Способ определения теплофизических характеристик строительных материалов конструкций Советский патент 1984 года по МПК G01N25/18 

где 4 1 - и

-индекс, соответствующий номеру интерации;

-определяется из уелопВИЯ

4 - чувствительность прибора;

4i - абсолютная ошибка измерения температуры;

и - коэффициент, вычисляемый по формуле (1) при

значении избыточной температуры в начальный момент измерительного периода ;

а,- коэффициент, вычисляемый по формуле (2) при значении избыточной температуры в конечный момент измерительного периода ,

затем по полученным данным, пользуясь известными соотношениями, рассчитывают коэффициент теплопровод ности и объемную теплоемкость,

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ КОНСТРУКЦИЙ, согласно которому вводят в соприкосновение поверхности эталонного тела и исследуемой конструкции, подают тепловой импульс и регистрируют изменение температуры в плоскости их. соприкосновения, вычисляет величины коэффициента тепловой активности, а затем вычисляют искомые характеристики (температуропроводность, теплопроводность и теплоемкость), о т личающийся тем, что,с целью повьииения точности определения теплофизических характеристик мате -sV 0 1ад6п кр «/ риала конструкций, регистрацию изменения температуры производят в двг, различных промежутка времени: в первый, когда с 2 р , при этом вычисляют величину коэффициента тепловой активности по формуле Ьи7Т -Ь. (1) «bt,Ht1i и во второй, когда ь кр , при этом вычисляют величину коэффициента: температуропроводности по формуле Ьм п1 Ъ, -expHVlto,-n). г здесь k{: - избыточная температура в центре плоского импульсногс. источ(П ника тепла;g - количество тепла, выделенное импульсным источником; R - радиус кругового импульсного источника тепла, эквивалентного по площади действительному плоскому центрально-симметричному источнику; индексы э и м относятся соответственно к материалам эталонного те-. ла и конструкции; - момент вреND мени, значение которого исчисляют N0 с момента возникновения теплового импульса и определяют по итерацион ной формуле :л

Изобретение относится к определению теплофизйческих характеристик ( теплопроводности, температуропроводности, теплоемкости) материалов в строительных конструкциях.

Известен способ определения теплофизйческих характеристик материалов путем создания теплового импульса и регистрации измерения темпердтуры в исследуемом материале с, последующим вьпислением коэффициентов теплопроводнрсти и температуропроводности l .

Однако указанный способ неприменим для определения теплофизйческих характеристик материалов непосредственно в строительных конструкциях без нарушения их целостностк и при одностороннем доступе к ним.

Наиболее близким к изобретению является способ определения теплофизических характеристик материалов конструкций путем введения в соприкосновение поверхностей эталонного тела и исследуемой конструкции, создания теплового импульса и регистрации изменения температуры в плоскости соприкосновения и посг ледующего вычисления величины тепловой активности материала конструкции, одновременного измерения его диэлектрической: проницаемости и опред эления соответствующей объемной влажности, последующего вычисления искомых характеристик материала конструкции (теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости) 2 .

Недостаток известного способа заключается в большой трудоемкости, обусловленной определением объемной влажности материала посредством измерения его диэлектрической проницаемости и невысокой точности определения искомых теплофизических характеристик.

Целью изобретения является повышение точности определения тепло Ьм-

; -R/ha,en

| . Ьэ

44- 1 J

где i 1 - п - индекс,соответству;ющий номеру итерации} 55

физических характеристик материала конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определени теплофизйческих характеристик строительных материалов конструкций, при котором вводят в соприкосновение поверхности эталонного тела и исследуемой конструкции, подают, тепловой импульс и регистрируют изменения температуры в плоскости их соприкосновения, вычисляют величины коэффициента тепловой активности, а затем вычисляют искомые характеристики (температуропроводность, теплопрог водность и темплоемкость), регистрацию изменения температуры производят в два различных промежутка времени в первый, когда 1 : с цр ,при этом вычисляют величину коэффициента тепловой активности по формуле

Ьм

(1)

и во. второй, когда , при этом вычисляют величину коэффициента

температуропроводности по формуле

Ъл,

(2)

ъ

-е)(,гк

здесь bin - избыточная температура в центре плоского импульсного источ5 кика тепла; { - количество тепла, выделенное импульснь источником; R - радиус кругового импульсного источника тепла, эквивалентного по площади действительному плоскому центрально-симметричному источнику; индексы 3 и относятся соответственно к материалам эталонного тела и конструкции; 1((р - момент времени, значение которого исчис5 ляют с момента возникновения теплового импульса и определяют по итерационной формуле

(3)

П - определяется из

условия.1 - с -Ььг , 4 - чувствительность прибора, tii - абсолютная ошибка измерения те лперат уры, коэффициент, вьиисляемый по формуле (1) при з.начении из быточной температуры в начальный момент измерительно го периода; а, коэффициент, вычисленный п формуле (2) при значении из быточной температуры в коне ный момент измерительного периода, затем по полученным данным, пользуя известными соотношениями, рассчитывают коэффициент теплопроводности и объемную теплоемкость. Расчетные формулы (1) и (2) для вычисления коэффициентов тепловой активности Ьж и температуропроводно сти Оц получены из решений следуквдих двух теплофизических задач. Первое решение получено для системы из двух полубесконечных тел (эталонного и исследуемого) с импул сным плоским . источником тепла нечной площади, расположенного в плоскости их соприкосновения. Оно описывает изменение избьггочной темп ратуры в этой плоскости во времени э л ИГгПри Ь, полученное решение совпадает с решением известной сим матричной задачи. Из (4) непосредственно получаем расчетное уравнение для определени коэффициента тепловой активности Ь« (1). Для той же системы тел, но с им пульсным плоским источником тепла центрально-симметричной формы конеч ных размеров (круг, правильный мно угольник, получено решение в виде (-4$)bJ,-e,p(-) ,( Это решение в случае равенства теплофизических характеристик соцр касакжаихся тел (, Ь ;а, а а совпадает с другим известным решен симметричной задачи с импульсным плоским источником тепла круговой, формы и конечного размера; Из решения (5) непосредственно получаем расчетное уравнение для определения коэффициента температу проводности а (2) , . Представление плоского импульсного источника тепла бесконечным п площади допустимо в случае, / Р()величинамивходящими в формулу (5), можно пренебречь, при этом выражения (4) и (5) становятся идентичными. Результаты расчетов по (4) и (5) совпадают, если невязка в Значениях избыточных температур, рассчитанных по этим Формулам, не превышает ошибки измерения температуры л, величина которой определяется классом измерительных приборов. Исходя из этих предпосылок получена формула (3) для определения Способ осуществляется следующим образом. Эталонное тело и исследуемую .конструкцию вводят во взаимное соприкосновение, образуя тепловой контакт. В плоскости их соприкосновения соз- дают плоский тепловой импульс цент рально-симметричной формы. Затем производят регистрацию изменения температуры в центре плоского источника тепла в два различных промежутка времени: в первый, когда L - кр , при этом вычисляют величину коэффициента тепловой активности по формуле (1) , и во второй, когда при этом с учетом ранее найденного значения Ь, вычисляют величину коэффициента температуропроводности по формуле (2). Используя полученные данные, далее расчетным путем определяют остальные теплофизические характеристики по формулам (( гдеХд,- коэффициент теплопроводности исследуемого материала; CCJC-IM объемная теплоемкость исследуемого материала. Точность предлагаемого способа существнно зависит от выбора параметров импульсного источника тепла и измерительных устройств. Так, от выбора радиуса импульсного источника тепла зависит величина ii-j, , а следовательно, и относительные ошибки измерения времени и температуры ; . С егТ цтаКроме того, регулируя мощность , можно так изменить характеристику ii - i , чтобы относительная ошибка измерения температуры не превышала заданную величину. Сравнение по точности предлагаемого способа с известным показало; что его применение даже при минимальном значении мощности импульсного источника тепла позволяет снизить погрешность определения теплофизических характеристик а(,Л,ц ())« в 1,5 - 2 раза. Предлагаемый способ позволяет проводить определение искомых характеристик материалов непосредственно строительных конструкций без наа4рушения их целостности и при одностороннем доступе, при этом он по сравнению с известным способом позволяет снизить трудоемкость и повысить.точность определения искомых характеристик. . 22956 Яредлагаемый способ может найти широкое применение в производственном контроле качества строительных изделий на предприятиях стройиндустрии и при натурных исследованиях огражданяцих конструкций зданий.