат като топлоотвеждащи екрани. Могат да се използват и екрани вътре в стъклени или метални защитни контури.

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

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

q 3 - плътност на потока на IR лъчение с използване на защита, W / m 2;

t е температурата на IR лъчението без използване на защита, °С;

t 3 - температура на IR лъчението с използване на защита, ° С.

Използвано оборудване

За измерване на плътността на топлинните потоци, преминаващи през обвивките на сградата и за проверка на свойствата на топлинните щитове, нашите специалисти разработиха устройства от серията.

Диапазон на измерване на плътността на топлинния поток: от 10 до 250, 500, 2000, 9999 W/m2

Област на приложение:

· строителство;

енергийни обекти;

научни изследвания и др.

Измерването на плътността на топлинния поток, като индикатор за топлоизолационните свойства на различни материали, се извършва от устройства от серията при:

· топлотехнически изпитвания на ограждащи конструкции;

определяне на топлинните загуби във водогрейните мрежи;

провеждане на лабораторни работи в университети (катедри "Безопасност на живота", "Индустриална екология" и др.).

Фигурата показва прототипна стойка "Определяне на параметрите на въздуха в работната зона и защита от термични въздействия" BZhZ 3 (произведен от Intos + LLC).

На стойката има източник на топлинно излъчване (битов рефлектор). Пред източника се поставят екрани от различни материали (метал, плат и др.). Устройството се поставя зад екрана вътре в модела на стаята на различни разстояния от екрана. Над модела на стаята е фиксиран аспиратор с вентилатор. Устройството, освен сондата за измерване на плътността на топлинния поток, е оборудвано със сонда за измерване на температурата на въздуха вътре в модела. Като цяло стойката е визуален модел за оценка на ефективността на различни видове термична защита и локална вентилационна система.

С помощта на стойката се определя ефективността на защитните свойства на екраните в зависимост от материалите, от които са направени и от разстоянието от екрана до източника на топлинно излъчване.

Принципът на действие и дизайн на устройството IPP-2

Конструктивно устройството е направено в пластмасов корпус. На предния панел на устройството има четирицифрен LED индикатор, бутони за управление; на страничната повърхност има конектори за свързване на устройството към компютър и мрежов адаптер. На горния панел има конектор за свързване на първичния преобразувател.

Външен вид на устройството

1 - Светодиод за състоянието на батерията

2 - LED индикация за нарушение на прага

3 - Индикатор за стойност на измерване

4 - Конектор за измервателна сонда

5 , 6 - Бутони за управление

7 - Конектор за свързване към компютър

8 - Конектор за мрежов адаптер

Принцип на действие

Принципът на работа на устройството се основава на измерване на температурната разлика на „спомагателната стена“. Големината на температурната разлика е пропорционална на плътността на топлинния поток. Температурната разлика се измерва с помощта на лентова термодвойка, разположена вътре в плочата на сондата, която действа като „спомагателна стена“.

Индикация на измерванията и режимите на работа на уреда

Устройството разпитва измервателната сонда, изчислява плътността на топлинния поток и показва стойността му на LED индикатора. Интервалът на запитване на сондата е около една секунда.

Регистрация на измервания

Данните, получени от измервателната сонда, се записват в енергонезависимата памет на уреда с определен период. Задаването на периода, четенето и преглеждането на данни се извършва с помощта на софтуера.

Комуникационен интерфейс

С помощта на цифров интерфейс от устройството могат да се четат текущите стойности на измерване на температурата, натрупаните измервателни данни, могат да се променят настройките на устройството. Измервателният блок може да работи с компютър или други контролери чрез цифров интерфейс RS-232. Обменният курс чрез интерфейса RS-232 се конфигурира от потребителя в диапазона от 1200 до 9600 bps.

Характеристики на устройството:

възможност за задаване на прагове за звукови и светлинни аларми;
прехвърляне на измерените стойности към компютър чрез RS-232 интерфейс.

Предимството на устройството е възможността за последователно свързване на до 8 различни сонди за топлинен поток към устройството. Всяка сонда (сензор) има свой собствен индивидуален коефициент на калибриране (коефициент на преобразуване Kq), показващ колко се променя напрежението от сензора спрямо топлинния поток. Този коефициент се използва от инструмента за конструиране на калибровъчната характеристика на сондата, която определя текущата измерена стойност на топлинния поток.

Модификации на сонди за измерване на плътността на топлинния поток:

Сондите за топлинен поток са предназначени за измерване на повърхностната плътност на топлинния поток съгласно GOST 25380-92.

Външен вид на сонди за топлинен поток

1. PTP-ХХХП сонда за топлинен поток с пружина се предлага в следните модификации (в зависимост от обхвата на измерване на плътността на топлинния поток):

PTP-2.0P: от 10 до 2000 W / m 2;

PTP-9.9P: от 10 до 9999 W / m 2.

2. Сонда за топлинен поток под формата на "монета" върху гъвкав кабел PTP-2.0.

Обхват на измерване на плътността на топлинния поток: от 10 до 2000 W/m 2 .

Модификации на температурната сонда:

Външен вид на температурни сонди

1. Потопяемите термодвойки TPP-A-D-L на базата на термистор Pt1000 (термодвойки за съпротивление) и термодвойки ТХА-А-D-L на базата на термодвойки ХА (електрически термодвойки) са предназначени за измерване на температурата на различни течни и газообразни материали, както и насипни материали.

Диапазон на измерване на температурата:

За CCI-A-D-L: от -50 до +150 °С;

За THA-A-D-L: от -40 до +450 °C.

Размери:

D (диаметър): 4, 6 или 8 mm;

L (дължина): от 200 до 1000 мм.

2. Термодвойка ТХА-А-D1/D2-LП на базата на термодвойка ХА (електрическа термодвойка) е предназначена за измерване на температурата на плоска повърхност.

Размери:

D1 (диаметър на "металния щифт"): 3 мм;

D2 (диаметър на основата - "кръпка"): 8 мм;

L (дължина на "металния щифт"): 150 мм.

3. Термодвойка ТХА-А-D-LC на базата на термодвойка ХА (електрическа термодвойка) е предназначена за измерване на температурата на цилиндрични повърхности.

Температурен диапазон на измерване: от -40 до +450 °С.

Размери:

D (диаметър) - 4 мм;

L (дължина на "металния щифт"): 180 мм;

Ширина на лентата - 6 мм.

Комплектът за доставка на устройството за измерване на плътността на топлинния товар на средата включва:

1. Измервател на плътността на топлинния поток (измервателна единица).

2. Сонда за измерване на плътността на топлинния поток.*

3. Температурна сонда.*

4. Софтуер.**

5. Кабел за свързване към персонален компютър. **

6. Сертификат за калибриране.

7. Ръководство за експлоатация и паспорт на устройството.

8. Паспорт за термоелектрични преобразуватели (температурни сонди).

9. Паспорт за сондата за плътност на топлинния поток.

10. Мрежов адаптер.

* – Обхватът на измерване и дизайнът на сондата се определят на етапа на поръчката

** – Артикулите се доставят по специална поръчка.

Подготовка на инструмента за работа и извършване на измервания

1. Извадете устройството от опаковката. Ако устройството се внесе в топло помещение от студено, е необходимо да се остави уредът да се затопли до стайна температура за поне 2 часа.

2. Заредете батериите, като свържете променливотоковия адаптер към устройството. Времето за зареждане на напълно разредена батерия е поне 4 часа. За да се удължи експлоатационният живот на акумулаторната батерия, се препоръчва да се разрежда напълно веднъж месечно, докато устройството се изключи автоматично и след това се зареди напълно.

3. Свържете измервателния уред и измервателната сонда със свързващ кабел.

4. Когато попълвате устройството с диск със софтуер, инсталирайте го на компютър. Свържете устройството към свободен COM порт на компютъра с подходящи свързващи кабели.

5. Включете устройството, като натиснете за кратко бутона "Избор".

6. Когато устройството е включено, се извършва самотест на устройството за 5 секунди. При наличие на вътрешни неизправности, устройството на индикатора сигнализира номера на неизправността, придружено от звуков сигнал. След успешно тестване и завършване на изтеглянето, индикаторът показва текущата стойност на плътността на топлинния поток. В раздела е дадено обяснение за неизправности при тестове и други грешки в работата на устройството 6 от това ръководство за употреба.

7. След употреба изключете устройството с кратко натискане на бутона "Избор".

8. Ако устройството трябва да се съхранява за дълго време (повече от 3 месеца), батериите трябва да бъдат извадени от отделението за батерии.

По-долу е дадена диаграма на превключване в режим „Работа“.

Подготовка и извършване на измервания по време на термично изпитване на обвивки на сгради.

1. Измерването на плътността на топлинния поток се извършва по правило от вътрешната страна на ограждащите конструкции на сгради и конструкции.

Позволено е да се измерва плътността на топлинните потоци от външната страна на ограждащите конструкции, ако е невъзможно измерването им отвътре (агресивна среда, колебания в параметрите на въздуха), при условие че се поддържа стабилна температура на повърхността. Контролът на условията на топлопредаване се извършва с помощта на температурна сонда и средства за измерване на плътността на топлинния поток: при измерване за 10 минути. техните показания трябва да са в рамките на грешката на измерване на инструментите.

2. Повърхностните площи се избират специфични или характерни за цялата тествана обвивка на сградата, в зависимост от необходимостта от измерване на локалната или средната плътност на топлинния поток.

3. Повърхностните площи на ограждащите конструкции, върху които е монтиран преобразувателят на топлинния поток, се почистват до отстраняване на видимата и осезаема на допир грапавостта.

4. Преобразувателят се притиска плътно по цялата си повърхност към ограждащата конструкция и се фиксира в това положение, осигурявайки постоянен контакт на преобразувателя на топлинния поток с повърхността на изследваните зони по време на всички последващи измервания.

5. По време на оперативни измервания на плътността на топлинния поток, свободната повърхност на преобразувателя се залепва със слой материал или се боядисва с боя със същата или подобна степен на излъчване с разлика Δε ≤ 0,1, като материала на повърхностен слой на ограждащата конструкция.

6. Четещото устройство се намира на разстояние 5-8 m от мястото на измерване или в съседно помещение, за да се изключи влиянието на наблюдателя върху стойността на топлинния поток.

7. При използване на устройства за измерване на emf, които имат ограничения за температурата на околната среда, те се поставят в помещение с температура на въздуха, приемлива за работата на тези устройства, като преобразувателят на топлинния поток се свързва към тях чрез удължителни проводници.

8. Оборудването съгласно претенция 7 е подготвено за работа в съответствие с инструкциите за експлоатация на съответното устройство, включително отчитане на необходимото време на експозиция на устройството за установяване на нов температурен режим в него.

Подготовка и вземане на измервания

(по време на лабораторна работа на примера на лабораторната работа „Изследване на средства за защита от инфрачервено лъчение“)

Свържете IR източника към гнездото. Включете източника на инфрачервено лъчение (горната част) и измервателя на плътността на топлинния поток IPP-2.

Инсталирайте главата на измервателя на топлинния поток на разстояние 100 mm от източника на IR лъчение и определете плътността на топлинния поток (средната стойност от три до четири измервания).

Ръчно преместете статива по линийката, като настроите измервателната глава на разстоянията от източника на излъчване, посочени във формата на Таблица 1, и повторете измерванията. Въведете данните от измерването под формата на таблица 1.

Построете графика на зависимостта на плътността на IR потока от разстоянието.

Повторете измерванията съгласно параграфи. 1 - 3 с различни защитни екрани (топлоотразяващ алуминий, топлопоглъщащ плат, метал с почерняла повърхност, смесено - ризи). Въведете данните от измерването под формата на таблица 1. Постройте графики на зависимостта на плътността на потока на инфрачервеното лъчение от разстоянието за всеки екран.

Таблица формуляр 1

Оценете ефективността на защитното действие на екраните по формула (3).

Поставете защитен екран (по указание на учителя), поставете върху него широка четка на прахосмукачката. Включете прахосмукачката в режим на засмукване на въздух, симулирайки устройство за изпускателна вентилация, и след 2-3 минути (след установяване на топлинния режим на екрана) определете интензитета на топлинното излъчване на същите разстояния, както в параграф 3. Оценете ефективност на комбинираната термична защита по формулата (3).

Зависимостта на интензитета на топлинното излъчване от разстоянието за даден екран в режим на смукателна вентилация трябва да се нанесе върху общата графика (виж т. 5).

Определете ефективността на защитата чрез измерване на температурата за даден екран със и без изпускателна вентилация, като използвате формула (4).

Изграждане на графики на ефективността на защитата на смукателната вентилация и без нея.

Превключете прахосмукачката в режим на вентилация и я включете. Чрез насочване на въздушния поток към повърхността на даден защитен екран (режим на душ), повторете измерванията в съответствие с параграфи. 7 - 10. Сравнете резултатите от измерването на параграфи. 7-10.

Фиксирайте маркуча на прахосмукачката на един от стелажите и включете прахосмукачката в режим "духалка", като насочите въздушния поток почти перпендикулярно на топлинния поток (леко към) - имитация на въздушна завеса. С помощта на метър измерете температурата на инфрачервеното лъчение без и с "духалката".

Построете графики на ефективността на защитата на „духовката“ по формула (4).

Резултати от измерването и тяхната интерпретация

(на примера на лабораторна работа по темата "Изследване на средства за защита от инфрачервено лъчение" в един от техническите университети в Москва).

Таблица.
Електрокамина EXP-1,0/220.
Стелаж за поставяне на сменяеми екрани.
Стелаж за монтаж на измервателна глава.
Измервател на плътност на топлинния поток.
Владетел.
Прахосмукачка Typhoon-1200.

Интензитетът (плътността на потока) на IR лъчението q се определя по формулата:

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

където S е площта на излъчващата повърхност, m 2 ;

T е температурата на излъчващата повърхност, K;

r - разстояние от източника на радиация, m.

Един от най-разпространените видове защита срещу IR лъчение е екранирането на излъчващи повърхности.

Има три вида екрани:

непрозрачен;

прозрачен;

полупрозрачен.

Според принципа на действие екраните са разделени на:

топлоотразяващи;

топлопоглъщащи;

отстраняване на топлина.

Ефективността на защитата срещу топлинно излъчване с помощта на щитове E се определя по формулите:

E \u003d (q - q 3) / q

където q е плътността на потока на IR лъчението без използване на защита, W / m 2;

q3 - плътност на потока на IR лъчение с използване на защита, W/m 2 .

Видове защитни екрани (непрозрачни):

1. Екран смесен - верижна поща.

Електронна поща = (1550 - 560) / 1550 = 0,63

2. Метален екран с почерняла повърхност.

E al+корица \u003d (1550 - 210) / 1550 \u003d 0,86

3. Топлоотразяващ алуминиев екран.

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

Нека начертаем зависимостта на плътността на IR потока от разстоянието за всеки екран.

Както виждаме, ефективността на защитното действие на екраните варира:

1. Минимален защитен ефект на смесен екран - ризница - 0,63;

2. Алуминиев екран с почернена повърхност - 0,86;

3. Топлоотразителният алуминиев екран има най-голям защитен ефект - 0,99.

нормативни препратки

При оценка на топлинните характеристики на сградните обвивки и конструкции и установяване на реалната консумация на топлина чрез външни обвивки на сградата се използват следните основни нормативни документи:

· GOST 25380-82. Метод за измерване на плътността на топлинните потоци, преминаващи през обвивките на сградата.

При оценка на топлинните характеристики на различни средства за защита от инфрачервено лъчение се използват следните основни нормативни документи:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Въздух в работната зона. Общи санитарно-хигиенни изисквания.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Средства за защита от инфрачервено лъчение. Класификация. Общи технически изисквания.

· GOST 12.4.123-83 „Система от стандарти за безопасност на труда. Средства за колективна защита срещу инфрачервени лъчения. Общи технически изисквания".

I. Измерване на плътността на топлинните потоци, преминаващи през обвивката на сградата. GOST 25380-82.

Топлинен поток - количеството топлина, пренесено през изотермична повърхност за единица време. Топлинният поток се измерва във ватове или kcal / h (1 W \u003d 0,86 kcal / h). Топлинният поток на единица изотермична повърхност се нарича плътност на топлинния поток или топлинен товар; обикновено се означава с q, измерено в W / m2 или kcal / (m2 × h). Плътността на топлинния поток е вектор, чийто компонент е числено равен на количеството топлина, пренесено за единица време през единица площ, перпендикулярна на посоката на взетия компонент.

Измерванията на плътността на топлинните потоци, преминаващи през обвивката на сградата, се извършват в съответствие с GOST 25380-82 "Сгради и конструкции. Метод за измерване на плътността на топлинните потоци, преминаващи през обвивката на сградата".

Плътността на топлинния поток се измерва по скалата на специализирано устройство, което включва преобразувател на топлинен поток, или се изчислява от резултатите от измерването на emf. върху предварително калибрирани преобразуватели на топлинен поток.

Схемата за измерване на плътността на топлинния поток е показана на чертежа.

1 - ограждаща конструкция; 2 - преобразувател на топлинен поток; 3 - emf метър;

tv, tn - температура на вътрешния и външния въздух;

τн, τв, τ"в — температурата на външната, вътрешната повърхност на ограждащата конструкция, съответно в близост до и под преобразувателя;

R1, R2 - термично съпротивление на обвивката на сградата и преобразувателя на топлинния поток;

q1, q2 са плътността на топлинния поток преди и след фиксирането на преобразувателя

II. Инфрачервено лъчение. Източници. Защита.

Защита от инфрачервено лъчение на работното място.

λmax = 2,9-103 / T [µm] (1)

където Т е абсолютната температура на излъчващото тяло, К.

Инфрачервеното лъчение е разделено на три области:

къси вълни (X = 0,7 - 1,4 микрона);

средна вълна (k \u003d 1,4 - 3,0 микрона):

дълговълнова (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Електрическите вълни от инфрачервения диапазон имат предимно топлинен ефект върху човешкото тяло. В този случай е необходимо да се вземат предвид: интензитета и дължината на вълната с максимална енергия; излъчена повърхност; продължителност на експозицията за работен ден и продължителност на непрекъснато облъчване; интензивност на физическия труд и въздушна мобилност на работното място; качество на гащеризоните; индивидуални характеристики на работника.

Лъчи от късовълнов обхват с дължина на вълната λ ≤ 1,4 μm имат способността да проникват в тъканта на човешкото тяло с няколко сантиметра. Такова инфрачервено лъчение лесно прониква през кожата и черепа в мозъчната тъкан и може да засегне мозъчните клетки, причинявайки тежко увреждане на мозъка, симптомите на което са повръщане, замаяност, разширяване на кръвоносните съдове на кожата, спадане на кръвното налягане и нарушено кръвообращение и дишане, конвулсии, понякога загуба на съзнание. При облъчване с късовълнови инфрачервени лъчи се наблюдава и повишаване на температурата на белите дробове, бъбреците, мускулите и други органи. В кръвта, лимфата, цереброспиналната течност се появяват специфични биологично активни вещества, наблюдават се метаболитни нарушения, променя се функционалното състояние на централната нервна система.

Лъчите от средния вълнов диапазон с дължина на вълната λ = 1,4 - 3,0 микрона се задържат в повърхностните слоеве на кожата на дълбочина 0,1 - 0,2 mm. Следователно физиологичният им ефект върху тялото се проявява главно в повишаване на температурата на кожата и нагряване на тялото.

Най-интензивното нагряване на повърхността на човешката кожа се получава при IR лъчение с λ > 3 µm. Под негово влияние се нарушава дейността на сърдечно-съдовата и дихателната система, както и топлинният баланс на тялото, което може да доведе до топлинен удар.

Интензитетът на топлинното излъчване се регулира въз основа на субективното усещане за енергията на излъчване от човек. Съгласно GOST 12.1.005-88, интензивността на топлинното излагане на работниците от нагрети повърхности на технологично оборудване и осветителни тела не трябва да надвишава: 35 W / m2 с излагане на повече от 50% от повърхността на тялото; 70 W/m2 при излагане на 25 до 50% от повърхността на тялото; 100 W/m2 при облъчване на не повече от 25% от повърхността на тялото. От открити източници (нагрят метал и стъкло, открит пламък) интензивността на термичното излагане не трябва да надвишава 140 W / m2 с излагане на не повече от 25% от повърхността на тялото и задължително използване на лични предпазни средства, включително защита на лицето и око.

Температурата на повърхността на оборудването, вътре в което температурата е близка до 100 0C, не трябва да надвишава 35 0C.

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

Основните видове защита срещу инфрачервено лъчение включват:

1. защита на времето;

2. дистанционна защита;

3. екраниране, топлоизолация или охлаждане на горещи повърхности;

4. увеличаване на топлопреминаването на човешкото тяло;

5. лични предпазни средства;

6. елиминиране на източника на топлина.

Защитата на времето предвижда ограничаване на времето, прекарано от радиацията, действаща в зоната на . Безопасното време за престой на човек в зоната на действие на IR лъчението зависи от неговия интензитет (плътност на потока) и се определя съгласно таблица 1.

маса 1

Време за безопасен престой на хората в зоната на инфрачервено излъчване

Безопасното разстояние се определя по формула (2) в зависимост от продължителността на престоя в работната зона и допустимата плътност на IR лъчението.

Мощността на IR лъчението може да бъде намалена чрез конструктивни и технологични решения (подмяна на режима и метода на нагряване на продуктите и др.), както и чрез покриване на нагревателните повърхности с топлоизолационни материали.

Има три вида екрани:

непрозрачен;

· прозрачен;

полупрозрачен.

В непрозрачните екрани енергията на електромагнитните трептения, взаимодействаща с веществото на екрана, се превръща в топлина. В този случай екранът се нагрява и като всяко нагрявано тяло се превръща в източник на топлинно излъчване. Излъчването на повърхността на екрана, противоположно на източника, условно се счита за излъчено излъчване на източника. Непрозрачните екрани включват: метални, алфа (от алуминиево фолио), порести (пянобетон, пеностъкло, експандирана глина, пемза), азбест и други.

При прозрачните екрани лъчението се разпространява вътре в тях по законите на геометричната оптика, което осигурява видимост през екрана. Тези паравани са изработени от различни видове стъкло, използвани са и филмови водни завеси (свободни и течащи надолу по стъклото).

Полупрозрачните екрани съчетават свойствата на прозрачни и непрозрачни екрани. Те включват метални мрежи, верижни завеси, стъклени екрани, подсилени с метална мрежа.

· топлоотразяващи;

· топлопоглъщащи;

разсейващ топлина.

Това разделение е доста произволно, тъй като всеки екран има способността да отразява, абсорбира и отстранява топлината. Отнасянето на екрана към една или друга група се определя от това коя от способностите му е по-изразена.

Топлоотразяващите екрани имат ниска степен на повърхностна чернота, в резултат на което отразяват значителна част от падащата върху тях лъчиста енергия в обратна посока. Като топлоотразяващи материали се използват Alfol, листов алуминий, поцинкована стомана.

Топлопоглъщащи екрани се наричат екрани, изработени от материали с високо термично съпротивление (ниска топлопроводимост). Като топлопоглъщащи материали се използват огнеупорни и топлоизолационни тухли, азбест и шлакова вата.

Като топлоотвеждащи екрани най-широко се използват водните завеси, свободно падащи под формата на филм, или напояване на друга екранираща повърхност (например метална), или затворени в специален корпус, изработен от стъкло или метал.

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

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

q3 е плътността на потока на IR лъчението с използване на защита, W/m2;

t е температурата на IR лъчението без използване на защита, °С;

t3 е температурата на IR лъчението с използване на защита, °С.

Въздушният поток, насочен директно към работника, позволява да се увеличи отвеждането на топлината от тялото му към околната среда. Изборът на скорост на въздушния поток зависи от тежестта на извършената работа и интензивността на инфрачервеното лъчение, но не трябва да надвишава 5 m / s, тъй като в този случай работникът изпитва дискомфорт (например шум в ушите). Ефективността на въздушните душове се увеличава, когато въздухът, изпратен до работното място, се охлажда или когато в него се смеси фино пръскана вода (водно-въздушен душ).

Като лични предпазни средства се използват гащеризони от памучни и вълнени тъкани, тъкани с метално покритие (отразяващо до 90% от IR лъчението). Очила, щитове със специални очила са предназначени за защита на очите - светлинни филтри от жълто-зелен или син цвят.

Терапевтичните и превантивните мерки предвиждат организиране на рационален режим на труд и почивка. Продължителността на прекъсванията в работата и тяхната честота се определят от интензивността на IR лъчението и тежестта на работата. Наред с периодичните прегледи се извършват и медицински прегледи за профилактика на професионални заболявания.

III. Използвани инструменти.

Област на приложение:

Устройствата от серията IPP-2 се използват широко в строителството, научните организации, в различни енергийни съоръжения и в много други индустрии.

Измерването на плътността на топлинния поток, като индикатор за топлоизолационните свойства на различни материали, се извършва с устройства от серия IPP-2 при:

Изпитване на ограждащи конструкции;

Определяне на топлинните загуби във водогрейните мрежи;

Извършване на лабораторна работа в университети (катедри "Безопасност на живота", "Индустриална екология" и др.).

Стойката съдържа източник на топлинно излъчване под формата на битов рефлектор, пред който е монтиран топлинен щит от различни материали (плат, метална ламарина, комплект вериги и др.). Зад екрана на различни разстояния от него вътре в модела на стаята се поставя устройството IPP-2, което измерва плътността на топлинния поток. Над стайния модел е поставен аспиратор с вентилатор. Измервателното устройство IPP-2 има допълнителен сензор, който ви позволява да измервате температурата на въздуха в помещението. По този начин стойката BZhZ 3 дава възможност да се определи количествено ефективността на различни видове термична защита и локална вентилационна система.

Стойката дава възможност за измерване на интензитета на топлинното излъчване в зависимост от разстоянието до източника, за определяне на ефективността на защитните свойства на екраните, изработени от различни материали.

IV. Принцип на действие и конструкция на устройството IPP-2.

Конструктивно измервателният блок на устройството е направен в пластмасов корпус.

Принципът на работа на устройството се основава на измерване на температурната разлика на "спомагателната стена". Големината на температурната разлика е пропорционална на плътността на топлинния поток. Температурната разлика се измерва с помощта на лентова термодвойка, разположена вътре в пластината на сондата, която действа като "спомагателна стена".

В работен режим устройството извършва циклично измерване на избрания параметър. Извършва се преход между режимите на измерване на плътността на топлинния поток и температурата, както и показване на заряда на батерията в проценти от 0% ... 100%. При превключване между режими на индикатора се показва съответният надпис на избрания режим. Устройството може също така да извършва периодично автоматично записване на измерени стойности в енергонезависима памет по отношение на времето. Активирането/деактивирането на записа на статистики, настройката на параметрите на записа, четенето на натрупаните данни се извършва с помощта на предоставения по поръчка софтуер.

особености:

Възможност за задаване на прагове за звукови и светлинни аларми. Праговете са горната или долната граница на допустимата промяна в съответната стойност. Ако горната или долната прагова стойност е нарушена, устройството открива това събитие и светодиодът светва на индикатора. Ако устройството е конфигурирано правилно, нарушаването на праговете се придружава от звуков сигнал.

· Прехвърляне на измерените стойности към компютъра на интерфейса RS 232.

Модификации на сонди за измерване на плътността на топлинния поток:

Външен вид на сонди за топлинен поток

— PTP-2.0P: от 10 до 2000 W/m2;

— PTP-9.9P: от 10 до 9999 W/m2.

2. Сонда за топлинен поток под формата на "монета" върху гъвкав кабел PTP-2.0.

Диапазон на измерване на плътността на топлинния поток: от 10 до 2000 W/m2.

Модификации на температурната сонда:

Външен вид на температурни сонди

1. Потопяемите термодвойки TPP-A-D-L на базата на термистор Pt1000 (термодвойки за съпротивление) и термодвойки ТХА-А-D-L на базата на XА термодвойки (електрически термодвойки) са предназначени за измерване на температурата на различни течни и газообразни материали, както и насипни материали.

Диапазон на измерване на температурата:

- за Търговско-промишлена палата-A-D-L: от -50 до +150 °С;

- за ТХА-А-D-L: от -40 до +450 °С.

Размери:

- D (диаметър): 4, 6 или 8 мм;

- L (дължина): от 200 до 1000 мм.

2. Термодвойка ТХА-А-D1/D2-LП на базата на ХА термодвойка (електрическа термодвойка) е предназначена за измерване на температурата на плоска повърхност.

Размери:

- D1 (диаметър на "металния щифт"): 3 мм;

- D2 (диаметър на основата - "кръпка"): 8 мм;

- L (дължина на "металния щифт"): 150 мм.

Температурен диапазон на измерване: от -40 до +450 °С.

Размери:

- D (диаметър) - 4 мм;

- L (дължина на "металния щифт"): 180 мм;

- ширина на лентата - 6 мм.

Комплектът за доставка на устройството за измерване на плътността на топлинния товар на средата включва:

2. Сонда за измерване на плътността на топлинния поток.*

3. Температурна сонда.*

4. Софтуер.**

5. Кабел за свързване към персонален компютър. **

6. Сертификат за калибриране.

7. Ръководство за експлоатация и паспорт на устройството IPP-2.

8. Паспорт за термоелектрични преобразуватели (температурни сонди).

9. Паспорт за сондата за плътност на топлинния поток.

10. Мрежов адаптер.

* - Обхватите на измерване и дизайна на сондата се определят на етап поръчка

** - Позициите се доставят по специална поръчка.

V. Подготовка на уреда за работа и извършване на измервания.

Подготовка на устройството за работа.

Извадете устройството от опаковката. Ако устройството се внесе в топло помещение от студено, е необходимо да го оставите да се затопли до стайна температура за 2 часа. Заредете напълно батерията в рамките на четири часа. Поставете сондата на мястото, където ще се правят измервания. Свържете сондата към инструмента. Ако устройството трябва да работи заедно с персонален компютър, е необходимо да свържете устройството към свободен COM порт на компютъра с помощта на свързващ кабел. Свържете мрежовия адаптер към устройството и инсталирайте софтуера според описанието. Включете устройството с кратко натискане на бутона. Ако е необходимо, регулирайте устройството в съответствие с параграф 2.4.6. Ръководства за експлоатация. Когато работите с персонален компютър, задайте мрежовия адрес и обменния курс на устройството в съответствие с параграф 2.4.8. Ръководства за експлоатация. Започнете да измервате.

По-долу е дадена диаграма на превключване в режим "Работа".

Подготовка и извършване на измервания по време на термично изпитване на обвивки на сгради.

Позволено е да се измерва плътността на топлинните потоци от външната страна на ограждащите конструкции, ако е невъзможно измерването им отвътре (агресивна среда, колебания в параметрите на въздуха), при условие че се поддържа стабилна температура на повърхността. Контролът на условията на топлопредаване се извършва с помощта на температурна сонда и средства за измерване на плътността на топлинния поток: при измерване за 10 минути. техните показания трябва да са в рамките на грешката на измерване на инструментите.

5. По време на оперативни измервания на плътността на топлинния поток, свободната повърхност на преобразувателя се залепва със слой материал или се боядисва с боя със същата или подобна степен на излъчване с разлика от 0,1 като материала на повърхностния слой на ограждащата конструкция.

Подготовка и вземане на измервания

(по време на лабораторна работа на примера на лабораторна работа "Изследване на средства за защита от инфрачервени лъчения").

Свържете IR източника към гнездото. Включете източника на IR лъчение (горната част) и измервателя на топлинния поток IPP-2.

Инсталирайте главата на измервателя на плътността на топлинния поток на разстояние 100 mm от източника на инфрачервено лъчение и определете плътността на топлинния поток (средна стойност от три до четири измервания).

Построете графика на зависимостта на плътността на IR потока от разстоянието.

Повторете измерванията съгласно параграфи. 1 - 3 с различни Данни от измерванията да се въвеждат под формата на таблица 1. Построете графики на зависимостта на плътността на потока на IR лъчението от разстоянието за всеки екран.

Таблица формуляр 1

Оценете ефективността на защитното действие на екраните по формула (3).

Изграждане на графики на ефективността на защитата на смукателната вентилация и без нея.

Фиксирайте маркуча на прахосмукачката на един от стелажите и включете прахосмукачката в режим "духалка", като насочите въздушния поток почти перпендикулярно на топлинния поток (леко към) - имитация на въздушна завеса. С помощта на измервателния уред IPP-2 измервайте температурата на инфрачервеното лъчение без и с "духалка".

Построете графики на ефективността на защитата на „духовката“ по формула (4).

VI. Резултати от измерването и тяхната интерпретация

Таблица. Електрокамина EXP-1,0/220. Стелаж за поставяне на сменяеми екрани. Стелаж за монтаж на измервателна глава. Измервател на плътност на топлинния поток IPP-2M. Владетел. Прахосмукачка Typhoon-1200.

Интензитетът (плътността на потока) на IR лъчението q се определя по формулата:

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

където S е площта на излъчващата повърхност, m2;

T е температурата на излъчващата повърхност, K;

r е разстоянието от източника на радиация, m.

Един от най-разпространените видове защита срещу IR лъчение е екранирането на излъчващи повърхности.

Има три вида екрани:

непрозрачен;

· прозрачен;

полупрозрачен.

Според принципа на действие екраните са разделени на:

· топлоотразяващи;

· топлопоглъщащи;

разсейващ топлина.

маса 1

Ефективността на защита срещу топлинно излъчване с помощта на екрани E се определя по формулите:

E \u003d (q - q3) / q

където q е плътността на потока на IR лъчение без защита, W/m2;

q3 е плътността на потока на IR лъчение с използване на защита, W/m2.

Видове защитни екрани (непрозрачни):

1. Екран смесен - верижна поща.

Имейл = (1550 - 560) / 1550 = 0,63

2. Метален екран с почерняла повърхност.

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

3. Топлоотразяващ алуминиев екран.

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

Нека начертаем зависимостта на плътността на IR потока от разстоянието за всеки екран.

Без защита

Както виждаме, ефективността на защитното действие на екраните варира:

1. Минимален защитен ефект на смесен екран - ризница - 0,63;

2. Алуминиев екран с почернена повърхност - 0,86;

3. Топлоотразителният алуминиев екран има най-голям защитен ефект - 0,99.

· GOST 25380-82. Метод за измерване на плътността на топлинните потоци, преминаващи през обвивките на сградата.

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Въздух в работната зона. Общи санитарно-хигиенни изисквания.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Средства за защита от инфрачервено лъчение. Класификация. Общи технически изисквания.