Способ определения теплопроводности полуограниченной среды

 

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано для определения теплопроводности электрообогреваемых полов животноводческих помещений и защищенного грунта в растениеводстве . Цель изобретения - упрощение способа и повышение надежности определения теплопроводности путем обеспечения целостности исследуемой среды. В исследуемую среду помещают нагреватель в виде плоской спирали с участками с различной величиной шага и последовательно создают два тепловых режима. При этсм, регулируя ток в нагревателе, обеспечивают равенство температур поверхности среды над участками нагревателя с различной ве личиной шага спирали и полученные результаты по определению температуры поверхности, нагревателя и в толще среды на расстоянии, равном двойной глубине укладки нагревателя, используют для нахождения искомой характеристики . 3 ил. С « (Л

COl03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

pg 4 G 01 N 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 41 68499/31-25

: (22) 29.12.86 (46) 30. 03. 89, Бюл. 9 1 2 (71) Латвийская сельскохозяйственная академия .(72) Я.О.Фридрихсон (53) 536.6(088.8) (56) Методы определения теплопровод. ности и температуропроводности /Под ред. А.В.Лыкова. — М.: Энергия, 1973, с. 1 9А.

Авторское свидетельство СССР

Р 1029060, кл. С 01 N 25/18, 1983.

Фридрихсон Я.О.Тепловой расчет электроо богреваемой среды, — Электротехника, 1986, М 9, с. 46-48. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПОЛУОГРАНИЧЕННОИ СРЕДЫ (57) Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано для определения

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для определения теплопроводности электрообогреваемых полов животноводческих помещений и защищенного грунта в растениеводстве.

Целью изобретения является упрощение способа и повышение надежности определения теплопроводности путем обеспечения целостности исследуемой среды.

Регулированием напряжения на нагревательной спирали, размещенной в

ÄÄSUÄÄ 1469412 А1 теплопроводности электрообогреваемых полов животноводческих помещений и защищенного грунта в растениеводстве. Цель изобретения - упрощение способа и повышение надежности определения теплопроводности путем обеспечения целостности исследуемой среды.

В исследуемую среду помещают нагреватель в виде плоской спирали с участками с различной величиной шага и последовательно создают два тепловых режима. При этом, регулируя ток в нагревателе, обеспечивают равенство температур поверхности среды над участками нагревателя с различной ве", личиной шага спирали и полученные результаты IIQ определению температуры поверхности, нагревателя и в толще среды на расстоянии, равном двойной глубине укладки нагревателя, используют для нахождения искомой характеристики. 3 ил.

2 толще исследуемой среды, последовательно создают два различных тепловых режима ° при одинаковых температурах поверхности над участками нагревателя с различной величиной шага спирали.

На фиг. 1 и 2 приведены расчетные схемы участков нагревателя с различной величиной шага спирали (S(n) и

S(m)); на фиг. 3 — схема укладки нагревателя и регулирования напряжения на нем для создания двух различных тепловых режимов.

1469412

F-С

В. ) Тпе(т) (5) к1(1 1) Э T44т(14) Э

Т()е(4 1) э Tss(s) э кр(4в1) э Tan(n) К1,1.(Э1) ) M M

) s(m) кЭ,а(эе) А =

N N ()(Ä) 4Rxq („) D

Rx4,Ц )э

M И.1 °

4йк, („,) Е„(,„) N N

С=- — — +

4R„, („R„(„) x ln(R/r) (2) где I, U

2 эF,r,й

Якэ

Равенство температур поверхности для двух тепловых режи(1.в соответствует равенству тепловых потоков площадок поверхности над участками нагревателя с различной величиной шага спирали (фиг. 1,2) M Q, = NQ,<„„(1)

f0 или м (2Тю(е„Тее(э,) Т)(е(е)) /4R@(а(.+ (Тке(,.) 2 ь(в)) / "в(P N (22 т(1 2вв(в) ) Tnn(n) ) /

/411nnn() (mini vnnlnl)/Rn(n1) п где М, Ы вЂ” число нитей нагревательной сгирали в сопоставляемых элементах объема полу- 20 ограниченной среды

m, n — индексы,, соответствующие элементам объема с M u N нитями нагревательной спирали 25 температура нагревателя, поверхности и контрольной плоскости в элементах объ- 30 ема среды с количеством нитей M u N. п в

При этом температура поверхности изоляционной оболочки нагревательного провода определяется по априорной формуле .

U(„F 1 U I

Т =(— — — — — — + 20) " (— --) )4 40

)4. I g Р„ . В 2 е Ъ1(2 (измеренный ток, напряже- 45 ние, длина, сечение, радиус, справочное значение температурного коэффициента сопротивления нагрева-4 50 тельного провода, удельное электрическое сопротивление нагревательного провода, спраВОчн ое зн ачен ие те и лопроводности, внешний радиус изоляционной оболочки нагревательного провода, R R

КЩщ)э К4Д(в))/

К„() эRs(„) — теРмические сопРотивлениЯ криволинейной, прямолинейной составляющих теплоты, определяемые по формуле

R (2ЭЭ) 1в($/(кв)вЬ ((2Ь)/(2Б)2) (3) R„= h/(WS), (4) где h — высота, S — шаг между нитями нагревательной спирали.

Решение равенства (1) дает функциональную зависимость между температурами контрольных плоскостей Тк„( и Т „(„) с одновременным исключением искомой теплопроводности /(Т Т вЂ” — - Т ке(т) (2AB) Ts (s)+ B ) кеfs) (2KB ((ò(ò)+

В свою очередь, решение отношения общих удельных тепловых потоков Q(m) и Q(n) Я() L2TR1(g-Тпе Т кем вэ .44 Ryi еt э() (6)

Q(s) (2Ткэ(в) Т(1в(е) Tks(s) (Rvs<() дает другую функциональную зависимость между Т„„„ и Тк„(„)с также исключенной величиной где K=Q() Rk д()/Q(n)R k1,n2()2) °

Удельные потоки теплоты определяют по формулам:

Q()=IUc() /L() э (1(IUC(s) /) (э)) у

1469412 где I — измеренная сила тока, протекающего через Ec}0 длину нагревательной спирали, U U — измеренное падение напряжес(мг) в цн) ния на отдельных участках нагревательной спирали с различными шагами (фиг.3).

Совместное решение (5) и (7) дает(T„„,„,=(D/в-к) }(м/(гвв)+г)т„...—

-()-K+(F-е) /в)т„,- (гк+м/(гвв)) т„,„,}, (9)

Тогда при известных температурах на контрольных плоскостях T ()и мп (н)

2Тнт -Т(((в -Т кп т .(10)

2К„, и с учетом (3) и (8) представляется возможным найти искомую теплопроводность полуограниченной среды по формулам:

IUg„JS(/ (н R) s ht ti hI > ) / (2$/ ) Я) () н L() 2T„т() T()e((„) Ткп()т)) ( (11;

IUg ifS())q /() R) sh Г(» Ь(н)) l (2$(н) )Я: (н) (нт(„) п6(т)) кп(пД (1 2)

Пример. Определяли теплопроводность % электрообогреваемых панелей пола животноводческого помещения.

Сопоставляли между собой два элемента объема пола со следующими параметрамии: а) количество нитей нагревательной спирали в объеме N=3 шаг S( в (г)}

= 26 мм, глубина укладки нагревательного провода }),(„, = 50 мм, высота объема h („) = 100 мм; длина участка нагревательного провода L(„) = 19,8 м, б) количество нитей нагревательной спирали в объеме M = 2, шаг S()=

= 39 мм, глубина укладки нагревательного провода Ь,(„) = 55 мм, высота объема h(m) = 110 мм; длина участка нагревательного провода L()= 19,8 м.

Обогрев пола осуществляли нагревательным проводом марки ПОСХВ со сле дующими характеристиками: r =0,55 мм, R = 1,45 мм, % н = 0,17 Вт/(м град), P = 0,147 (Ом ммг)/M, F = 0,95 мм", В = 0,0045 град

Эксперимент проводили в такой последов ательности: а) при электропитании по схеме фиг.3 электронным термометром ЭТП-1м измеряли установившуюся температу5 ру поверхностей над участками нагревательного провода с различными шаа гами 2и3; T ()=21,5 С; Т„

=25,8С; б) на основании измерений тока

10 I = 5,6 А и напряжения })<() =18,18 В по формуле (2) определяли температу ру поверхности изоляционной оболочки нагревательного провода: Т„,(,—

= 27,5 С, 15 в) регулируя с помощью автотрансформатора 1 питающее нагревательные провода напряжение в сторону уменьшения (см. фиг. 3), добивались равенства температур Т„(= T, („= () а(тп)

20 21,5 С, зафиксированное прибором

ЭТП-1 м, r) аналогично пункту б) по измеренным току I = 4,63 А и напряженностью Uc(„) = 14,8 В в соответствии с формулой (2) определяли Т„„(„ — 26,53 С, д) на основании данных, полученных по а) и г) по формулам (9) н (7) определяли температуру контрольных

30 плоскостей сопоставленных объемов: е) производили расчеты по формулам (11) и (12), получая одинаковые значения теплопроводности Я(„,) = /)(Ä) =

1, 1 4 В т/ (м град, что свидетельствует о достоверности результата.

Формула изобре тения

40 Способ определения теплопроводности полуограниченной среды, включающий создание постоянного теплового потока от нагревателя в виде плоской спирали и измерение температуры по45 верхности среды и поверхности нагревателя, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и повышения надежности определения теплопроводности путем обеспечения

50 целостности исследуемой среды, последовательно создают два тепловых режи(ма при соблюдении одинаковой температуры поверхности над участками нагревателя с различной величиной шага

55 спирали путем изменения мощности нагревателя и полученные результаты ис . пользуют для определения искомой характеристики.

1469412

Щ(п)

7лв!л)

8n(n)

S(rn) 1469412

Составитель В.МарченкоРедактор Л.Веселовская Техред М.Ходан ч Корректор.M.Самборская

Заказ 1353/50 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ври ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101