Измерение температуры поверхности ограждения

Цель работы: Знакомство с приборами для измерения температуры поверхностей ограждения, измерение распределения температура различных участков ограждений.

Литература

1. Исаченко В.П.,Осипова В.А. Сукомол А.С. Теплопередача.- М.:

Энергия. 1981,§1.2 – 1.4,с.8-11, §2.1с.29

2. Синицына И.Е., Корепанов Е.B. Методические указания по теплогидравлическим расчетам в дисциплине ТГВ. - Ижевск; Ротапринт ИМИ, I986, с.13-15 (ч.Т), с.4-5 (ч.2).

Задание

1. Измерить распределение температуры по поверхности участка сте­ны в углах, в участках с радиаторами отопления или с оконными проемами (по указанию преподавателя). Построить температурное поле в выбранном масштабе.

2. Вычислить распределение плотности теплового потока по поверх­ности заданной области. Изобразить результаты графически. Сравнить теплопотери с теплопотерями с анало-гичной площади, с изотермической поверхностью (температу-ра изотермической поверхности принимается равной темпе-ратуре наружной стены аудитории без оконных проемов вдали от радиаторов отопления).

3. Оформить отчет.

Основные сведения

На ограждающие конструкции зданий приходится значительная (до 80%) часть общих потерь тепла. При проектировании ограждающих конструкций часто возникает необходимость в расчете теплопотерь с учетом отдельных элементов конструкций ограждений. В таких конструкциях расчет участков, в пределах которых образуются одномерные температурные поля не отражает фактического распределения температур, так как в этих конструкциях возникают двух- и трехмерные температурные поля. Из всего многообразия геометрических форм и конструктивных решений ограждающих конструкций можно выделить следующие элементы, в которых нарушается одномерность температурного поля: ограждения в зоне стыка, около угла; карнизные узлы, около проемов, в зоне примыкания перекрытая и перегородок к стенам; ограждения с теплопроводными включениями; участки стены с радиаторами отопления.

Теплопередача в установившихся условиях предполагает не-изменность теплосодержания материалов конструкций и условий на поверхности с течением времени. Для определения коэф-фициентов теплоотдачи следует руководствоваться указаниями СНиП 11-3-79**. Для зимних условий коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности a_н принимается от 6 до 23 Вт/(м2 · град) в зависимости от расположения ограждающей конструкции. Для условий внутри помещения коэффициент теплоотдачи aв прини-мается от 7,6 до 9,9 Вт/(м2 х град) в зависимости от выступающих ребер. Рекомендуется также определить коэффициент конвек-тивного теплообмена в помещении по формуле:

a_B =1,66(t _B -t_B)^0,333 (1)

где t _B и t_B - температура воздуха и поверхности.

Теплопотери рассчитываются по закону Ньютона-Рихмана:

Q=qF=a_B (t _B-t_B)F, (2)

Q=(t _B-t_B)/ (1/a_B +d_c/l_c +1/a_н ) (3)

Измерительная аппаратура

Температура поверхности измеряется термощупом. В основе термощупа либо термопара, либо термистор (полупроводниковый термометр сопротивления). Тип используемого термощупа определяет преподаватель.

I. Термощупы с термопарой,,

По выбору преподавателя может быть использован термощуп или с одиночной термопарой, или с гипертермопарой. Преподава-

телем задается также и вторичный прибор (милливольтметр или потенциометр). На рис.II показана схема включения измери-тельных приборов.

потенциометр (милливольтметр)

холодный спай

Рис.II. Схема включения термощупа

Температура холодного спая под-держивается равной 0°С. Гипер- термопара - несколько термопар, последовательно соединенных, -включается аналогично одиноч- ной термопаре. Шкала потенцио- метра- в градусах, а шкала милли-вольтметра- в милливольтах. В последнем случае температура оп- ределяется по тарировочным таб- лицам. Тарировочные таблицы термопар хромель-копель и хро- мель-алюмель приведены в прило- жении.

2. Термощуп с термистором

В качестве вторичного прибора для термощупа с термистором

используется омметр. Схема включения показана на рис.12.

Каждый термистор имеет индивиду-альную характеристику, прилагаемую к

термощупу Рис.12. Схема включения

термистора

Порядок проведения измерений

1. Разбить заданную область исследования на равные пло- щадки.

2. Измерить температуру в центре площадок.

3. Вычислить по фоомуле (I) коэффициент теплоотдачи a_B.

4. По формуле (3) вычислить теплопотери через каждую пло-щадку, приняв a_н =20 Вт/(м2°С).

5. Вычислить общие твплопотери.

6. Измерить температуру "глухой" изотермической наружной стены аудитории, вычислить для этой температуры a_B и q. Сравнить теплопотери.

7. Построить изотермы, распределение коэффициентов тепло-

отдачи тепловых потоков.

8. Оформить отчет.

Содержание отчета

1. Чертеж заданной области с изображением разбивки на участки и значениями температур.

2. Описание измерительной аппаратуры и схема ее подключения.

3. Графическая обработка результатов измерений.

4. Выводы.

5. Лабораторная работа № 4.

Исследование теплотехнических характеристик наружной стены.

Цель работы: Ознакомление с экспериментальными методами определения граничных условий теплообмена, методами расчета теплотехнических характеристик наружных стен.

Список литературы

1. Богословский В.Н., Щеглов В.П., Разумов Н.Н. Отопление и вентиляция. - М.: Стройиздат, I98O. - 295 с. §,3,5,6.

2. Исаченко В.П., Осипова В.А.,Сукомол А.С. Теплопереда-ча.-М.: Энергия. I981. §2.1, с.24-32.

3. Синицына И.Е., Корепанов Е.В, Методические указания по тепло-гидравлическим расчетам в дисциплине ТГВ. - Ижевск: Ро-тапринт ИМИ. 1986, с.7-9, 13. 21-22.

Задание

1. Измерить температуру внутреннего t_в и наружного t_н.воздуха, температуру внутренней t_в и наружной t_н поверхности стены. Вычислить плотность теплового потока q.

2. По результатам эксперимента вычислить коэффициенты теплоотдачи на внутренней a_B и наружной a_н поверхностях стены.

3. Вычислить термическое сопротивление теплопередаче через стену Rо, коэффициент теплопередачи k. Сравнить термическое сопротивление Rо с требуемым Rо^тр.

4. Оформить отчет.

Основные сведения

Потери тепла через ограждающие конструкции здания определяются по формуле

Q=qF= k(tв -tн)Fn=(tв -tн)Fn/Ro,

где k = 1/Ro – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 х град);

Ro – термическое сопротивление ограждающих конструкций, (м2 х град)/Вт;

F - площадь, м2; tв и tн - температуры внутреннего и наружного воздуха; n - поправочный коэффициент на разность температур (для наружных стен, омываемых наружным воздухом, n= I).

Величину r_o для многослойных конструкций следует опреде-лить как результат сложения термического сопротивления тепло-восприятияю Ra_B (конвективный теплообмен на внутренней по-верхности), суммы термических сопротивлений теплопроводности отдельных слоев конструкции ∑ R_٨i и термического сопротив-ления теплоотдаче Ra_н и (конвективный теплообмен на наруж-ной поверхности),то есть

_{n n}

Rо= Ra_B + ∑ R_٨i + Ra_н =1/a_B + ∑ δi/λi + 1/a_н

^{i=1 i=1}

Требуемое термическое сопротивление

Rо^тр=n(tв -tн)/(Δt^н a_B).

где Δt^н - нормальный температурный перепад (t _B -t_B),

Для Ижевска tв =18ºС, tн = - 38⁰C, Δtн = 6ºС,

a_B = 8,7 Вт/(м2 х град), aн =23,2Вт/(м2 х град).

Описание экспериментального участка

Рис.13. Схема эксперимен­тального участка

Исследования проводятся на участке наружной стены (рис. 13), состоящей из слоя шту-катурки толщиной δ_ш=0,015± 0,001 м, (δ_ш = 0,75 Вт/(м х град)), слоя керамзито бетона 6с= 0,26 ± 0,005м (λс= 0,17 Вт/(м х град)) и фактурного слоя 6_ф =0,03± 0,001 м

(λ _ф = 1,3 Вт/(м х град)). Температура внутреннего воз-духа измеряется жидкостным термометром tв, а наружного -жидкостным термометром tн. Для измерения температуры внутренней τ_в и наружной по-верхности стены установлены гипер-термопары хромель-копель (10 последовательно вклю-ченных термопар). Термо-Э.Д.С с термопар подаются на потенциометр через переключатели термопар ПТ и полярности В₄Потенциометр от измерительной цепи отключается выключателемВ₂Холодный спай термопар поддерживается при t_кс = 0°С, для чего холодный спай помещен в сосуд Дьюара.

Порядок проведения измерений

1. Ознакомиться с описанием измерительного участка, про-верить правильность включения измерительных приборов, довести калибровку потенциометра (правильность подготовительной ра-боты проверяется преподавателем или лаборантом).

2. Измерить температуру внутреннего tв и наружного t_н воздуха. Установить переключатель полярности в положение ‘+’. В положении переключателя ПТ "I" измеряется температура tв, а в положении "2" - температура τ_н. Если стрелка потенциометра зашкаливает влево (за ноль), то переключатель полярности

необходимо установить в положение "-" (отрицательная темпера-тура). Результаты измерения заносятся в протокол.

3. Обработать результаты измерений. Вычислить теплотехнические характеристики наружной стены.

Оформить отчет.

Обработка результатов измерений Термическое сопротивление теплопроводности стены

_n

R _λ =∑ R_٨i =δш/ λш + δc/λc + δф/λф,м2 * град/Вт,

ⁱ⁼¹

Плотность теплового потока

q=(tв –tн)/ R_λ Вт/м2

Относительная погрешность вычисления q

Δq/q = (Δtв + Δtн)/ (tв –tн) + ΔR_λ / R_λ

Коэффициенты теплоотдачи на поверхностях стен

a_B =q/(tв –τв),Вт/(м2*град),

a_н =q/(τн –tн),Вт/(м2*град),

Относительная погрешность вычисления a_B и a_н

Δa_B / a_B = Δq/q + (Δtв +Δτв)/ (tв –τв),

Δa_н / aн = Δq/q + (Δtн +Δτн)/ (τн- tн),

Термическое сопротивление теплопередачи

Rо=1/ a_B +R_λ +1/ aн,(м2*град)/Вт,

Относительная погрешность вычисления Rо

ΔRо/Rо =Δ a_B / a_B+ Δ R_λ/ R_λ + Δaн/ aн

Коэффициент теплопередачи k=1/Rо,Вт/(м2 х град).

Относительная погрешность

Δk/k=ΔRо/Rо

Содержание отчета

1. Краткое описание работа.

2. Схема рабочего участка, тип приборов и датчиков.

3. Протокол проведения измерений,

4. Результаты обработки измерений.

5. Выводы.

Протокол исследований

№ пп	Характеристика	Обозна-чение	Значе-ние	Единицы измере-ния	Погреш- ности
I
I.	Толщина штукатурки	δш		м
2.	Толщина панели	δс		м	абсолютная
3.	Толщина фактурного слоя	δф		м
4.	Коэффициент теплопро-водности штукатурки	λш		Вт/м х град
5.	Коэффициент теплопро-водности панели	Λс		Вт/м х град.,...
6.	Коэффициент теплопро-водности фактурного слоя	Λф		Вт/ м х град
7.	Температура внутреннего воздуха	Tв		ºС
8.	Температура наружного воздуха	Tн		ºС
9.	Температура внутрен- ней поверхности	Τв		ºC
10.	Температура наружной поверхности	Τн		ºC
	Разность температур на датчике Датчике	Rλ		м2х град/ Вт
	Плотность теплового Потока	Q		Вт/м2

Продолжение

I					б
13.	Коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности	αв		Вт/м2 х Град	относительная
14.	Коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности	αн		Вт/м2 х Град
15.	Термическое сопротивление теплопередаче	Rо		м2 • град
Вт
16.	Коэффициент теплопередачи	k		Вт /м2 ·град

6.Лабораторная работа №5