Способ измерения средних по времени значений нестационарных тепловых потоков

 

ОПИСАНИ

ИЗОЬЕЕтИНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ

Союз Советских

Сокналистичееких

Республик с ;

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 06.V1.1966 (№ 1083832/26-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 17.V.1968. Бюллетень № 17

11/01

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

6.629.7(088.8) Дата опубликования описания 27.XI.1968

Лвтор изобретения

В. С. Казаков

Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства

Заявитель

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНИХ ПО ВРЕМЕНИ ЗНАЧЕНИЙ

НЕСТАЦИОНАРНЪ1Х ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ

Изобретение относится к области тепIQBblx измерений.

Известны способы измерения импульсных конвективных тепловых потоков п родолжительностью около 0,1 — 10 л /сек с применением емкостного чувствительного элемента. Однако для измерения нестационарных тепловых потоков большей продолжительности такой метод непригоден.

Известны так.ке способы измерения в нестационарных условиях при помощи создания на специальном элементе теплового потока, равного потоку с испытуемой поверхности, при компенсационном методе уравнивания температур элемента и испытуемой поверхности, отделенных друг от друга металлическим основанием корпуса датчика и теплоизоляционной прокладкой. Эти способы применены для измерения удельных тепловых потоков значительной величины (около 100 ккал/м- час и выше) через теплоотдающую поверхность объекта испытаний с постоянной во времени температурой при мало изменяющихся внешних условиях.

В зданиях при нестационарном режиме одна и та же поверхность ограждения может быть периодически теплсотдающей и тепловоспринимающей. Температура этой поверхности в указанных условиях не является постоянной во времени. Значения же удельных тепловых потоков через повер. ность ограждений обычно значительно меньше 100 кка г л - час, а внешние условия могут меняться довольно резко (например, зимой при открывании ворот B производственных помещениях и т. п.). Поэтому и второй из перечисленных способов является непригодным для измерения нестационарных тепловых потоков через поверхность ограждений зданий.

По предложенному способу определяют температуру вдоль датчика теплового потока, расположенного в объекте, в направлении, перпендикулярном его поверхности, и по крутизне изменения температуры во времени и в указанном направлении судят о величине среднего теп.чово"o потока.

Определение средних величин суммарных (конвективных и лучистых тепловых потоков в нестационарных условиях производится при помощи тепломеров, изготовляемых в виде дисков и закладываемых В cTpoHTeëüí þ конструкцию заподлпцо с поверхностью.

Тепломеры изготовляют из материала по своим теплофизическим характеристикам (удельная теплоемкость С„объемный вес у„ коэффициент теплопроводности I.„ñòåïåíü черноты е,) не отличающегося или мало отличающегося от материала поверхностного слоя конструкции. Равенства степеней черноты по30 верхностей тепломера и конструкции можно достигнуть также путем соответствующей ок,раски торцовой поверхности тепломера, соприкасающейся с воздушной средой в период измерений.

На этой торцовой поверхности и в двух параллельных плоскостях заложены на определенном расстоянии малоинерционные датчики температур, позволяющие,п(ри проведении измерений получить температурные разрезы по оси цилиндра на различные моменты времени периода исследований. Для повышения точности определения разности температур можно, например, закладывать в тепломер при его изготовлении дифференциальные термопары.

При наличии данных об изменении температур тепломера во времени средняя величина удельного теплового потока через поверхность ст(pоиTелbной конструкции за период, равный

XAZ = Z„— Z„, может быть установлена по равенствам. ( (o — ((х + Во — х л ь, <с,— к,>лх (2) ааУ

t=a — 1 с,>, Х1 (tl, ср — tl-(1, ср)о-.. (З) и

QAZ

Х1 — значение абсциссы Х в точке касания к кривой t< = f (Х) прямой линии, проведенной параллельно другой прямой с двумя точками, имеющими координаты О, t,,г и а, 4,<, Х =

= 0,5 (Х1 + Xr 1) — средняя величина Х за интервал времени ЛУ1 — А 1 — ZI между двумя следующими один за другим замерами температур тЕПЛОМЕра; (t(, р — t(q 1, ср), -„— ИЗменение средней температуры тепломера за период AZ, на участке в пределах абсцисс от

0 до Х,.

При AZ = const формула (2) упрощается и принимает вид

q.=" g(r. t.I= "(gr. gt.), (4) где и — число циклов замеров температур или и кривых t = f (Х) за период QA Z<.

Если при этом анализ опытных данных показывает, что колебания значений Х1 для одного и того же тепломера ничтожно малы и находятся в пределах точности измерений, как

218483

4 обычно наблюдается в ограждениях зданий при нестациона рном режиме, то равенство (3) также может быть упрощено и приведено к виду

Ст ТтХ î-х = (и, ср tê, ср)о-х л Л 2

1 (5) где Х вЂ” средняя величина Х, за период равл ный Ь Z;

/н ср средняя температура части тепломера с абсциссами от 0 до Х в начальный момент того же периода;

1„,,р — то же, в конечный момент периода, и равного g Л Z.

Величина Х устанавливается аналогично значениям Х,, но по кривой t = f (X), представляющей зависимость средней температуры и точек тепломера за период, >,ЛЛ от их место1

25 положения на оси последнего. Кривая

= f (Х) строится по трем точкам: о (a,t, = — f8,), А(а,t,= — Qt,)

1 1 и В b(,=

35 Таким образом, при известных значениях основных ха рактеристик тепломера (а, b, c„

Тт и 1.,) и наличии данных измеРений температур в его точках для различных моментов в(ремени испытаний величина удельного тепло4о вого потока qp через поверхность конструкции может быть установлена по формулам (1)— (5).

Предмет изобретения

45 Способ измерения средних по времени значений нестационарных тепловых потоков, например, через поверхности конструкций зданий и сооружений, путем измерения температуры в разных точках объекта вдоль тепловогo потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, определяют температуру вдоль датчика теплового потока, расположенного в объекте, в направлении, перпендикулярном его поверхности, и по крутизне изменения температур во времени и в указанном направлении судят о величине среднего теплового потока.

Составитель И. И. Дубсон

Редактор Э. H. Шибаева Техред Л. Я, Левина Корректор А. П. Татаринцева

Заказ 3642, 5 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по дела (ивобретени:" и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2