Устройство для определения теплофизических характеристик строительных материалов

 

Изобретение относится к средсткомплексного определения тепловам физических характеристик влажных строительных материалов при наличии криофазы. Цель - повышение точности и снижение трудоемкости определения характеристик при наличии криофазы. Устройство снабжено блоком коммутации температурных датчиков, распределителем , согласователями и приборным комплексом , включающим информационно-вычислительный блок и блок управления. Регистраторы электрического параметра и температуры через соответствующие согласователи и распределитель присоединены к информационно-вычислительному блоку комплекса, а его блок управления через автономные каналы связи соединен с блоком формирования импульсного нагрева, распределителем и блоком коммутации датчиков температуры . 2 ил. а iS (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) ш 4 G О1 N 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4235080/24-25 (2 ) 19.02,87 (46) 07,11.88, Бюл. Р 41 (71) Научно-исследовательский институт строительной физики Госстроя СССР (72) Ю.Д, Ясин и H.Í. Кузнецова (53) 536.6(088.8) (56) Дмитрович,А.Д. Определения теплофизических свойств строительных материалов. — M. Стройиздат, 1963, с. 93-108.

Авторское свидетельство СССР

Ф 415564, кл. G 01 N 25/18, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТРОИТЕЛЬНЫХ

МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к средствам комплексного определения теплофизических характеристик влажных строительных материалов при наличии криофазы. Цель — повыиенйе точности и снижение трудоемкости определения характеристик при наличии криофазы.

Устройство снабжено блоком коммутации температурных датчиков, распределителем, согласователями и приборным комплексом, включающим информационно-вычислительный блок и блок управления.

Регистраторы электрического параметра и температуры через соответствующие согласователи и распределитель присоединены к информационно-вычислительному блоку комплекса, а его блок управления через автономные каналы связи соединен с блоком формирования импульсного нагрева, распределителем и блоком коммутации датчиков температуры.2 ил.

1436043

Изобретение относится к области определения теплофизических характеристик твердых, например, строительных материалов.

Целью изобретения является повышение точности и снижение трудоемкости определения "теплофиэических характеристик влажных строительных материалов при наличии криофазы. 10

Наличие блока коммутации температурных датчиков позволяет испытывать один образец-пластину исследуемого материала, фиксируя в нем изменение перепада температуры по времени после 15 подачи теплового импульса путем воздействия обратной связи. "блок управления — распределитель, блок управления — блок коммутации, при этом точность определения теплофизических 20 характеристик по сравнению с известным устройством, в котором испытывают два образца исследуемого матерчала, повышается за счет устранения систематических ошибок, поскольку очевидно, что из совокупности образцов материала невозможно выбрать два идентичньгх, как это требуется в известном устройстве.

Расчетная формула для определения, 30 например, тепловой активности при использовании известного устройства основана на решении симметричной задачи и имеет вид

Ь=Я (2at„4>. ),() 35 где Ь вЂ” тепловая активность;

Q — количество тепла, выделяемое единицей площади нагревателя;

ht — избыточная температура нагревателя; 40 ь — текущее время.

Поскольку тепловые активности двух образцов-пластин исследуемого мате- . риала не равны между собой, т ° е.

Ь ФЬ или Ь =-д+6, Ь =д+Ь, где Ь, 4 и — систематические ошибки определе- ния тепловой активности исследуемого материала Ь для первого и второго образцов, соответствующую расчетную формулу, основанную на решении уже несимметричной задачи, можно записать в вид:

Ь +Ь"=2b+(a + 6")=Я/(Ь н Г7) или

Ь+(+ < ) 2= (2 „-Ю), (2) т.е. искомая величина тепловой актив" ности, определенная на известном устройстве, будет содержать систематическую ошибку, которая имеет сложную физическую основу, поскольку неоднородность свойств обусловлена не только наличием матрицы материала, но и содержанием в нем жидкой влаги и криофазы, Наличие приборного комплекса, включающего информационно-вычислительный блок, в который через соответствующие согласователи и распределитель поступает информация от регистраторов электрического параметра и температуры, и блок управления, который через автономные каналы связи соединен с блоком формирования импульсного нагрева, позволяет создавать оптимальный тепловой импульс, т.е. тепловой импульс, который не вызывает появления источников (стоков) .тепла, обусловленных фазовыми превращениями влаги, и получить наибольший по величине (из всех возможньж) полезный сигнал, по которому устанавливают значение искомьгх характеристик.

На фиг. 1 схематически представлено изменение фазового состава поровой влаги (вода лед) в цикле охлаждения нагрева капиллярно-пористого строительного материала с определенным исходным влагосодержанием; на фиг, 2 — структурная схема предлагаемого устройства, Влага, находящаяся в поровом пространстве, -представляет собой раствор диссоциированных компонентов, Криогенные фазовые превращения для таких ненасыщенных многокомпонентных растворов ионного типа осуществляются в широком температурном диапазоне: от температуры начала замерзания до наиболее низкой из эвтектических температур водорастворенных компонентов (при понижении температуры): и до температуры конца оттаивания при ее повышении, при этом имее место явление гистереэиса криогенных превра" щений, который обусловлен тем, что при нагревании рассматриваемой среды изменение количества криофазы будет происходить только за счет плавления . кристаллогидратов, что отображено со ответствующими ломаными линиями, и . при Т будет происходить таяние чис о того льда. Если темнература образца во время опыта будет изменяться в пре— пределах от исходной до ближайшей более высокой эвтектической, но.не

043

4 тель 10 и распределитель б, и о электрическом параметре, поступающем.последовательно от датчика-электродов

1, регистратора 4, согласователя 5 и распределителя 6, фиксируют значение электрического параметра и температуры при исходном влагосодержании об-, разца, По результатам этих измерений для области положительных температур в информационно-вычислительном блоке 7 по специальной программе вычисляются; параметры математической модели, описывающей зависимость измеряемого электрического параметра от состояния системы — влажный исследуемый материал, при отрицательных температу- х рах — количества незамерзшей воды и льда криофазы, используя при этом ранее полученную математическую модель.

Далее в этом же информационно-вычислительном блоке 7 определяется величина оптимального теплового импульса, которая выбирается таким образом, чтобы обеспечить наибольшую точность искомых теплофизических характеристик и для области отрицательных температур одновременно исключить изменение количества криофазы в испы-. тываемом образце. С помощью блока 11 управления по GBT0HoMHbM каналам связи подаются сигналы: на блок 12 фор- . мирования импульсного нагрева, по =средством которого в нагревателе 3 создается оптимальный тепловой импульс, на блок 8 коммутации и распределитель 6 с тем, чтобы в информационно-вычислительный блок 7 комплекса после задачи теплового импульса поступала информация об изменении перепада температуры в исследуемом материале †пласти во времени.

На основе поступающей информации в информационно-вычислительном бло". ке 7 по специальной программе вычисляются искомые теплофизические характеристики.

Устройство может быть использовано при исследовании влажных капиллярно-пористых в том числе строительных материалов при наличии криофазы, 40 формула изобретения

55, Устройство для определения тепло-

I физических характеристик строительных материалов, содержащее электроды-датчики электрического параметра, датчи3

1436 достигает последней, фазовых превращений происходить не будет, Тогда величину оптимального теплового им пульса можно оценить по формуле (1), Таким образом, создание оптимального импульса позволяет определять теплофизические характеристики влажных строительных материалов при наличии криофазы с наименьшими погреш- 10 костями и исключением источников (стоков) тепла, кроме того, существенно снижается трудоемкость °

Предлагаемое устройство содержит два электрода 1, расположенных по 15 обеим сторонам образца-пластины исследуемого материала, которые в совокупности образуют датчик электрического параметра, на каждом электроде размещено по датчику 2 температу- 20 ры, кроме того, один из электродов находится в тепловом контакте с плоским нагревателем 3. Датчик электрического параметра (электроды 1) соединен с регистратором 4, который в свою очередь через согласователь 5 и распределитель 6 присоединен к информационно-вычислительному блоку 7.

Датчики 2 температуры через блок 8 коммутации присоединены к регистрато- 30 ру 9 температуры, который через согласователь 10 и распределитель б также соединен с информационно-вычислительным .блоком 7. Блок 11 управления через автономные каналы связи соединен с блоком 8 коммутации датчиков температуры, распределителем 6 и блоком 12 формирования импульсного нагрева, который соединен с плоским нагревателем 3;.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый образец-пластина с размещенными по обе его стороны электродами 1, датчиками 2 температуры и плоским нагревателем 3, имеющим тепловой контакт с одним иэ электродов

1, помещают в термостат, в котором в широком диапазоне положительных и отрицательных температур задается требуемая температура воздушной среды.

При достижении образцов требуемой температуры, что устанавливается и фиксируется информационно-вычислительным блоком 7 путем анализа информации о температуре, поступающей последовательно от датчиков 2 температуры, через блок 8 коммутации, регистратор 9 температуры, согласова5 l436043 ки температуры и плоский нагреватель приборным:комплексом, включающим инподключенные соответственно к регист формационно-вычислительный блок и ректорам(" .электрического параметр, блок управления, при этом регистратотемйературы и блокУ Формирования им= > ры электрического параметра и темпепульсного нагрева, о т л и ч а ю — ратуры через соответствующие согласащ..е е с я тем, что, с целью повыше ватели и распределитель присоединены иия точности и Снижения трудоемкости к информационно-вычислительному блоопределения искомых характеристик,ку комплекса, а его блок управления влажных строительньи материалов при 1g через автономные каналы связи соеднналичии криофазы, .оно снабжено блоком нен с блоком формирования импульсного коммутации температурных датчиков, нагрева, распределителем и блоком ком, распределителем, согласователями и мутации датчиков температуры.

1436043

Со ставитель В . Филатова

Редактор А. Шандор Техред М.дидык Корректор В. Бутяга.

Заказ 564i/44 Тираж 847 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. ужгород, ул. Проектная, 4