СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЭФФЕКТИВНОСТИ СВЕРХТОНКИХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2013 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к области исследования и анализа теплофизических свойств материалов, и может быть использовано при определении коэффициента эффективности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий - η_u.

Известен способ определения коэффициента эффективности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий на действующих объектах при производстве энергоаудита тепловых потерь и коэффициента эффективности теплоизоляции трубопроводов.

$${\eta }_u=1-\frac{q_{cu}}{q_{бu}}$$

где: q_cu и q_бu - соответственно удельные тепловые потоки с теплоизоляцией и без нее.

Здесь рассматривается трубопровод, покрытый теплоизоляцией, внутри которого протекает рабочая среда определенной температуры, необходимой для потребителя.

(Злобин А.А., Курятов В.Н., Мальцев А.П., Медведева И.Ю. Романов Г.А. Примеры энергетического обследования промышленных предприятий // «ПРАКТИКА ЭНЕРГОАУДИТА И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ», 2008, №4 (8). - С.20-21).

Способ определяет коэффициент эффективности теплоизоляции на действующих объектах и не дает ответа на определение коэффициента эффективности теплоизоляции в лабораторных условиях, что необходимо знать до применения теплоизоляции в производстве.

Изобретение направлено на определение коэффициента эффективности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий - η_u в лабораторных условиях, приближенных к реальным.

Результат достигается тем, что способ определения коэффициента эффективности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий, заключается в том, что два слоя материала одинаковой толщины и теплопроводности закрепляют на источнике тепла, измеряют температуру источника тепла t_т, температуру между двумя слоями материала t, затем закрепляют на наружной поверхности верхнего слоя материала тонкую металлическую пластину, с нанесенным на нее сверхтонким жидким теплоизоляционным покрытием, измеряют температуру в контактной поверхности верхнего слоя материала и металлической пластины с теплоизоляцией t_u, температуру между двумя слоями материала при использовании теплоизоляции t^* и определяют коэффициент эффективности сверхтонкого жидкого теплоизоляционного покрытия - η_u по формуле:

$${\eta }_u=1-\frac{t^{*}-t_u}{t_{т}-t}\left(1\right)$$

где: η_u - коэффициент эффективности сверхтонкого теплоизоляционного покрытия,

t_т - температура источника тепла без теплоизоляции,

t - температуру между двумя слоями материала без теплоизоляции,

t^* - температуру между двумя слоями материала при использовании теплоизоляции,

t_u - температура в контактной поверхности верхнего слоя материала и металлической пластины с теплоизоляцией.

Устройство для определения коэффициента теплопроводности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий - η_u представлено на (фиг.1).

Устройство представляет собой установку (фиг.1а), являющуюся многослойной плоскопараллельной стенкой, включающую установленные друг на друга два слоя одного и того же материала одинаковой толщины δ и равными коэффициентами теплопроводности λ: нижний слой 1 и верхний слой 2. На верхний слой 2 закрепляют тонкую металлическую пластину с нанесенным на ее внешнюю поверхность сверхтонкого жидкого теплоизоляционного покрытия 4 (далее теплоизоляция) (фиг.1б). Толщина δ пластины должна быть такой, чтобы она не коробилась от термонапряжений. Благодаря высокому коэффициенту теплопроводности тонкая металлическая пластина практически не влияет на результаты измеряемых температур. Так как сама термопара и ее измерительный спай имеет определенные размеры, между слоями устанавливают дополнительные металлические пластины, толщиной совместимой с размерами температурного спая термопар. В этих пластинах для термопар делаются прорези, обеспечивающие измерение температуры приблизительно в центре слоя. Все это устанавливают на терморегулируемый источник тепла 3, обеспечивая плотное прилегание всех слоев. Установка должна исключать влияние внешней среды на боковые поверхности слоев.

Способ определения коэффициента эффективности сверхтонкого жидкого теплоизоляционного покрытия осуществляется следующим образом. Терморегулируемый источник тепла 3 включают в работу и, по достижении расчетного термостационарного режима, снимают показания термопар: температуру t_т источника тепла 3, температуру t между слоями 1 и 2 (фиг.1а). После установки металлической пластины с теплоизоляцией 4 на верхний слой 2 (фиг.1б), измеряют температуру t_u в контактной поверхности верхнего слоя материала 2 и металлической пластины с теплоизоляцией 4 и температуру t^* между слоями 1 и 2 с изоляцией при том же режиме работы источника тепла, (значения температур снимают с монитора персонального компьютера, куда передаются от термопар через измеритель-регулятор ТРМ138 и преобразователь интерфейса АС3-М-220 с помощью программы «SCADA-система» (контроллер процессов). В качестве материала для слоев использовалось оконное стекло с δ=0,0059 м и λ=0,74 Вт/м°C).

Затем определяют удельный тепловой поток без теплоизоляции (Рис.1а):

$$q_{бu}=\frac{\lambda }{\delta }(t_{т}-t)$$ ,

где: t_т и t - температуры источника тепла и между слоями неизолированной многослойной стенки (рис.1а).

Определяют удельный тепловой поток с применением теплоизоляции (рис.1б) при термостационарном режиме работы источника тепла: $$q_{cu}=\frac{\lambda }{\delta }\left(t^{*}-t_u\right)$$ ,

где: t^* и t_u - температуры между слоями в контактной поверхности слоя и изоляции при одном и том же режиме работы источника тепла.

Подставляя их значения в (1), получим:

$${\eta }_u=1-\frac{t^{*}-t_u}{t_{т}-t}$$

Предлагаемый способ определения коэффициента эффективности сверхтонкого жидкого теплоизоляционного покрытия λ_u достаточно простой и доступный. Теплоизоляция работает как реальный производственный объект. Нет необходимости измерять температуру на ее поверхности, которую, из-за теплофизических свойств теплоизоляции, практически трудно измерить. Способ позволяет определять коэффициент эффективности теплоизоляции η_u в режиме, имитирующем работу теплоизоляции в реальных условиях, что позволит уверенно использовать сверхтонкие жидкие теплоизоляционные покрытия в производстве, используя их положительные качества, и приводит к разработке новых еще более качественных материалов.

Изобретение относится к области исследования теплофизических свойств материалов и может быть использовано при определении коэффициента эффективности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий - η_u. Согласно заявленному способу с помощью многослойной плоскопараллельной стенки определяется коэффициент эффективности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий. В решении этого вопроса заложен принцип определения удельных тепловых потоков без и с изоляцией с нахождением по формуле $${\eta }_u=1-\frac{q_{cu}}{q_{бu}}$$ коэффициента эффективности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий. Технический результат: обеспечение возможности определения коэффициента эффективности теплоизоляции в режиме, имитирующем работу теплоизоляции в реальных условиях. 1 ил.

Способ определения коэффициента эффективности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий, заключающийся в том, что два слоя материала одинаковой толщины и теплопроводности закрепляют на источнике тепла, измеряют температуру источника тепла t_т, температуру между двумя слоями материала t, затем закрепляют на наружной поверхности верхнего слоя материала тонкую металлическую пластину с нанесенным на нее сверхтонким жидким теплоизоляционным покрытием, измеряют температуру в контактной поверхности верхнего слоя материала и металлической пластины с теплоизоляцией t_u, температуру между двумя слоями материала при использовании теплоизоляции t^* и определяют коэффициент эффективности сверхтонкого жидкого теплоизоляционного покрытия η_u по формуле
$${\eta }_u=1-\frac{t^{*}-t_u}{t_{т}-t},$$
где η_u - коэффициент эффективности сверхтонкого теплоизоляционного покрытия,
t_т - температура источника тепла без теплоизоляции,
t - температура между двумя слоями материала без теплоизоляции,
t^* - температура между двумя слоями материала при использовании теплоизоляции,
t_u - температура в контактной поверхности верхнего слоя материала и металлической пластины с теплоизоляцией.