Ono što se procjenjuje indikatorom je površinska gustina toplotnog toka. toplotni tok

Količina topline koja prolazi kroz datu površinu u jedinici vremena naziva se toplotni tok Q, W .

Zove se količina topline po jedinici površine u jedinici vremena gustina toplotnog fluksa ili specifični toplotni tok i karakteriše intenzitet prenosa toplote.

Gustina toplotnog fluksa q, usmjeren je duž normale na izotermnu površinu u smjeru suprotnom od temperaturnog gradijenta, odnosno u smjeru opadanja temperature.

Ako je distribucija poznata q na površini F, zatim ukupna količina topline Qτ je prošlo kroz ovu površinu tokom vremena τ , može se naći prema jednačini:

i toplotni tok:

Ako vrijednost q je konstantan na razmatranoj površini, tada:

Fourierov zakon

Ovaj zakon postavlja količinu toplotnog toka pri prijenosu topline kroz vođenje topline. Francuski naučnik J. B. Fourier 1807. ustanovio je da je gustina toplotnog toka kroz izotermnu površinu proporcionalna temperaturnom gradijentu:

Znak minus u (9.6) ukazuje da je toplotni tok usmjeren u suprotnom smjeru od gradijenta temperature (vidi sliku 9.1.).

Gustina toplotnog fluksa u proizvoljnom smjeru l predstavlja projekciju na ovaj smjer toplotnog toka u smjeru normale:

Koeficijent toplotne provodljivosti

Koeficijent λ , W/(m·K), u jednačini Fourierovog zakona je numerički jednaka gustini toplotnog toka kada temperatura padne za jedan Kelvin (stepen) po jedinici dužine. Koeficijent toplinske provodljivosti različitih tvari ovisi o njihovim fizičkim svojstvima. Za određeno tijelo vrijednost koeficijenta toplinske provodljivosti ovisi o strukturi tijela, njegovoj zapreminskoj težini, vlažnosti, hemijskom sastavu, pritisku, temperaturi. U tehničkim proračunima, vrijednost λ uzeti iz referentnih tabela, a potrebno je osigurati da uslovi za koje je data vrijednost koeficijenta toplotne provodljivosti u tabeli odgovaraju uslovima proračunskog problema.

Koeficijent toplotne provodljivosti posebno zavisi od temperature. Za većinu materijala, kao što pokazuje iskustvo, ova zavisnost se može izraziti linearnom formulom:

gdje λ o - koeficijent toplotne provodljivosti na 0 °C;

β - temperaturni koeficijent.

Koeficijent toplotne provodljivosti gasova, a posebno pare jako zavise od pritiska. Numerička vrijednost koeficijenta toplinske provodljivosti za različite tvari varira u vrlo širokom rasponu - od 425 W / (m K) za srebro, do vrijednosti reda veličine 0,01 W / (m K) za plinove. To se objašnjava činjenicom da je mehanizam prijenosa topline toplinskom provodljivošću u različitim fizičkim medijima različit.

Metali imaju najveću vrijednost toplotne provodljivosti. Toplotna provodljivost metala opada s porastom temperature i naglo opada u prisustvu nečistoća i legirajućih elemenata. Dakle, toplotna provodljivost čistog bakra je 390 W / (m K), a bakra sa tragovima arsena je 140 W / (m K). Toplotna provodljivost čistog željeza je 70 W/(m K), čelika sa 0,5% ugljika - 50 W/(m K), legiranog čelika sa 18% hroma i 9% nikla - samo 16 W/(m K).

Ovisnost toplinske provodljivosti nekih metala o temperaturi prikazana je na sl. 9.2.

Gasovi imaju nisku toplotnu provodljivost (reda 0,01...1 W/(m K)), koja se snažno povećava sa porastom temperature.

Toplotna provodljivost tekućina se pogoršava s povećanjem temperature. Izuzetak su voda i glicerol. Generalno, koeficijent toplotne provodljivosti kapajućih tečnosti (voda, ulje, glicerin) je veći od koeficijenta gasova, ali niži od koeficijenta čvrstih materija i kreće se od 0,1 do 0,7 W/(m K).

Rice. 9.2. Utjecaj temperature na toplinsku provodljivost metala

1 Osnovni pojmovi i definicije - temperaturno polje, gradijent, toplotni tok, gustina toplotnog fluksa (q, Q), Fourierov zakon.

temperaturno polje– skup vrijednosti temperature u svim tačkama proučavanog prostora za svaki trenutak vremena..gif" width="131" height="32 src=">

Količina toplote, W, koja u jedinici vremena prolazi kroz izotermnu površinu površine F naziva se toplotni tok a određuje se iz izraza: https://pandia.ru/text/78/654/images/image004_12.gif" width="15" height="32">, W/m2, naziva se gustina toplotnog fluksa: .

Odnos između količine toplote dQ, J, koja za vrijeme dt prolazi kroz elementarnu površinu dF koja se nalazi na izotermnoj površini, i temperaturnog gradijenta dt/dn utvrđuje se Fourierovim zakonom: .

2. Jednačina toplotne provodljivosti, uslovi jedinstvenosti.

Diferencijalna jednadžba za provođenje topline izvedena je uz sljedeće pretpostavke:

Tijelo je homogeno i izotropno;

Fizički parametri su konstantni;

Deformacija razmatranog volumena, povezana s promjenom temperature, vrlo je mala u odnosu na sam volumen;

Unutrašnji izvori toplote u telu, koji se u opštem slučaju mogu dati kao , su ravnomjerno raspoređeni.

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

Diferencijalna jednadžba provođenja toplote uspostavlja odnos između vremenskih i prostornih promjena temperature u bilo kojoj tački u tijelu gdje se odvija proces provođenja topline.

Ako uzmemo konstantu termofizičkih karakteristika, koja je pretpostavljena prilikom izvođenja jednadžbe, onda difur ima oblik: https://pandia.ru/text/78/654/images/image011_4.gif" width="51" height=" 44"> - koeficijent toplotne difuzije.

i , gdje je Laplaceov operator u Dekartovom koordinatnom sistemu.

Onda .

Uslovi jedinstvenosti ili granični uslovi uključuju:

geometrijski pojmovi,

3. Toplotna provodljivost u zidu (granični uslovi 1. vrste).

Toplotna provodljivost jednoslojnog zida.

Razmotrimo homogeni ravni zid debljine d. Temperature tc1 i tc2 koje su konstantne u vremenu održavaju se na vanjskim površinama zida. Toplotna provodljivost materijala zida je konstantna i jednaka je l.

U stacionarnom načinu rada, osim toga, temperatura se mijenja samo u smjeru okomitom na ravninu naslaga (os 0x): ..gif" width="129" height="47">

Odredimo gustinu toplotnog toka kroz ravan zid. U skladu sa Fourierovim zakonom, uzimajući u obzir jednakost (*), možemo napisati: .

Shodno tome (**).

Temperaturna razlika u jednačini (**) se naziva temperaturna razlika. Iz ove jednadžbe se može vidjeti da gustina toplotnog toka q varira direktno proporcionalno toplotnoj provodljivosti l i temperaturnoj razlici Dt i obrnuto proporcionalno debljini zida d.

Odnos se naziva toplotna provodljivost zida, a njegova recipročna je https://pandia.ru/text/78/654/images/image023_1.gif" width="213" height="25">.

Toplotnu provodljivost l treba uzeti na prosječnoj temperaturi zida.

Toplotna provodljivost višeslojnog zida.

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

Da bi se uporedila svojstva toplotne provodljivosti višeslojnog ravnog zida sa svojstvima homogenih materijala, uvodi se koncept ekvivalentna toplotna provodljivost. Ovo je toplotna provodljivost jednoslojnog zida čija je debljina jednaka debljini razmatranog višeslojnog zida, tj.gif" width="331" height="52">

Dakle, imamo:

4. Prenos toplote kroz ravan zid (granični uslovi 3. vrste).

Prijenos topline s jednog pokretnog medija (tečnost ili plin) na drugi kroz čvrsti zid bilo kojeg oblika koji ih razdvaja naziva se prijenos topline. Karakteristike procesa na granicama zida tokom prenosa toplote karakterišu granični uslovi treće vrste, koji se postavljaju vrednostima temperature tečnosti na jednoj i drugoj strani zida, kao i odgovarajuće vrijednosti koeficijenata prijenosa topline.

Razmotrimo stacionarni proces prijenosa topline kroz beskonačan homogeni ravni zid debljine d. Dati su toplinska provodljivost zida l, temperature okoline tl1 i tl2, koeficijenti prolaza topline a1 i a2. Potrebno je pronaći toplotni tok iz tople tečnosti u hladnu i temperature na površinama zida tc1 i tc2. Gustoća toplotnog toka od vrućeg medija do zida određena je jednadžbom: . Isti toplotni tok prenosi se vođenjem toplote kroz čvrsti zid: i od druge zidne površine do hladnog okruženja: DIV_ADBLOCK119">

Zatim https://pandia.ru/text/78/654/images/image035_0.gif" width="128" height="75 src="> - koeficijent prolaza toplote, brojčana vrijednost k izražava količinu topline koja prolazi kroz jedinicu površine zida u jedinici vremena pr temperaturna razlika između toplog i hladnog medija je 1K i ima istu mjernu jedinicu kao i koeficijent prolaza topline, J / (s * m2K) ili W / (m2K).

Recipročna vrijednost koeficijenta prijenosa topline se naziva toplinska otpornost na prijenos topline:.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image038_0.gif" width="37" height="25"> toplinska otpornost toplinske provodljivosti.

Za sendvič zid .

Gustina toplotnog toka kroz višeslojni zid: .

Toplotni tok Q, W, koji prolazi kroz ravan zid površine F, jednak je: .

Temperatura na granici bilo koja dva sloja pod graničnim uslovima treće vrste može se odrediti jednadžbom . Temperaturu možete odrediti i grafički.

5. Toplotna provodljivost u cilindričnom zidu (granični uslovi 1. vrste).

Razmotrimo stacionarni proces provođenja toplote kroz homogeni cilindrični zid (cev) dužine l sa unutrašnjim poluprečnikom r1 i spoljašnjim radijusom r2. Toplotna provodljivost materijala zida l je konstantna vrijednost. Konstantne temperature tc1 i tc2 su postavljene na površini zida.

U slučaju (l>>r), izotermne površine će biti cilindrične, a temperaturno polje će biti jednodimenzionalno. Odnosno, t=f(r), gdje je r trenutna koordinata cilindričnog sistema, r1£r£r2..gif" width="113" height="48">.

Uvođenje nove varijable omogućava nam da dovedemo jednačinu u oblik: 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=">.

Zamjena vrijednosti C1 i C2 u jednadžbu , dobijamo:

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

Ovaj izraz je jednadžba logaritamske krive. Posljedično, unutar homogenog cilindričnog zida pri konstantnoj vrijednosti toplinske provodljivosti, temperatura se mijenja prema logaritamskom zakonu.

Da biste pronašli količinu topline koja prolazi kroz površinu cilindričnog zida F u jedinici vremena, možete koristiti Fourierov zakon:

Zamjena u jednačinu Fourierovog zakona vrijednosti gradijenta temperature prema jednačini dobijamo: (*) ® Q vrijednost ne zavisi od debljine zida, već od odnosa njegovog vanjskog i unutrašnjeg prečnika.

Ako se odnosi na toplotni tok po jedinici dužine cilindričnog zida, onda se jednačina (*) može napisati kao https://pandia.ru/text/78/654/images/image056.gif" width="67" visina ="52 src="> je toplotna otpornost toplotne provodljivosti cilindričnog zida.

Za višeslojni cilindrični zid https://pandia.ru/text/78/654/images/image058.gif" width="225" height="57 src=">.

6. Prenos toplote kroz cilindrični zid (granični uslovi 3. vrste).

Razmotrimo uniformni cilindrični zid velike dužine sa unutrašnjim prečnikom d1, spoljnim prečnikom d2 i konstantnom toplotnom provodljivošću. Date su vrijednosti temperature toplog tl1 i hladnog tl2 medija i koeficijenti prolaza topline a1 i a2. za stacionarni način možemo napisati:

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

gdje - linearni koeficijent prolaza toplote, karakterizira intenzitet prijenosa topline iz jedne tekućine u drugu kroz zid koji ih razdvaja; brojčano jednak količini topline koja prolazi iz jednog medija u drugi kroz zid cijevi dužine 1 m u jedinici vremena s temperaturnom razlikom između njih od 1 K.

Recipročna vrijednost linearnog koeficijenta prijenosa topline se naziva linearni toplotni otpor prenosu toplote.

Za višeslojni zid, linearni toplotni otpor prenosu toplote je zbir linearnih toplotnih otpora prenosu toplote i zbir linearnih toplotnih otpora prema toplotnoj provodljivosti slojeva.

Temperature na granici između slojeva: 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=">

gdje – koeficijent prolaza toplote za kuglični zid.

Recipročna vrijednost koeficijenta prijenosa topline sfernog zida naziva se toplinska otpornost na prijenos topline sfernog zida.

Granični usloviI kind.

Neka postoji lopta sa radijusima unutrašnje i spoljašnje površine r1 i r2, konstantnom toplotnom provodljivošću i datim ravnomerno raspoređenim temperaturama površine tc1 i tc2.

U ovim uslovima temperatura zavisi samo od radijusa r. Prema Fourierovom zakonu, toplotni tok kroz sferni zid jednak je: .

Integracija jednadžbe daje sljedeću raspodjelu temperature u sfernom sloju:

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

Shodno tome , d - debljina zida.

Raspodjela temperature: ® pri konstantnoj toplotnoj provodljivosti, temperatura u sfernom zidu se menja prema hiperboličkom zakonu.

8. Termička otpornost.

Jednoslojni ravni zid:

Granični uslovi 1. vrste

Odnos se naziva toplotna provodljivost zida, a njegova recipročna je https://pandia.ru/text/78/654/images/image036_0.gif" width="349" height="55">.

Jednoslojni cilindrični zid:

Granični uslovi 1. vrste

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

Granični uslovi 3. vrste

Linearni termički otpor na prijenos topline: https://pandia.ru/text/78/654/images/image078.gif" width="249" height="53"> (višeslojni zid)

9. Kritični prečnik izolacije.

Razmotrimo slučaj kada je cijev prekrivena jednoslojnom toplinskom izolacijom vanjskog promjera d3. uz pretpostavku datih i konstantnih koeficijenata prolaza toplote a1 i a2, temperature obe tečnosti tl1 i tl2, toplotne provodljivosti cevi l1 i izolacije l2.

Prema jednačini , izraz za linearni toplotni otpor prenosu toplote kroz dvoslojni cilindrični zid ima oblik: https://pandia.ru/text/78/654/images/image080.gif" width="72" height=" 52 src="> će se povećati, a termin se smanjiti. Drugim riječima, povećanje vanjskog prečnika izolacije povlači za sobom povećanje toplotnog otpora prema toplotnoj provodljivosti izolacije i smanjenje toplotnog otpora na prenos toplote na njegova vanjska površina. Ovo posljednje je zbog povećanja površine vanjske površine.

Ekstremum funkcije Rl – – kritični prečnik označen kao dcr. Služi kao pokazatelj prikladnosti materijala za upotrebu kao toplinska izolacija za cijev sa datim vanjskim prečnikom d2 pri datom koeficijentu prijenosa topline a2.

10. Izbor toplotne izolacije prema kritičnom prečniku.

Vidi pitanje 9. Prečnik izolacije mora biti veći od kritičnog prečnika izolacije.

11. Prijenos topline kroz rebrasti zid. Finning faktor.

Zamislite rebrasti zid debljine d i toplotne provodljivosti l. Na glatkoj strani površina je F1, a na rebrastoj strani F2. postavljene su temperature tl1 i tl2 konstantne u vremenu, kao i koeficijenti prolaza topline a1 i a2.

Označimo temperaturu glatke površine sa tc1. Pretpostavimo da su temperature površina rebara i samog zida iste i jednake tc2. Takva pretpostavka, općenito govoreći, ne odgovara stvarnosti, ali pojednostavljuje proračune i često se koristi.

Kada je tl1 > tl2, za toplotni tok Q mogu se napisati sljedeći izrazi:

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

gdje – koeficijent prolaza toplote za rebrasti zid.

Prilikom izračunavanja gustine toplotnog toka po jedinici nerebraste površine zida dobijamo: . k1 je koeficijent prolaza topline koji se odnosi na površinu zida bez rebra.

Omjer površine rebraste površine i površine glatke površine F2/F1 naziva se faktor peraja.

12. Nestacionarna toplotna provodljivost. Tačka vodiča. Fizičko značenje Bi, Fo.

Nestacionarna toplotna provodljivost je proces u kome se temperatura u datoj tački čvrste supstance menja tokom vremena, a skup naznačenih temperatura formira nestacionarno temperaturno polje čije je pronalaženje glavni zadatak nestacionarnog termičkog provodljivost. Prolazni procesi toplotne provodljivosti su od velikog značaja za instalacije za grejanje, ventilaciju, klimatizaciju, snabdevanje toplotom i proizvodnju toplote. Građevinske ograde doživljavaju vremenski promjenjive toplinske efekte kako iz vanjskog zraka tako i sa strane prostorije, tako da se proces nestacionarnog provođenja topline odvija u nizu omotača zgrade. Problem nalaženja trodimenzionalnog temperaturnog polja može se formulisati u skladu sa principima navedenim u odeljku "matematička formulacija problema prenosa toplote". Formulacija problema uključuje jednadžbu provodljivosti toplote: , gde je toplotna difuzivnost m2/s, kao i uslove jedinstvenosti koji omogućavaju da se izdvoji jedno rešenje iz skupa rešenja jednačine koja se razlikuju po vrednosti integrirajućih konstanti.

Uslovi jedinstvenosti uključuju početne i granične uslove. Početni uslovi postavljaju vrijednosti željene funkcije t u početnom trenutku vremena na cijelom području D. Kao područje D u kojem je potrebno pronaći temperaturno polje, smatrat ćemo pravokutni paralelepiped dimenzija 2d, 2ly, 2lz, na primjer, element građevinske konstrukcije. Tada se početni uslovi mogu zapisati kao: za t =0 i - d£x£d; - ly£y£ly; -lz£z£lz imamo t = t(x, y, z, 0) = t0(x, y, z). Iz ovog unosa se može vidjeti da se početak kartezijanskog koordinatnog sistema nalazi u centru simetrije paralelepipeda.

Granične uslove formulišemo u obliku graničnih uslova treće vrste, koji se često susreću u praksi. Granični uslovi III vrste postavljaju se za bilo koji trenutak vremena na granicama područja D koeficijent prolaza toplote i temperatura okoline. U općenitom slučaju, ove vrijednosti mogu biti različite u različitim dijelovima površine S regije D. Za slučaj istog koeficijenta prolaza toplote a na celoj površini S i svuda iste temperature okoline tzh, granični uslovi treće vrste pri t > 0 mogu se zapisati kao: ; ;

gdje . S je površina koja ograničava područje D.

Temperatura u svakoj od tri jednačine se uzima na odgovarajućoj strani paralelepipeda.

Razmotrimo analitičko rješenje gore formulisanog problema u jednodimenzionalnoj verziji, tj. pod uslovom ly, lz »d. U ovom slučaju potrebno je pronaći temperaturno polje oblika t = t(x, t). Napišimo izjavu problema:

jednačina ;

početni uslov: pri t = 0 imamo t(x, 0) = t0 = const;

granični uslov: za x = ±d, t > 0 imamo https://pandia.ru/text/78/654/images/image095.gif" width="141" height="27">. Problem je u kako bi se dobila specifična formula t = t(x, t), koja omogućava pronalaženje temperature t u bilo kojoj tački ploče u proizvoljnom trenutku.

Formulirajmo problem u bezdimenzionalnim varijablama, to će smanjiti unose i učiniti rješenje univerzalnijim. Bezdimenzionalna temperatura je , bezdimenzionalna koordinata je X = x/d..gif" width="149" height="27 src=">.gif" width="120" height="25">, gdje je – broj biota.

Formulacija problema u bezdimenzionalnom obliku sadrži jedan parametar - Biotov broj, koji je u ovom slučaju kriterij, budući da se sastoji samo od količina uključenih u uvjet jedinstvenosti. Upotreba Biotovog broja povezana je s pronalaženjem temperaturnog polja u čvrstoj tvari, tako da je nazivnik Bi toplinska provodljivost čvrste tvari. Bi je unaprijed određen parametar i kriterij.

Ako uzmemo u obzir 2 procesa nestacionarnog provođenja topline s istim Biotovim brojevima, onda su, prema trećoj teoremi sličnosti, ti procesi slični. To znači da će u sličnim tačkama (tj. na X1=X2; Fo1=Fo2) bezdimenzionalne temperature biti numerički jednake: Q1=Q2. dakle, nakon jednog proračuna u bezdimenzionalnom obliku, dobićemo rezultat koji vrijedi za klasu sličnih pojava koje se mogu razlikovati po dimenzionalnim parametrima a, l, d, t0 i tl.

13. Nestacionarna toplotna provodljivost za neograničen ravan zid.

Vidi pitanje 12.

17. Jednačina energije. uslovi za nedvosmislenost.

Energetska jednadžba opisuje proces prijenosa topline u materijalnom mediju. Istovremeno, njegova distribucija je povezana s transformacijom u druge oblike energije. Zakon održanja energije u odnosu na procese njene transformacije formulisan je u obliku prvog zakona termodinamike, koji je osnova za izvođenje energetske jednačine. Pretpostavlja se da je medij u kojem se toplina širi; može biti nepokretna ili pokretna. Pošto je slučaj pokretnog medija opštiji, koristimo izraz za prvi zakon termodinamike za protok: (17.1) , gdje je q ulazna toplina, J/kg; h je entalpija, J/kg; w je brzina medija u razmatranoj tački, m/s; g je ubrzanje slobodnog pada; z je visina na kojoj se nalazi razmatrani element medija, m; ltr je rad protiv sila unutrašnjeg trenja, J/kg.

U skladu sa jednačinom 17.1, uložena toplota se troši na povećanje entalpije, kinematičke energije i potencijalne energije u gravitacionom polju, kao i na rad protiv viskoznih sila..gif" width="265 height=28" height=" 28"> (17.2) .

T. to. (17.3) .

Izračunajmo količinu ulazne i izlazne topline po jedinici vremena za srednji element u obliku pravokutnog paralelepipeda, čije su dimenzije dovoljno male da pretpostavimo linearnu promjenu gustine toplotnog fluksa unutar njegovih granica..gif" širina ="236" height="52 ">; njihova razlika je .

Provodeći sličnu operaciju za osi 0y i 0z, dobijamo razlike, respektivno: razliku dobijamo rezultujuću količinu toplote koja se dovodi (ili uklanja) elementu u jedinici vremena.

Ograničavamo se na slučaj strujanja umjerene brzine, tada je količina dovedene topline jednaka promjeni entalpije. Ako pretpostavimo da je elementarni paralelepiped fiksiran u prostoru i da su njegova lica propusna za tok, onda se ovaj omjer može predstaviti kao: https://pandia.ru/text/78/654/images/image114.gif" width= "18" height="31"> – brzina promjene entalpije u fiksnoj tački u prostoru okruženom elementarnim paralelepipedom; znak minus se uvodi kako bi se uskladio prijenos topline i promjena entalpije: rezultirajući priliv topline<0 должен вызывать увеличение энтальпии.

(17.10) .

Izvođenje jednadžbe energije završava se zamjenom izraza (17.6) i (17.10) u jednačinu (17.4). budući da je ova operacija formalne prirode, izvršit ćemo transformacije samo za osu 0x: (17.11) .

Uz konstantne fizičke parametre medija, dobijamo sljedeći izraz za izvod: (17.12) . Dobivši slične izraze za projekcije na druge ose, sastavit ćemo od njih zbir u zagradama na desnoj strani jednačine (17.4). I nakon nekih transformacija dobijamo energetska jednačina za nestišljiv medij pri umjerenim brzinama protoka:

(17.13) .

Lijeva strana jednačine karakterizira brzinu promjene temperature pokretne čestice fluida. Desna strana jednačine je zbir derivacija oblika i, prema tome, određuje rezultirajuću dovod (ili odvođenje) toplote zbog provođenja toplote.

Dakle, jednadžba energije ima jasno fizičko značenje: promjena temperature pokretne pojedinačne čestice fluida (lijeva strana) određena je prilivom topline u ovu česticu iz fluida koji je okružuje uslijed provođenja topline (desna strana).

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

uslovi za nedvosmislenost.

Diferencijalne jednadžbe imaju beskonačan broj rješenja, formalno se ta činjenica ogleda u prisustvu proizvoljnih konstanti integracije. Za rješavanje konkretnog inženjerskog problema potrebno je jednačinama dodati neke dodatne uslove koji se odnose na suštinu i karakteristične karakteristike ovog problema.

Polja željenih funkcija - temperatura, brzina i pritisak - nalaze se u određenom području, za koje se moraju specificirati oblik i dimenzije, iu određenom vremenskom intervalu. Da bismo iz skupa mogućih izveli jedno rješenje problema, potrebno je postaviti vrijednosti traženih funkcija: u početnom trenutku vremena na cijelom području koje se razmatra; u bilo koje vrijeme na granicama područja koje se razmatra.

GOST 25380-82

Grupa G19

DRŽAVNI STANDARD SAVEZA SSR

ZGRADE I KONSTRUKCIJE

Metoda za merenje gustine toplotnih tokova,

prolazeći kroz omotač zgrade

Zgrade i strukture.

Metoda mjerenja gustine toplotnih tokova

prolazeći kroz ograđene strukture

Datum uvođenja 1983 - 01-01

ODOBRENO I Uvedeno Rezolucijom br. 182 Državnog komiteta SSSR-a za građevinska pitanja od 14. jula 1982.

REPUBLIKACIJA. juna 1987

Ovaj standard utvrđuje jedinstvenu metodu za određivanje gustine toplotnih tokova koji prolaze kroz jednoslojne i višeslojne omote zgrada stambenih, javnih, industrijskih i poljoprivrednih zgrada i objekata tokom eksperimentalnog istraživanja iu uslovima njihovog rada.

Mjerenja gustine toplotnog fluksa se vrše pri temperaturi okoline od 243 do 323 K (od minus 30 do plus 50°C) i relativnoj vlažnosti vazduha do 85%.

Mjerenjem gustine toplotnih tokova moguće je kvantificirati toplinske karakteristike ogradnih konstrukcija zgrada i objekata i utvrditi stvarnu potrošnju topline kroz vanjske ogradne konstrukcije.

Standard se ne odnosi na prozirne ograđene strukture.

1. Opšte odredbe

1.1. Metoda mjerenja gustine toplotnog toka zasniva se na mjerenju temperaturne razlike na "pomoćnom zidu" (ploči) ugrađenom na omotaču zgrade. Ova temperaturna razlika, koja je proporcionalna njegovoj gustoći u smjeru toka topline, pretvara se u emf. baterije termoelementa smeštene u "pomoćnom zidu" paralelno sa toplotnim tokom i povezane u seriju prema generisanom signalu. "Pomoćni zid" i snop termoparova čine pretvarač toplotnog toka

1.2. Gustina toplotnog fluksa se meri na skali specijalizovanog uređaja, koji uključuje pretvarač toplotnog fluksa, ili se izračunava iz rezultata merenja emf. na prethodno kalibriranim pretvaračima toplotnog toka.

Šema za mjerenje gustine toplotnog fluksa prikazana je na crtežu.

Šema za mjerenje gustine toplotnog fluksa

1 - ogradna konstrukcija; 2 - pretvarač toplotnog toka; 3 - emf metar;

Temperatura unutrašnjeg i spoljašnjeg vazduha; , , - vanjska temperatura,

unutrašnje površine ogradne konstrukcije u blizini i ispod pretvarača;

Toplinska otpornost ovojnice zgrade i pretvarač toplotnog toka;

Gustina toplotnog fluksa prije i nakon fiksiranja sonde.

2. Hardver

2.1. Za mjerenje gustoće toplinskih tokova koristi se uređaj ITP-11 (dozvoljeno je koristiti prethodni model uređaja ITP-7) prema specifikacijama.

Tehničke karakteristike uređaja ITP-11 date su u referenci u Dodatku 1.

2.2. Prilikom termičkog ispitivanja ogradnih konstrukcija dozvoljeno je mjerenje gustine toplotnih tokova pomoću posebno proizvedenih i kalibriranih pretvarača toplotnog toka sa termičkim otporom do 0,025-0,06 (sq.m)/W i uređaja koji mjere emf koji stvaraju pretvarači. .

Dozvoljeno je koristiti pretvarač koji se koristi u instalaciji za određivanje toplotne provodljivosti u skladu sa GOST 7076-78.

2.3. Pretvarači toplotnog toka prema tački 2.2 moraju ispunjavati sljedeće osnovne zahtjeve:

materijali za "pomoćni zid" (ploču) moraju zadržati svoja fizička i mehanička svojstva na temperaturi okoline od 243 do 323 K (od minus 30 do plus 50°C);

materijale ne treba kvasiti i vlažiti vodom u tečnoj i parnoj fazi;

omjer prečnika pretvarača i njegove debljine mora biti najmanje 10;

pretvarači moraju imati zaštitnu zonu smještenu oko baterije termoelementa, čija linearna veličina treba biti najmanje 30% polumjera ili polovina linearne veličine pretvarača;

svaki proizvedeni pretvarač toplotnog toka mora biti baždaren u organizacijama koje su na propisan način stekle pravo na proizvodnju ovih pretvarača;

pod gore navedenim uvjetima okoline, kalibracijske karakteristike pretvarača moraju se održavati najmanje jednu godinu.

2.4. Kalibracija pretvarača prema tački 2.2 dozvoljena je na instalaciji za određivanje toplotne provodljivosti u skladu sa GOST 7076-78, u kojoj se gustina toplotnog fluksa izračunava iz rezultata merenja temperaturne razlike na referentnim uzorcima certificiranih materijala u skladu sa GOST 8.140-82 i instaliran umjesto testiranih uzoraka. Metoda kalibracije za pretvarač toplotnog toka data je u preporučenom dodatku 2.

2.5. Konvertori se provjeravaju najmanje jednom godišnje, kao što je navedeno u paragrafima. 2.3, 2.4.

2.6. Za mjerenje emf. pretvarač toplotnog fluksa, dozvoljeno je koristiti prijenosni potenciometar PP-63 prema GOST 9245-79, digitalne voltampermetre V7-21, F30 ili druge emf mjerače, u kojima je izračunata greška u području izmjerene emf. pretvarača toplotnog toka ne prelazi 1% i ulazni otpor je najmanje 10 puta veći od unutrašnjeg otpora pretvarača.

U termičkom ispitivanju omotača zgrada korištenjem zasebnih pretvarača, poželjno je koristiti automatske sisteme i uređaje za snimanje.

3.Priprema za mjerenje

3.1. Mjerenje gustine toplotnog toka vrši se, po pravilu, sa unutrašnje strane ogradnih konstrukcija zgrada i objekata.

Dozvoljeno je mjerenje gustoće toplinskih tokova s vanjske strane ogradnih konstrukcija ako ih je nemoguće izmjeriti iznutra (agresivno okruženje, fluktuacije parametara zraka), pod uvjetom da se održava stabilna temperatura na površini. Kontrola uslova prenosa toplote vrši se pomoću temperaturne sonde i sredstva za merenje gustine toplotnog fluksa: kada se meri 10 minuta, njihova očitavanja treba da budu u granicama greške merenja instrumenata.

3.2. Površine se biraju specifične ili karakteristične za cijelu ispitanu ovojnicu zgrade, ovisno o potrebi mjerenja lokalne ili prosječne gustine toplotnog toka.

Sekcije odabrane na ogradnoj konstrukciji za mjerenja moraju imati površinski sloj od istog materijala, istu obradu i stanje površine, imati iste uslove za prijenos topline zračenja i ne smiju biti u neposrednoj blizini elemenata koji mogu promijeniti smjer i vrijednost toplotnih tokova.

3.3. Površine ogradnih konstrukcija, na koje je ugrađen pretvarač toplotnog toka, čiste se dok se ne eliminišu vidljive i opipljive hrapavosti.

3.4. Pretvornik je cijelom svojom površinom čvrsto pritisnut na ogradnu konstrukciju i fiksiran u tom položaju, osiguravajući konstantan kontakt pretvarača toplotnog toka sa površinom proučavanih područja tokom svih narednih mjerenja.

Prilikom montaže pretvarača između njega i ogradne konstrukcije nije dozvoljeno stvaranje zračnih praznina. Da bi se oni isključili, tanak sloj tehničkog vazelina nanosi se na površinu na mjestima mjerenja, pokrivajući površinske nepravilnosti.

Sonda se može fiksirati duž svoje bočne površine otopinom građevinskog gipsa, tehničkog vazelina, plastelina, šipkom s oprugom i drugim sredstvima koja isključuju izobličenje toplotnog toka u zoni mjerenja.

3.5. Prilikom operativnih merenja gustine toplotnog fluksa, labava površina pretvarača se lepi slojem materijala ili prefarba bojom istog ili bliskog stepena emisivnosti sa razlikom od 0,1 od materijala površinskog sloja ogradna konstrukcija.

3.6. Uređaj za očitavanje se postavlja na udaljenosti od 5-8 m od mjesta mjerenja ili u susjednoj prostoriji kako bi se eliminisao utjecaj posmatrača na vrijednost toplotnog toka.

3.7. Kada se koriste uređaji za mjerenje emf, koji imaju ograničenja na temperaturu okoline, postavljaju se u prostoriju s temperaturom zraka prihvatljivom za rad ovih uređaja, a pretvarač toplinskog toka se na njih povezuje pomoću produžnih žica.

Prilikom mjerenja sa ITP-1 uređajem, pretvarač toplinskog fluksa i mjerni uređaj nalaze se u istoj prostoriji, bez obzira na temperaturu zraka u prostoriji.

3.8. Oprema prema tački 3.7 priprema se za rad u skladu s uputama za rad za odgovarajući uređaj, uključujući i uzimanje u obzir potrebnog vremena izlaganja uređaja za uspostavljanje novog temperaturnog režima u njemu.

4. Mjerenje

4.1. Mjerenje gustine toplotnog fluksa se vrši:

pri korištenju uređaja ITP-11 - nakon uspostavljanja uvjeta prijenosa topline u prostoriji u blizini kontrolnih dijelova ogradnih konstrukcija, izobličenih tokom pripremnih radnji, i nakon ponovnog uspostavljanja prethodnog režima prijenosa topline direktno na mjestu ispitivanja, koji je poremećen prilikom konverter je priključen;

tokom termičkih ispitivanja pomoću pretvarača toplotnog toka prema tački 2.2 - nakon početka novog stabilnog stanja prijenosa topline ispod pretvarača.

Nakon izvođenja pripremnih radnji prema st. 3.2-3.5 kada se koristi uređaj ITP-11, način prijenosa topline na mjestu mjerenja se vraća otprilike nakon 5 - 10 minuta, kada se koriste pretvarači toplinskog toka prema tački 2.2 - nakon 2-6 sati.

Indikatorom završetka prelaznog režima prenosa toplote i mogućnosti merenja gustine toplotnog fluksa može se smatrati ponovljivost rezultata merenja gustine toplotnog fluksa u okviru utvrđene greške merenja.

4.2. Prilikom mjerenja toplotnog toka u omotaču zgrade s toplinskim otporom manjim od 0,6 (m2)/W, istovremeno se mjeri temperatura njene površine pomoću termoelementa na udaljenosti od 100 mm od pretvarača, ispod njega i temperature unutrašnjeg i vanjskog zraka na udaljenosti od 100 mm od zida.

5. Obrada rezultata

5.1. Kada se koriste ITP-11 uređaji, vrijednost gustine toplotnog toka (W / m2) dobija se direktno sa skale uređaja.

5.2. Kada se koriste zasebni pretvarači i milivoltmetri za mjerenje emf. gustina toplotnog fluksa koji prolazi kroz pretvarač, , W/m2, izračunava se po formuli

(1)

5.3. Određivanje koeficijenta kalibracije pretvarača, uzimajući u obzir temperaturu ispitivanja, vrši se prema preporučenom Dodatku 2.

5.4. Vrijednost gustine toplotnog toka, W/m2, kada se mjeri prema tački 4.3, izračunava se po formuli

(2)

gdje -

i -

spoljna temperatura vazduha ispred pretvarača, K (°C);

temperatura površine u području mjerenja u blizini sonde i ispod sonde, K (°C).

5.5. Rezultati mjerenja se evidentiraju u obrascu datom u preporučenom Dodatku 3.

5.6. Rezultat određivanja gustine toplotnog fluksa uzima se kao aritmetička sredina rezultata pet merenja na jednoj poziciji pretvarača na omotaču zgrade.

Prilog 1

Referenca

Tehničke karakteristike uređaja ITP-11

Uređaj ITP-11 je kombinacija pretvarača toplotnog fluksa u signal električne istosmjerne struje sa mjernim uređajem čija je skala graduirana u jedinicama gustine toplotnog fluksa.

1. Granice mjerenja gustine toplotnog fluksa: 0-50; 0-250 W/sq.m.

2. Cenovna podela instrumentalne skale: 1; 5 W/sq.m.

3. Glavna greška uređaja u procentima pri temperaturi vazduha od 20 °C.

4. Dodatna greška zbog promjene temperature zraka koji okružuje mjerni uređaj ne prelazi 1% za svakih 10 K (°C) promjene temperature u rasponu od 273 do 323 K (od 0 do 50°C).

Dodatna greška zbog promjene temperature pretvarača toplotnog fluksa ne prelazi 0,83% na 10 K (°C) promjene temperature u rasponu od 273 do 243 K (od 0 do minus 30 °C).

5. Toplotni otpor pretvarača toplotnog fluksa - ne više od 3·10 (kv/m·K)/W.

6. Vrijeme za utvrđivanje indikacija nije duže od 3,5 minuta.

7. Ukupne dimenzije kućišta - 290x175x100 mm.

8. Ukupne dimenzije pretvarača toplotnog toka: prečnik 27 mm, debljina 1,85 mm.

9. Ukupne dimenzije mjernog uređaja - 215x115x90 mm.

10 Dužina priključne električne žice - 7 m.

11. Težina uređaja bez kućišta - ne veća od 2,5 kg.

12. Napajanje - 3 elementa "316".

Aneks 2

Metoda kalibracije pretvarača toplotnog fluksa

Proizvedeni pretvarač toplotnog fluksa podvrgava se kalibraciji na instalaciji za određivanje toplotne provodljivosti građevinskih materijala prema GOST 7076-78, u kojoj se umjesto ispitnog uzorka ugrađuju kalibrirani pretvarač i uzorak referentnog materijala prema GOST 8.140-82. .

Prilikom kalibracije, prostor između ploče za kontrolu temperature instalacije i referentnog uzorka izvan pretvarača mora biti ispunjen materijalom sličnim po termofizičkim svojstvima materijalu pretvarača kako bi se osigurala jednodimenzionalnost toplotnog toka koji prolazi kroz u radnom dijelu instalacije. E.m.f. mjerenje na pretvaraču i referentnom uzorku vrši se jednim od uređaja navedenih u tački 2.6 ovog standarda.

Koeficijent kalibracije pretvarača, W/(sq.m mV) na datoj prosječnoj temperaturi eksperimenta nalazi se iz rezultata mjerenja gustine toplotnog fluksa i emf. prema sljedećem omjeru

Gustina toplotnog fluksa izračunava se iz rezultata mjerenja temperaturne razlike na referentnom uzorku prema formuli


gdje		toplotna provodljivost referentnog materijala, W/(m.K);
		temperatura gornje i donje površine standarda, K(°S);
		standardna debljina, m

Preporučljivo je odabrati prosječnu temperaturu u eksperimentima pri kalibraciji pretvarača u rasponu od 243 do 323 K (od minus 30 do plus 50 °C) i održavati je sa odstupanjem ne većim od ±2 K (°C) .

Rezultat određivanja koeficijenta pretvarača uzima se kao aritmetička sredina vrijednosti izračunatih iz rezultata mjerenja najmanje 10 eksperimenata. Broj značajnih cifara u vrijednosti faktora kalibracije pretvarača uzima se u skladu sa greškom mjerenja.

Temperaturni koeficijent pretvarača, K (), nalazi se iz rezultata mjerenja emf. u eksperimentima kalibracije na različitim prosječnim temperaturama pretvarača prema omjeru


gdje ,	Prosječne temperature pretvarača u dva eksperimenta, K (°C);
	Koeficijenti kalibracije pretvarača pri prosječnoj temperaturi, odnosno , W/(sq.m V).

Razlika između prosječnih temperatura i mora biti najmanje 40 K (°C).

Rezultat određivanja temperaturnog koeficijenta pretvarača uzima se kao srednja aritmetička vrijednost gustine izračunate iz rezultata najmanje 10 eksperimenata sa različitom prosječnom temperaturom pretvarača.

Vrijednost koeficijenta kalibracije pretvarača toplotnog fluksa na ispitnoj temperaturi, W / (sq.m mV), nalazi se po sljedećoj formuli

gdje

(Vrijednost koeficijenta kalibracije pretvarača na ispitnoj temperaturi

W/(sq.m.mV)

Vrsta i broj mjernog uređaja


Vrsta ograde		Očitavanje instrumenta, mV		Vrijednost gustine toplotnog toka
supa od kupusa konst-	Broj lota	Broj mjerenja	Prosek sajta	scaled	validan
ructions

Potpis operatera ___________________

Datum mjerenja ___________

Tekst dokumenta ovjerava:

službena publikacija

Gosstroj SSSR-a -

M.: Izdavačka kuća standarda, 1988

20.03.2014

Mjerenje gustine toplotnih tokova koji prolaze kroz omotač zgrade. GOST 25380-82

Toplotni tok - količina topline koja se prenosi kroz izotermnu površinu u jedinici vremena. Toplotni protok se mjeri u vatima ili kcal / h (1 W = 0,86 kcal / h). Toplotni tok po jedinici izotermne površine naziva se gustina toplotnog toka ili toplotno opterećenje; obično se označava sa q, mjereno u W / m 2 ili kcal / (m 2 × h). Gustoća toplotnog toka je vektor, čija je bilo koja komponenta numerički jednaka količini topline koja se prenosi u jedinici vremena kroz jediničnu površinu okomitu na smjer uzete komponente.

Mjerenja gustine toplotnih tokova koji prolaze kroz omotač zgrade izvode se u skladu sa GOST 25380-82 „Zgrade i konstrukcije. Metoda za mjerenje gustine toplotnih tokova koji prolaze kroz omotač zgrade”.

Ovaj GOST uspostavlja metodu za mjerenje gustine toplotnog toka koji prolazi kroz jednoslojne i višeslojne ogradne strukture zgrada i objekata - javnih, stambenih, poljoprivrednih i industrijskih.

Trenutno, u izgradnji, prijemu i eksploataciji zgrada, kao i u stambeno-komunalnom sektoru, velika pažnja se poklanja kvalitetu završene gradnje i unutrašnjeg uređenja, toplotnoj izolaciji stambenih zgrada, kao i uštedi energije.

Važan parametar procjene u ovom slučaju je potrošnja topline iz izolacijskih konstrukcija. Ispitivanja kvaliteta toplotne zaštite omotača zgrada mogu se sprovoditi u različitim fazama: prilikom puštanja zgrada u rad, na završenim gradilištima, tokom izgradnje, tokom remonta objekata i tokom eksploatacije zgrada za izradu energetskih pasoša zgradama i po pritužbama.

Mjerenja gustine toplotnog fluksa treba vršiti na temperaturi okoline od -30 do +50°C i relativnoj vlažnosti ne većoj od 85%.

Mjerenje gustine toplotnog toka omogućava procjenu protoka topline kroz omotač zgrade i na taj način određivanje toplinskih performansi omotača zgrade i građevine.

Ovaj standard nije primjenjiv za procjenu toplinskih performansi ograđenih struktura koje propuštaju svjetlost (staklo, plastika, itd.).

Razmotrimo na čemu se zasniva metoda mjerenja gustine toplotnog fluksa. Ploča (tzv. "pomoćni zid") postavlja se na ogradnu konstrukciju zgrade (konstrukciju). Temperaturna razlika formirana na ovom „pomoćnom zidu“ proporcionalna je njegovoj gustini u pravcu toka toplote. Temperaturna razlika se pretvara u elektromotornu silu baterija termoelementa, koji se nalaze na „pomoćnom zidu“ i orijentisani su paralelno sa toplotnim tokom, a serijski su povezani prema generisanom signalu. Zajedno, “pomoćni zid” i snop termoelementa čine mjerni pretvarač za mjerenje gustine toplotnog fluksa.

Na osnovu rezultata mjerenja elektromotorne sile termoelementnih baterija izračunava se gustina toplotnog fluksa na prethodno kalibriranim pretvaračima.

Šema za mjerenje gustine toplotnog fluksa prikazana je na crtežu.

1 - ogradna konstrukcija; 2 - pretvarač toplotnog toka; 3 - emf metar;

t in, t n- temperatura unutrašnjeg i spoljašnjeg vazduha;

τ n, τ in, τ’ in- temperatura spoljašnje i unutrašnje površine ogradne konstrukcije u blizini i ispod pretvarača;

R 1 , R 2 - toplotni otpor ovojnice zgrade i pretvarača toplotnog toka;

q 1 , q 2- gustina toplotnog fluksa prije i nakon fiksiranja pretvarača

Izvori infracrvenog zračenja. Infracrvena zaštita na radnim mestima

Izvor infracrvenog zračenja (IR) je svako zagrijano tijelo čija temperatura određuje intenzitet i spektar emitirane elektromagnetne energije. Talasna dužina sa maksimalnom energijom toplotnog zračenja određena je formulom:

λ max = 2,9-103 / T [µm] (1)

gdje je T apsolutna temperatura tijela koje zrači, K.

Infracrveno zračenje je podijeljeno u tri područja:

kratkotalasni (X = 0,7 - 1,4 mikrona);
srednji val (k \u003d 1,4 - 3,0 mikrona):
dugovalne dužine (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Na ljudsko tijelo, električni valovi u IC opsegu uglavnom imaju toplinski učinak. Prilikom procjene ovog uticaja uzima se u obzir sljedeće:

dužina i intenzitet talasa sa maksimalnom energijom;

površina emitovane površine;

trajanje izlaganja tokom radnog dana;

trajanje kontinuiranog izlaganja;

intenzitet fizičkog rada;

intenzitet kretanja zraka na radnom mjestu;

Vrsta tkanine od koje su kombinezoni napravljeni;

individualne karakteristike organizma.

Kratkotalasni opseg uključuje zrake sa talasnom dužinom λ ≤ 1,4 µm. Karakterizira ih sposobnost prodiranja u tkiva ljudskog tijela do dubine od nekoliko centimetara. Ovaj utjecaj uzrokuje teška oštećenja različitih ljudskih organa i tkiva sa otežavajućim posljedicama. Dolazi do povećanja temperature mišića, pluća i drugih tkiva. U cirkulatornom i limfnom sistemu nastaju specifične biološki aktivne supstance. Rad centralnog nervnog sistema je poremećen.

Srednji talasni opseg obuhvata zrake talasne dužine λ = 1,4 - 3,0 μm. Oni prodiru samo u površinske slojeve kože, pa je njihov učinak na ljudski organizam ograničen na povećanje temperature izloženih područja kože i povećanje tjelesne temperature.

Opseg dugih talasnih dužina - zraci sa talasnom dužinom λ > 3 μm. Utječući na ljudski organizam, izazivaju najjače povećanje temperature na izloženim dijelovima kože, što narušava rad respiratornog i kardiovaskularnog sistema i narušava termičku ravnotežu orgazma, što dovodi do toplotnog udara.

Prema GOST 12.1.005-88, intenzitet toplotnog izlaganja radnika sa zagrijanih površina tehnološke opreme i rasvjetnih uređaja ne bi trebao biti veći od: 35 W / m 2 kada je ozračeno više od 50% površine tijela; 70 W/m 2 kada je izložen 25 do 50% površine tijela; 100 W/m 2 uz zračenje ne više od 25%> površine tijela. Iz otvorenih izvora (zagrijani metal i staklo, otvoreni plamen) intenzitet toplotnog zračenja ne smije prelaziti 140 W/m 2 uz izlaganje ne više od 25% površine tijela i obavezno korištenje lične zaštitne opreme, uključujući lice i zaštita očiju.

Standardi takođe ograničavaju temperaturu zagrejanih površina opreme u radnom prostoru, koja ne bi trebalo da prelazi 45 °C.

Temperatura površine opreme, unutar koje je temperatura blizu 100 °C, ne bi trebalo da prelazi 35 °C.

Glavne vrste zaštite od infracrvenog zračenja uključuju:

1. vremenska zaštita;

2. zaštita na daljinu;

3. zaštita, toplotna izolacija ili hlađenje vrućih površina;

4. povećanje prenosa toplote ljudskog tela;

5. lična zaštitna oprema;

6. eliminacija izvora toplote.

Postoje tri vrste ekrana:

neproziran;

· transparentan;

proziran.

U neprozirnim ekranima, kada energija elektromagnetnih oscilacija stupi u interakciju sa supstancom ekrana, ona se pretvara u toplinsku energiju. Kao rezultat ove transformacije, ekran se zagrijava i sam postaje izvor toplinskog zračenja. Zračenje površine ekrana suprotno od izvora se konvencionalno smatra prenošenim zračenjem iz izvora. Postaje moguće izračunati gustinu toplotnog fluksa koji prolazi kroz jediničnu površinu ekrana.

Sa transparentnim ekranima stvari su drugačije. Zračenje koje pada na površinu ekrana raspoređuje se unutar njega prema zakonima geometrijske optike. Ovo objašnjava njegovu optičku transparentnost.

Prozirni ekrani imaju i transparentna i neprozirna svojstva.

· reflektirajući toplinu;

· upija toplinu;

rasipanje toplote.

U stvari, svi ekrani, u jednom ili drugom stepenu, imaju svojstvo da apsorbuju, reflektuju ili rasipaju toplotu. Stoga, definicija ekrana za određenu grupu zavisi od toga koje je svojstvo najjače izraženo.

Ekrani koji reflektuju toplotu odlikuju se niskim stepenom crnila površine. Stoga reflektiraju većinu zraka koje padaju na njih.

Ekrani koji apsorbiraju toplinu uključuju sita u kojima materijal od kojeg su izrađeni ima nizak koeficijent toplinske provodljivosti (visoki toplinski otpor).

Prozirne folije ili vodene zavjese djeluju kao ekrani koji uklanjaju toplinu. Mogu se koristiti i zasloni unutar staklenih ili metalnih zaštitnih kontura.

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

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

q 3 - gustina fluksa IR zračenja uz upotrebu zaštite, W/m 2;

t temperatura IC zračenja bez upotrebe zaštite, °S;

t 3 - temperatura IC zračenja uz upotrebu zaštite, ° C.

Korišćena instrumentacija

Za mjerenje gustine toplotnih tokova koji prolaze kroz omotač zgrade i za provjeru svojstava toplinskih štitova, naši stručnjaci razvili su uređaje ove serije.

Raspon mjerenja gustine toplotnog fluksa: od 10 do 250, 500, 2000, 9999 W/m2

Područje primjene:

· izgradnja;

objekti energije;

naučnim istraživanjima itd.

Merenje gustine toplotnog fluksa, kao pokazatelja termoizolacionih svojstava različitih materijala, vrši se uređajima serije na:

· termotehnička ispitivanja ogradnih konstrukcija;

utvrđivanje toplinskih gubitaka u mrežama za grijanje vode;

izvođenje laboratorijskih radova na univerzitetima (odsjek "Sigurnost života", "Industrijska ekologija" itd.).

Na slici je prikazan prototip postolja "Određivanje parametara vazduha u radnom prostoru i zaštita od toplotnih efekata" BZhZ 3 (proizvođač Intos + LLC).

Na postolju se nalazi izvor toplotnog zračenja (kućni reflektor). Ispred izvora se postavljaju ekrani od različitih materijala (metal, tkanina, itd.). Uređaj se postavlja iza ekrana unutar modela sobe na različitim udaljenostima od ekrana. Iznad sobnog modela postavljena je napa sa ventilatorom. Uređaj je, pored sonde za mjerenje gustine toplotnog fluksa, opremljen i sondom za mjerenje temperature zraka unutar modela. Općenito, štand je vizualni model za procjenu efikasnosti različitih vrsta termičke zaštite i lokalnog ventilacionog sistema.

Uz pomoć postolja utvrđuje se efikasnost zaštitnih svojstava paravana u zavisnosti od materijala od kojih su napravljeni i udaljenosti od ekrana do izvora toplotnog zračenja.

Princip rada i dizajn uređaja IPP-2

Strukturno, uređaj je napravljen u plastičnom kućištu. Na prednjoj ploči uređaja nalaze se četvorocifreni LED indikator, kontrolni tasteri; na bočnoj površini nalaze se konektori za povezivanje uređaja sa računarom i mrežni adapter. Na gornjoj ploči nalazi se konektor za povezivanje primarnog pretvarača.

Izgled uređaja

1 - LED status baterije

2 - LED indikacija prekoračenja praga

3 - Indikator mjerne vrijednosti

4 - Priključak za mjernu sondu

5 , 6 - Kontrolna dugmad

7 - Konektor za povezivanje sa računarom

8 - Konektor za mrežni adapter

Princip rada

Princip rada uređaja zasniva se na mjerenju temperaturne razlike na "pomoćnom zidu". Veličina temperaturne razlike je proporcionalna gustini toplotnog toka. Mjerenje temperaturne razlike vrši se pomoću termoelementa koji se nalazi unutar ploče sonde, koji djeluje kao „pomoćni zid“.

Indikacija mjerenja i načina rada uređaja

Uređaj ispituje mjernu sondu, izračunava gustinu toplotnog fluksa i prikazuje njegovu vrijednost na LED indikatoru. Interval anketiranja sonde je oko jedne sekunde.

Registracija mjerenja

Podaci primljeni od mjerne sonde upisuju se u trajnu memoriju jedinice s određenim periodom. Podešavanje perioda, čitanje i pregled podataka vrši se pomoću softvera.

Komunikacijski interfejs

Uz pomoć digitalnog interfejsa sa uređaja se mogu očitati trenutne vrednosti merenja temperature, akumulirani podaci merenja, menjati podešavanja uređaja. Merna jedinica može da radi sa računarom ili drugim kontrolerima preko RS-232 digitalnog interfejsa. Kurs preko RS-232 interfejsa korisnik može konfigurisati u rasponu od 1200 do 9600 bps.

Karakteristike uređaja:

mogućnost postavljanja pragova za zvučne i svjetlosne alarme;
prenos izmerenih vrednosti na računar preko RS-232 interfejsa.

Prednost uređaja je mogućnost naizmjeničnog povezivanja do 8 različitih sondi za protok topline na uređaj. Svaka sonda (senzor) ima svoj individualni faktor kalibracije (faktor konverzije Kq), koji pokazuje koliko se mijenja napon iz senzora u odnosu na toplinski tok. Ovaj koeficijent koristi instrument za konstruisanje kalibracione karakteristike sonde, koja određuje trenutnu izmerenu vrednost toplotnog fluksa.

Modifikacije sondi za mjerenje gustine toplotnog fluksa:

Sonde toplotnog fluksa su dizajnirane za merenje površinske gustine toplotnog toka prema GOST 25380-92.

Izgled sondi toplotnog toka

1. PTP-HHHP presovana sonda toplotnog fluksa sa oprugom dostupna je u sledećim modifikacijama (u zavisnosti od opsega merenja gustine toplotnog fluksa):

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

PTP-9.9P: od 10 do 9999 W / m 2.

2. Sonda toplotnog toka u obliku "novčića" na fleksibilnom kablu PTP-2.0.

Opseg mjerenja gustine toplotnog fluksa: od 10 do 2000 W/m 2 .

Modifikacije temperaturne sonde:

Izgled temperaturnih sondi

1. Imerzioni termoparovi TPP-A-D-L na bazi Pt1000 termistora (otporni termoparovi) i termoparovi THA-A-D-L na bazi XA termoparova (električni termoparovi) dizajnirani su za mjerenje temperature različitih tekućih i plinovitih materijala, kao i rasutih medija.

Raspon mjerenja temperature:

Za CCI-A-D-L: od -50 do +150 °S;

Za THA-A-D-L: od -40 do +450 °C.

Dimenzije:

D (prečnik): 4, 6 ili 8 mm;

L (dužina): od 200 do 1000 mm.

2. Termopar THA-A-D1/D2-LP na bazi termoelementa HA (električni termoelement) je dizajniran za mjerenje temperature ravne površine.

Dimenzije:

D1 (prečnik "metalne igle"): 3 mm;

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

L (dužina "metalne igle"): 150 mm.

3. Termopar THA-A-D-LC na bazi termoelementa HA (električni termoelement) je dizajniran za mjerenje temperature cilindričnih površina.

Raspon mjerenja temperature: od -40 do +450 °S.

Dimenzije:

D (prečnik) - 4 mm;

L (dužina "metalne igle"): 180 mm;

Širina trake - 6 mm.

Komplet za isporuku uređaja za mjerenje gustine toplotnog opterećenja medija uključuje:

1. Mjerač gustine toplotnog fluksa (mjerna jedinica).

2. Sonda za mjerenje gustine toplotnog fluksa.*

3. Sonda za temperaturu.*

4. Softver.**

5. Kabl za povezivanje sa personalnim računarom. **

6. Certifikat o kalibraciji.

7. Uputstvo za upotrebu i pasoš za uređaj.

8. Pasoš za termoelektrične pretvarače (temperaturne sonde).

9. Pasoš za sondu gustine toplotnog fluksa.

10. Mrežni adapter.

* – Mjerni opsezi i dizajn sonde određuju se u fazi narudžbe

** – Artikli se isporučuju po posebnoj narudžbi.

Priprema instrumenta za rad i mjerenja

1. Izvadite uređaj iz ambalaže. Ako se uređaj unosi u toplu prostoriju iz hladne, potrebno je ostaviti uređaj da se zagrije na sobnu temperaturu najmanje 2 sata.

2. Napunite baterije spajanjem AC adaptera na uređaj. Vrijeme punjenja za potpuno ispražnjenu bateriju je najmanje 4 sata. Kako bi se produžio vijek trajanja punjive baterije, preporučuje se da jednom mjesečno izvršite potpuno pražnjenje dok se uređaj automatski ne isključi, a zatim potpuno napuni.

3. Spojite mjernu jedinicu i mjernu sondu sa priključnim kablom.

4. Kada upotpunite uređaj diskom sa softverom, instalirajte ga na računar. Povežite uređaj sa slobodnim COM portom računara odgovarajućim kablovima za povezivanje.

5. Uključite uređaj kratkim pritiskom na dugme "Odaberi".

6. Kada je uređaj uključen, vrši se samotestiranje uređaja u trajanju od 5 sekundi. U prisustvu unutrašnjih kvarova, uređaj na indikatoru signalizira broj kvara, praćen zvučnim signalom. Nakon uspješnog testiranja i završetka preuzimanja, indikator prikazuje trenutnu vrijednost gustine toplotnog toka. Objašnjenje kvarova na testu i drugih grešaka u radu uređaja dato je u odjeljku 6 ovog uputstva za upotrebu.

7. Nakon upotrebe, isključite uređaj kratkim pritiskom na dugme "Odaberi".

8. Ako uređaj treba da se skladišti duže vreme (više od 3 meseca), baterije treba izvaditi iz odeljka za baterije.

Ispod je dijagram prebacivanja u "Operation" mod.

Priprema i izvođenje mjerenja tokom termičkog ispitivanja omotača zgrade.

1. Mjerenje gustine toplotnog toka vrši se, po pravilu, sa unutrašnje strane ogradnih konstrukcija zgrada i objekata.

Dozvoljeno je mjerenje gustoće toplinskih tokova s vanjske strane ogradnih konstrukcija ako ih je nemoguće izmjeriti iznutra (agresivno okruženje, fluktuacije parametara zraka), pod uvjetom da se održava stabilna temperatura na površini. Kontrola uslova prenosa toplote vrši se pomoću temperaturne sonde i sredstva za merenje gustine toplotnog fluksa: pri merenju u trajanju od 10 minuta. njihova očitavanja moraju biti unutar greške mjerenja instrumenata.

2. Površine se biraju specifične ili karakteristične za cijeli ispitani omotač zgrade, ovisno o potrebi mjerenja lokalne ili prosječne gustine toplotnog toka.

3. Površine ogradnih konstrukcija, na koje je ugrađen pretvarač toplotnog toka, se čiste sve dok se ne eliminiše hrapavost vidljiva i opipljiva na dodir.

4. Pretvornik je cijelom svojom površinom čvrsto pritisnut na ograđenu konstrukciju i fiksiran u tom položaju, osiguravajući konstantan kontakt pretvarača toplotnog toka sa površinom proučavanih područja tokom svih narednih mjerenja.

5. Prilikom operativnih merenja gustine toplotnog fluksa, labava površina pretvarača se lepi slojem materijala ili prefarba bojom istog ili sličnog stepena emisivnosti sa razlikom Δε ≤ 0,1 kao materijal površine sloj ogradne konstrukcije.

6. Uređaj za očitavanje se nalazi na udaljenosti od 5-8 m od mjesta mjerenja ili u susjednoj prostoriji kako bi se isključio utjecaj posmatrača na vrijednost toplotnog toka.

7. Kada se koriste uređaji za mjerenje emf, koji imaju ograničenja na temperaturu okoline, postavljaju se u prostoriju sa temperaturom zraka prihvatljivom za rad ovih uređaja, a pretvarač toplotnog fluksa se na njih povezuje pomoću produžnih žica.

8. Oprema prema patentnom zahtjevu 7 pripremljena je za rad u skladu sa uputama za rad za odgovarajući uređaj, uključujući uzimanje u obzir potrebnog vremena izlaganja uređaja za uspostavljanje novog temperaturnog režima u njemu.

Priprema i uzimanje mjerenja

(tokom laboratorijskog rada na primjeru laboratorijskog rada “Istraživanje sredstava zaštite od infracrvenog zračenja”)

Spojite IR izvor na utičnicu. Uključite izvor IR zračenja (gornji dio) i IPP-2 mjerač gustine toplotnog fluksa.

Postavite glavu merača gustine toplotnog fluksa na udaljenosti od 100 mm od izvora IR zračenja i odredite gustinu toplotnog fluksa (srednja vrednost od tri do četiri merenja).

Ručno pomjerite stativ duž ravnala, postavljajući mjernu glavu na udaljenosti od izvora zračenja naznačene u obliku tabele 1, i ponovite mjerenja. Upišite mjerne podatke u obliku tabele 1.

Konstruirajte graf zavisnosti gustine IR fluksa od udaljenosti.

Ponovite mjerenja prema paragrafima. 1 - 3 sa raznim zaštitnim ekranima (aluminij koji reflektira toplinu, tkanina koja apsorbira toplinu, metal sa pocrnjelom površinom, miješano - lančana pošta). Upišite mjerne podatke u obliku tabele 1. Za svaki ekran konstruirajte grafove zavisnosti gustine fluksa IR zračenja od udaljenosti.

Obrazac tabele 1

Procijenite efikasnost zaštitnog djelovanja paravana prema formuli (3).

Postavite zaštitni ekran (po uputstvu nastavnika), na njega stavite široku četku usisivača. Uključite usisivač u režimu usisavanja vazduha, simulirajući uređaj za izduvnu ventilaciju, i nakon 2-3 minuta (nakon uspostavljanja toplotnog režima ekrana) odredite intenzitet toplotnog zračenja na istim udaljenostima kao u paragrafu 3. Ocijenite efikasnost kombinovane termičke zaštite po formuli (3).

Zavisnost intenziteta toplotnog zračenja od udaljenosti za dati ekran u režimu izduvne ventilacije treba nacrtati na opštem grafikonu (vidi tačku 5).

Odredite efikasnost zaštite mjerenjem temperature za dati ekran sa i bez izduvne ventilacije koristeći formulu (4).

Izraditi grafikone efikasnosti zaštite odsisne ventilacije i bez nje.

Prebacite usisivač u režim rada sa puhanjem i uključite ga. Usmjeravanjem strujanja zraka na površinu datog zaštitnog paravana (režim tuširanja), ponovite mjerenja u skladu sa paragrafima. 7 - 10. Uporedite rezultate mjerenja paragrafa. 7-10.

Pričvrstite crijevo usisivača na jedan od nosača i uključite usisivač u načinu rada "puhalo", usmjeravajući strujanje zraka gotovo okomito na tok topline (blago prema) - imitacija zračne zavjese. Pomoću mjerača mjerite temperaturu infracrvenog zračenja bez i sa "duhaljkom".

Konstruisati grafike efikasnosti zaštite „duhača“ prema formuli (4).

Rezultati mjerenja i njihova interpretacija

(na primjeru laboratorijskog rada na temu "Istraživanje sredstava zaštite od infracrvenog zračenja" na jednom od tehničkih univerziteta u Moskvi).

Table.
Elektrokamin EXP-1,0/220.
Stalak za postavljanje izmjenjivih paravana.
Stalak za ugradnju mjerne glave.
Merač gustine toplotnog fluksa.
Vladar.
Usisivač Typhoon-1200.

Intenzitet (gustina protoka) IR zračenja q određuje se formulom:

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

gdje je S površina zračeće površine, m 2 ;

T je temperatura zračeće površine, K;

r - udaljenost od izvora zračenja, m.

Jedna od najčešćih vrsta zaštite od IC zračenja je zaklanjanje emitujućih površina.

Postoje tri vrste ekrana:

neproziran;

transparentan;

proziran.

Prema principu rada, ekrani se dijele na:

koji reflektiraju toplinu;

koji apsorbiraju toplinu;

otklanjanje toplote.

Učinkovitost zaštite od toplotnog zračenja uz pomoć štitova E određena je formulama:

E \u003d (q - q 3) / q

gdje je q gustina protoka IR zračenja bez upotrebe zaštite, W/m 2;

q3 - gustina fluksa IC zračenja uz upotrebu zaštite, W/m 2 .

Vrste zaštitnih paravana (prozirne):

1. Ekran mješoviti - lančana pošta.

E-pošta = (1550 - 560) / 1550 = 0,63

2. Metalni ekran sa pocrnjelom površinom.

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

3. Aluminijski ekran koji reflektira toplinu.

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

Nacrtajmo zavisnost gustine IR fluksa od udaljenosti za svaki ekran.

Kao što vidimo, efikasnost zaštitnog delovanja ekrana varira:

1. Minimalni zaštitni efekat mešovitog sita - lančana pošta - 0,63;

2. Aluminijumski ekran sa zacrnjenom površinom - 0,86;

3. Aluminijumski ekran koji reflektuje toplotu ima najveći zaštitni efekat - 0,99.

Normativne reference

Prilikom procjene toplinskih performansi omotača i konstrukcija zgrade i utvrđivanja stvarne potrošnje topline kroz vanjske ovojnice zgrade, koriste se sljedeći glavni regulatorni dokumenti:

· GOST 25380-82. Metoda za mjerenje gustine toplotnih tokova koji prolaze kroz omotače zgrade.

Prilikom procjene toplinskih performansi različitih sredstava zaštite od infracrvenog zračenja, koriste se sljedeći glavni regulatorni dokumenti:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Zrak u radnom prostoru. Opći sanitarni i higijenski zahtjevi.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Sredstva za zaštitu od infracrvenog zračenja. Klasifikacija. Opšti tehnički zahtjevi.

· GOST 12.4.123-83 „Sistem standarda zaštite na radu. Sredstva kolektivne zaštite od infracrvenog zračenja. Opšti tehnički zahtjevi".

I. Mjerenje gustine toplotnih tokova koji prolaze kroz omotač zgrade. GOST 25380-82.

Toplotni tok - količina topline koja se prenosi kroz izotermnu površinu u jedinici vremena. Toplotni protok se mjeri u vatima ili kcal / h (1 W = 0,86 kcal / h). Toplotni tok po jedinici izotermne površine naziva se gustina toplotnog toka ili toplotno opterećenje; obično se označava sa q, mjereno u W / m2 ili kcal / (m2 × h). Gustoća toplotnog toka je vektor, čija je bilo koja komponenta numerički jednaka količini topline koja se prenosi u jedinici vremena kroz jediničnu površinu okomitu na smjer uzete komponente.

Mjerenja gustine toplotnih tokova koji prolaze kroz omotač zgrade izvode se u skladu sa GOST 25380-82 "Zgrade i konstrukcije. Metoda za merenje gustine toplotnih tokova koji prolaze kroz omotač zgrade".

Gustina toplotnog fluksa se meri na skali specijalizovanog uređaja, koji uključuje pretvarač toplotnog fluksa, ili se izračunava iz rezultata merenja emf. na prethodno kalibriranim pretvaračima toplotnog toka.

Šema za mjerenje gustine toplotnog fluksa prikazana je na crtežu.

1 - ogradna konstrukcija; 2 - pretvarač toplotnog toka; 3 - emf metar;

tv, tn - temperatura unutrašnjeg i spoljašnjeg vazduha;

τn, τv, τ"v — temperatura vanjske, unutrašnje površine ogradne konstrukcije u blizini i ispod pretvarača;

R1, R2 - toplotni otpor omotača zgrade i pretvarača toplotnog fluksa;

q1, q2 su gustina toplotnog toka prije i nakon fiksiranja sonde

II. Infracrveno zračenje. Izvori. Zaštita.

Zaštita od infracrvenog zračenja na radnom mestu.

λmax = 2,9-103 / T [µm] (1)

gdje je T apsolutna temperatura tijela koje zrači, K.

Infracrveno zračenje je podijeljeno u tri područja:

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

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

dugovalne dužine (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Električni talasi infracrvenog opsega uglavnom imaju toplotni efekat na ljudski organizam. U ovom slučaju potrebno je uzeti u obzir: intenzitet i talasnu dužinu sa maksimalnom energijom; zračena površina; trajanje izloženosti po radnom danu i trajanje kontinuirane izloženosti; intenzitet fizičkog rada i pokretljivost vazduha na radnom mestu; kvaliteta kombinezona; individualne karakteristike radnika.

Zraci kratkotalasnog opsega talasne dužine λ ≤ 1,4 μm imaju sposobnost da prodru u tkivo ljudskog tela za nekoliko centimetara. Takvo IR zračenje lako prodire kroz kožu i lubanju u moždano tkivo i može utjecati na moždane stanice, uzrokujući teška oštećenja mozga čiji su simptomi povraćanje, vrtoglavica, proširenje krvnih žila kože, pad krvnog tlaka i oštećena cirkulacija krvi. i disanje, konvulzije, ponekad gubitak svijesti. Pri zračenju kratkotalasnim infracrvenim zracima uočava se i povećanje temperature pluća, bubrega, mišića i drugih organa. Specifične biološki aktivne supstance pojavljuju se u krvi, limfi, likvoru, uočavaju se metabolički poremećaji, menja se funkcionalno stanje centralnog nervnog sistema.

Zraci srednjeg talasnog opsega talasne dužine λ = 1,4 - 3,0 mikrona zadržavaju se u površinskim slojevima kože na dubini od 0,1 - 0,2 mm. Stoga se njihov fiziološki učinak na organizam očituje uglavnom u povećanju temperature kože i zagrijavanju tijela.

Najintenzivnije zagrijavanje površine ljudske kože javlja se IC zračenjem sa λ > 3 µm. Pod njegovim uticajem narušava se aktivnost kardiovaskularnog i respiratornog sistema, kao i toplotna ravnoteža organizma, što može dovesti do toplotnog udara.

Intenzitet toplotnog zračenja se reguliše na osnovu subjektivnog osećaja energije zračenja od strane osobe. Prema GOST 12.1.005-88, intenzitet toplotnog izlaganja radnika sa zagrejanih površina procesne opreme i rasvetnih tela ne bi trebalo da prelazi: 35 W/m2 sa izloženošću više od 50% površine tela; 70 W/m2 kada je izloženo 25 do 50% površine tijela; 100 W/m2 pri zračenju ne više od 25% površine tijela. Iz otvorenih izvora (zagrijani metal i staklo, otvoreni plamen), intenzitet toplotnog izlaganja ne bi trebao biti veći od 140 W/m2 uz izlaganje ne više od 25% površine tijela i obavezno korištenje lične zaštitne opreme, uključujući zaštitu za lice i oko.

Standardi takođe ograničavaju temperaturu zagrejanih površina opreme u radnom prostoru, koja ne bi trebalo da prelazi 45 °C.

Temperatura površine opreme, unutar koje je temperatura blizu 100 0C, ne bi trebalo da prelazi 35 0C.

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

Glavne vrste zaštite od infracrvenog zračenja uključuju:

1. vremenska zaštita;

2. zaštita na daljinu;

3. zaštita, toplotna izolacija ili hlađenje vrućih površina;

4. povećanje prenosa toplote ljudskog tela;

5. lična zaštitna oprema;

6. eliminacija izvora toplote.

Vremenska zaštita omogućava ograničavanje vremena provedenog radijacije koja djeluje u području zračenja. Sigurno vrijeme boravka osobe u zoni djelovanja IC zračenja ovisi o njegovom intenzitetu (gustini fluksa) i određuje se prema tabeli 1.

Tabela 1

Vrijeme sigurnog boravka ljudi u zoni IC zračenja

Sigurna udaljenost je određena formulom (2) u zavisnosti od trajanja boravka u radnom prostoru i dozvoljene gustine IC zračenja.

Snaga IC zračenja može se smanjiti dizajnerskim i tehnološkim rješenjima (zamjena načina i načina grijanja proizvoda i sl.), kao i premazivanjem grijaćih površina toplotnoizolacijskim materijalima.

Postoje tri vrste ekrana:

neproziran;

· transparentan;

proziran.

U neprozirnim ekranima, energija elektromagnetskih oscilacija, u interakciji sa supstancom ekrana, pretvara se u toplinu. U tom slučaju, ekran se zagrijava i, kao i svako zagrijano tijelo, postaje izvor toplinskog zračenja. Zračenje površine ekrana nasuprot izvoru uslovno se smatra prepuštenim zračenjem izvora. Prozirna sita obuhvataju: metalne, alfa (od aluminijske folije), porozne (pjenasti beton, pjenasto staklo, ekspandiranu glinu, plovuć), azbest i druge.

U prozirnim ekranima, zračenje se širi unutar njih prema zakonima geometrijske optike, što osigurava vidljivost kroz ekran. Ovi paravani su napravljeni od raznih vrsta stakla, koriste se i filmske vodene zavjese (slobodne i koje se spuštaju niz staklo).

Prozirni ekrani kombinuju svojstva prozirnih i netransparentnih ekrana. To uključuje metalne mreže, lančane zavjese, staklene zaslone ojačane metalnom mrežom.

· reflektirajući toplinu;

· upija toplinu;

rasipanje toplote.

Ova podjela je prilično proizvoljna, jer svaki ekran ima sposobnost reflektiranja, apsorpcije i uklanjanja topline. Dodjeljivanje ekrana jednoj ili drugoj grupi određuje se prema tome koja je od njegovih sposobnosti izraženija.

Zasloni koji reflektuju toplotu imaju nizak stepen crne površine, usled čega reflektuju značajan deo energije zračenja koja pada na njih u suprotnom smeru. Alfol, aluminijumski lim, pocinčani čelik se koriste kao materijali koji reflektuju toplotu.

Ekrani koji apsorbuju toplotu nazivaju se ekrani napravljeni od materijala visokog toplotnog otpora (niske toplotne provodljivosti). Kao materijali koji apsorbiraju toplinu koriste se vatrostalne i toplotnoizolacijske cigle, azbest i vuna od troske.

Kao ekrani koji uklanjaju toplinu, najčešće se koriste vodene zavjese koje slobodno padaju u obliku filma ili navodnjavaju drugu površinu sita (na primjer metalnu), ili su zatvorene u posebnom kućištu od stakla ili metala.

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

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

q3 je gustina fluksa IR zračenja uz upotrebu zaštite, W/m2;

t temperatura IC zračenja bez upotrebe zaštite, °S;

t3 je temperatura IC zračenja uz upotrebu zaštite, °S.

Protok vazduha usmeren direktno na radnika omogućava povećanje odvođenja toplote iz njegovog tela u okolinu. Izbor brzine protoka zraka ovisi o težini obavljenog posla i intenzitetu infracrvenog zračenja, ali ne smije prelaziti 5 m / s, jer u tom slučaju radnik doživljava neugodne senzacije (na primjer, tinitus). Efikasnost vazdušnih tuševa se povećava kada se vazduh koji se šalje na radno mesto ohladi ili kada se u njega umeša fino raspršena voda (vodeno-vazdušni tuš).

Kao lična zaštitna oprema koriste se kombinezoni od pamučnih i vunenih tkanina, tkanine sa metalnim premazom (koji reflektuju do 90% IC zračenja). Naočale, štitnici sa posebnim naočalama dizajnirani su za zaštitu očiju - svjetlosni filteri žuto-zelene ili plave boje.

Terapeutske i preventivne mjere obezbjeđuju organizaciju racionalnog režima rada i odmora. Trajanje pauze u radu i njihova učestalost određuju se intenzitetom IC zračenja i težinom rada. Uz periodične preglede, vrše se i ljekarski pregledi radi prevencije profesionalnih bolesti.

III. Korišćeni instrumenti.

Za mjerenje gustine toplotnih tokova koji prolaze kroz omotač zgrade i za provjeru svojstava toplinskih štitova, naši stručnjaci razvili su uređaje ove serije.

Područje primjene:

Uređaji serije IPP-2 se široko koriste u građevinarstvu, naučnim organizacijama, na raznim energetskim objektima i u mnogim drugim industrijama.

Merenje gustine toplotnog fluksa, kao pokazatelja termoizolacionih svojstava različitih materijala, vrši se pomoću uređaja serije IPP-2 na:

Ispitivanje ogradnih konstrukcija;

Određivanje toplinskih gubitaka u mrežama za grijanje vode;

Izvođenje laboratorijskih radova na univerzitetima (odsjek "Sigurnost života", "Industrijska ekologija" itd.).

Na slici je prikazan prototip postolja "Određivanje parametara vazduha u radnom prostoru i zaštita od toplotnih efekata" BZhZ 3 (proizvođač Intos + LLC).

Stalak sadrži izvor toplotnog zračenja u obliku kućnog reflektora, ispred kojeg je ugrađen toplotni štit od različitih materijala (tkanina, lim, set lanaca itd.). Iza ekrana na različitim udaljenostima od njega unutar sobnog modela, postavljen je IPP-2 uređaj koji mjeri gustinu toplotnog fluksa. Iznad sobnog modela postavljena je napa sa ventilatorom. Mjerni uređaj IPP-2 ima dodatni senzor koji vam omogućava mjerenje temperature zraka u prostoriji. Dakle, štand BZhZ 3 omogućava kvantifikaciju efikasnosti različitih vrsta termičke zaštite i lokalnog ventilacionog sistema.

Stalak omogućava merenje intenziteta toplotnog zračenja u zavisnosti od udaljenosti do izvora, utvrđivanje efikasnosti zaštitnih svojstava ekrana od različitih materijala.

IV. Princip rada i dizajn uređaja IPP-2.

Strukturno, mjerna jedinica uređaja izrađena je u plastičnom kućištu.

Princip rada uređaja zasniva se na mjerenju temperaturne razlike na "pomoćnom zidu". Veličina temperaturne razlike je proporcionalna gustini toplotnog toka. Temperaturna razlika se mjeri pomoću termoelementa koji se nalazi unutar ploče sonde, koji djeluje kao "pomoćni zid".

U radnom režimu, uređaj vrši ciklično merenje izabranog parametra. Izvršen je prijelaz između načina mjerenja gustine toplotnog fluksa i temperature, kao i indikacije napunjenosti baterije u procentima od 0% ... 100%. Prilikom prebacivanja između načina rada, na indikatoru se prikazuje odgovarajući natpis odabranog načina rada. Uređaj također može vršiti periodično automatsko snimanje izmjerenih vrijednosti u nepromjenjivu memoriju s obzirom na vrijeme. Omogućavanje/onemogućavanje snimanja statistike, podešavanje parametara snimanja, očitavanje akumuliranih podataka vrši se pomoću softvera koji se isporučuje po narudžbini.

Posebnosti:

Mogućnost postavljanja pragova za zvučne i svjetlosne alarme. Pragovi su gornje ili donje granice dozvoljene promjene odgovarajuće vrijednosti. Ako je gornja ili donja vrijednost praga prekršena, uređaj detektuje ovaj događaj i LED svijetli na indikatoru. Ako je uređaj pravilno konfigurisan, prekoračenje pragova je praćeno zvučnim signalom.

· Prenos izmerenih vrednosti na računar preko RS 232 interfejsa.

Modifikacije sondi za mjerenje gustine toplotnog fluksa:

Sonde toplotnog fluksa su dizajnirane za merenje površinske gustine toplotnog toka prema GOST 25380-92.

Izgled sondi toplotnog toka

1. PTP-HHHP presovana sonda toplotnog fluksa sa oprugom dostupna je u sledećim modifikacijama (u zavisnosti od opsega merenja gustine toplotnog fluksa):

— PTP-2.0P: od 10 do 2000 W/m2;

— PTP-9.9P: od 10 do 9999 W/m2.

2. Sonda toplotnog toka u obliku "novčića" na fleksibilnom kablu PTP-2.0.

Opseg mjerenja gustine toplotnog toka: od 10 do 2000 W/m2.

Modifikacije temperaturne sonde:

Izgled temperaturnih sondi

Raspon mjerenja temperature:

- za Privredno-industrijsku komoru-A-D-L: od -50 do +150 °S;

- za THA-A-D-L: od -40 do +450 °S.

Dimenzije:

- D (prečnik): 4, 6 ili 8 mm;

- L (dužina): od 200 do 1000 mm.

2. Termopar THA-A-D1/D2-LP na bazi XA termoelementa (električni termopar) je dizajniran za mjerenje temperature ravne površine.

Dimenzije:

- D1 (prečnik "metalne igle"): 3 mm;

- D2 (promjer baze - "patch"): 8 mm;

- L (dužina "metalne igle"): 150 mm.

3. Termopar THA-A-D-LC na bazi termoelementa HA (električni termoelement) je dizajniran za mjerenje temperature cilindričnih površina.

Raspon mjerenja temperature: od -40 do +450 °S.

Dimenzije:

- D (prečnik) - 4 mm;

- L (dužina "metalne igle"): 180 mm;

- širina trake - 6 mm.

Komplet za isporuku uređaja za mjerenje gustine toplotnog opterećenja medija uključuje:

2. Sonda za mjerenje gustine toplotnog fluksa.*

3. Sonda za temperaturu.*

4. Softver.**

5. Kabl za povezivanje sa personalnim računarom. **

6. Certifikat o kalibraciji.

7. Uputstvo za upotrebu i pasoš za IPP-2 uređaj.

8. Pasoš za termoelektrične pretvarače (temperaturne sonde).

9. Pasoš za sondu gustine toplotnog fluksa.

10. Mrežni adapter.

* - Mjerni opseg i dizajn sonde se određuju u fazi narudžbe

** - Pozicije se isporučuju po posebnom nalogu.

V. Priprema uređaja za rad i mjerenja.

Priprema uređaja za rad.

Izvadite uređaj iz ambalaže. Ako se uređaj unese u toplu prostoriju iz hladne, potrebno je ostaviti uređaj da se zagrije na sobnu temperaturu 2 sata. Potpuno napunite bateriju u roku od četiri sata. Postavite sondu na mjesto gdje će se vršiti mjerenja. Povežite sondu sa instrumentom. Ako uređaj treba da radi u kombinaciji sa personalnim računarom, potrebno je povezati uređaj na slobodni COM port računara pomoću kabla za povezivanje. Povežite mrežni adapter na uređaj i instalirajte softver prema opisu. Uključite uređaj kratkim pritiskom na dugme. Ako je potrebno, podesite uređaj u skladu sa paragrafom 2.4.6. Priručnici za rad. Kada radite sa personalnim računarom, podesite mrežnu adresu i kurs za uređaj u skladu sa stavom 2.4.8. Priručnici za rad. Počnite da merite.

Ispod je dijagram prebacivanja u režim "Rad".

Priprema i izvođenje mjerenja tokom termičkog ispitivanja omotača zgrade.

1. Mjerenje gustine toplotnog toka vrši se, po pravilu, sa unutrašnje strane ogradnih konstrukcija zgrada i objekata.

Dozvoljeno je mjerenje gustoće toplinskih tokova s vanjske strane ogradnih konstrukcija ako ih je nemoguće izmjeriti iznutra (agresivno okruženje, fluktuacije parametara zraka), pod uvjetom da se održava stabilna temperatura na površini. Kontrola uslova prenosa toplote vrši se pomoću temperaturne sonde i sredstva za merenje gustine toplotnog fluksa: pri merenju u trajanju od 10 minuta. njihova očitavanja moraju biti unutar greške mjerenja instrumenata.

2. Površine se biraju specifične ili karakteristične za cijeli ispitani omotač zgrade, ovisno o potrebi mjerenja lokalne ili prosječne gustine toplotnog toka.

3. Površine ogradnih konstrukcija, na koje je ugrađen pretvarač toplotnog toka, se čiste sve dok se ne eliminiše hrapavost vidljiva i opipljiva na dodir.

5. Prilikom operativnih merenja gustine toplotnog fluksa, labava površina pretvarača se lepi slojem materijala ili prefarba bojom istog ili sličnog stepena emisivnosti sa razlikom od 0,1 kao materijal površinskog sloja ogradna konstrukcija.

6. Uređaj za očitavanje se nalazi na udaljenosti od 5-8 m od mjesta mjerenja ili u susjednoj prostoriji kako bi se isključio utjecaj posmatrača na vrijednost toplotnog toka.

Priprema i uzimanje mjerenja

(tokom laboratorijskog rada na primjeru laboratorijskog rada "Istraživanje sredstava zaštite od infracrvenog zračenja").

Spojite IR izvor na utičnicu. Uključite izvor IR zračenja (gornji dio) i mjerač gustine toplotnog fluksa IPP-2.

Postavite glavu merača gustine toplotnog fluksa na udaljenosti od 100 mm od izvora IR zračenja i odredite gustinu toplotnog fluksa (prosečna vrednost od tri do četiri merenja).

Ručno pomjerite stativ duž ravnala, postavljajući mjernu glavu na udaljenosti od izvora zračenja naznačene u obliku tabele 1, i ponovite mjerenja. Upišite mjerne podatke u obliku tabele 1.

Konstruirajte graf zavisnosti gustine IR fluksa od udaljenosti.

Ponovite mjerenja prema paragrafima. 1 — 3 sa različitim Podatke mjerenja unijeti u obliku tabele 1. Konstruisati grafove zavisnosti gustine fluksa IC zračenja od udaljenosti za svaki ekran.

Obrazac tabele 1

Procijenite efikasnost zaštitnog djelovanja paravana prema formuli (3).

Postavite zaštitni ekran (po uputstvu nastavnika), na njega stavite široku četku usisivača. Uključite usisivač u režimu usisavanja zraka, simulirajući uređaj za izduvnu ventilaciju, i nakon 2-3 minute (nakon uspostavljanja toplinskog režima ekrana), odredite intenzitet toplinskog zračenja na istim udaljenostima kao u paragrafu 3. Procijenite efikasnost kombinovane termičke zaštite pomoću formule (3).

Zavisnost intenziteta toplotnog zračenja od udaljenosti za dati ekran u režimu izduvne ventilacije treba nacrtati na opštem grafikonu (vidi tačku 5).

Odredite efikasnost zaštite mjerenjem temperature za dati ekran sa i bez izduvne ventilacije koristeći formulu (4).

Izradite grafikone efikasnosti zaštite odsisne ventilacije i bez nje.

Pričvrstite crijevo usisivača na jedan od nosača i uključite usisivač u načinu rada "puhalo", usmjeravajući strujanje zraka gotovo okomito na tok topline (blago prema) - imitacija zračne zavjese. Pomoću mjerača IPP-2 mjerite temperaturu infracrvenog zračenja bez i sa "duhaljkom".

Konstruisati grafike efikasnosti zaštite „duhača“ prema formuli (4).

VI. Rezultati mjerenja i njihova interpretacija

(na primjeru laboratorijskog rada na temu "Istraživanje sredstava zaštite od infracrvenog zračenja" na jednom od tehničkih univerziteta u Moskvi).

Table. Elektrokamin EXP-1,0/220. Stalak za postavljanje izmjenjivih paravana. Stalak za ugradnju mjerne glave. Merač gustine toplotnog fluksa IPP-2M. Vladar. Usisivač Typhoon-1200.

Intenzitet (gustina protoka) IR zračenja q određuje se formulom:

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

gdje je S površina zračeće površine, m2;

T je temperatura zračeće površine, K;

r je udaljenost od izvora zračenja, m.

Jedna od najčešćih vrsta zaštite od IC zračenja je zaklanjanje emitujućih površina.

Postoje tri vrste ekrana:

neproziran;

· transparentan;

proziran.

Prema principu rada, ekrani se dijele na:

· reflektirajući toplinu;

· upija toplinu;

rasipanje toplote.

Tabela 1

Učinkovitost zaštite od toplotnog zračenja uz pomoć ekrana E određena je formulama:

E \u003d (q - q3) / q

gdje je q gustina toka IR zračenja bez zaštite, W/m2;

q3 je gustina fluksa IR zračenja uz korištenje zaštite, W/m2.

Vrste zaštitnih paravana (prozirne):

1. Ekran mješoviti - lančana pošta.

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

2. Metalni ekran sa pocrnjelom površinom.

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

3. Aluminijski ekran koji reflektira toplinu.

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

Nacrtajmo zavisnost gustine IR fluksa od udaljenosti za svaki ekran.

Bez zaštite

Kao što vidimo, efikasnost zaštitnog delovanja ekrana varira:

1. Minimalni zaštitni efekat mešovitog sita - lančana pošta - 0,63;

2. Aluminijumski ekran sa zacrnjenom površinom - 0,86;

3. Aluminijumski ekran koji reflektuje toplotu ima najveći zaštitni efekat - 0,99.

Prilikom procjene toplinskih performansi omotača i konstrukcija zgrade i utvrđivanja stvarne potrošnje topline kroz vanjske ovojnice zgrade, koriste se sljedeći glavni regulatorni dokumenti:

· GOST 25380-82. Metoda za mjerenje gustine toplotnih tokova koji prolaze kroz omotače zgrade.

Prilikom procjene toplinskih performansi različitih sredstava zaštite od infracrvenog zračenja, koriste se sljedeći glavni regulatorni dokumenti:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Zrak u radnom prostoru. Opći sanitarni i higijenski zahtjevi.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Sredstva za zaštitu od infracrvenog zračenja. Klasifikacija. Opšti tehnički zahtjevi.

· GOST 12.4.123-83 „Sistem standarda zaštite na radu. Sredstva kolektivne zaštite od infracrvenog zračenja. Opšti tehnički zahtjevi".