Способ определения теплопроводности и характеристик теплообмена Советский патент 1988 года по МПК G01N25/18 

оо

- 1

о: со

Од

Изобретение относится к тепловьм испытаниям, а именно к области определения теплофизических характеристик и характеристик теплообмена конструкций и их элементов.

Цель изобретения - упрощение испытаний и повышение точности определения .

Пример. Теплопроводность и коэффициент теплоотдачи определили для электрообогреваемой панели пола животноводческого помещения толщиной 10.0 мм, глубиной укладки нагревательного провода 50 мм, шагом между нагревательными проводами 40 мм, длиной нагревательного провод L 21 м. Для обогрева панели-применяли провод марки ПОСХВ,

Измерения для определения теплопроводности проводили в такой последовательности: непосредственно над поверхностью панели ртутным термометром измеряли температуру воздуха (Т 19,)I электронным термометром поверхностей ЭТП- измеряли температуру поверхности панели при отсутствии обогрева (,5°С); панель подключали к источнику электропитания с пониженным по отношению к номинальному, напряжением и нагревали до стационарного температурного состояния с последующим измерением температуры на ее поверхности Т„, если значение Т„ц отЛичалос ь от тем- пературы воздуха Tg, изменяли напряжение по достижении равенства Т nj

I- т.

- J- в«

В эксперименте напряжение, обеспечивающее это равенство температур 10,6 В, а потребная мощность, измеренная ватметром электромагнитной .системы, Р 36 Вт.

Используя эти и исходные данные определяли температуру поверхности

на гревательных проводов Т „т 20,36 С и удельный на метр провода тепловой поток Q 1,714 Вт/м. Температуру Т ц рассчитывали по . ле

2

гг - i 4. 9п

т- 20) - (2- )ln(R/r);

где Р, Up - мощность и напряжение электропитания среды;

0

5

5

0

5

0

0

5

0

5

L,F, /3 - длина, сечение, справочное значение температурного коэффициента электросопротивления нагревательного провода; Р5о удельное электрическое сопротивление нагревательного провода при 20 С;

.и .R - справочное значение, теплопроводности, и внешний, радиус изоляционной оболочки нагревательного провода.

Расчет искомых характеристик осуществляли посредством электротепловой аналогии.

На чертеже показана электрическая модель, имитирующая элемент конструкции.

На чертеже обозначены медные электроды 1-,2,3 для подачи на модели потенциалов U., U, кп имитирую7 щих температуры теплообменной поверх- ности Т„. , нагревательного провода TUT и поверхности, не участвующей в исследуемом теплообмене Т,, электропроводная бумага 4, микроамперметры 5, 8 контролирующие токи, имитирующие удельные тепловые потоки, электронный вольтметр 6, блок 7 питания и измерений.

При использовании электрической модели исходят из того, что разность потенциалов U „ - Upj пропорциональна разности температур Т „ - Т„, мае-: штаб подобия температуры С задается произвольно. Изменением потенциала на электроде варьируют разность nor тенциалов (Un - ), так, чтобы микроамперметр 5, имитирующий направленный вверх тепловой поток, показывал нулевое значение. При этом значение электрического тока 1 по микроамперметру 8 пропорционально мощности Q, что позволяет вычислить масштаб подобия теплового потока Сд. Масштаб подобия теплового сопротивления

,.CR с./са. ,

теплопроводность материала пластины рассчитывается по формуле

Л Р/(,),

где PQ - удельное сопротивление.электропроводной бумаги модели.

При испытаниях по определению .коэффициента теплоотдачи источник

тепла подключают к источнику электропитания с номинальным напряжением, В стационарном состоянии регистрируют новые значения характерных температур. Значения величин, относящиеся к : этой стадии эксперимента обозначены штрихом у буквенных символов величин. Выполняется условие т рв Tg; iV Ту, на электроды 2-1 подают Q разность потенциалов в соответствии с соотношением

-UHB (TUT- TU)/C

г

а на электро цэ 2-4 - варьируемую разностью потенциалов

,, (т ,, - TU)/c,

путем изменения и ц„ до тех пор, пока микроамперметр 8 не покажет значе- ние I , удовлетворяющее вьшенайденно- му масштабу подобия теплового потока,

I (P /L)/Cj,.

Здесь Р :- новое значение измеренной потребнйй электрической мощности,

В свою очередь величину вверх от ; нагревательного провода направленного теплового потока, определяют так:

Q , ,,

где I - показание микроамперметра 5, Коэффициент теплоотдачи рассчитывают по формуле

0 (Сц1;)/(Т , - Tj)-S,

где S - шаг между нагревательными

проводами.

Упрощение испытаний по сравнению с известными способами состоит в

исключении монтажа измерителя температуры внутри испытываемой конструк

с

0

5

0

5

0

ции на заданном расстоянии от источника тепла, Повьш ение точности достигается зй счет неразрушающего способа испытания (без внедрения в конструкцию измерителей температуры) и за счет более совершенной процедуры электромоделирования - без подвижного электрода на электрической модели,

Способ предназначен для тепловых испытаний и получения теплотехнических характеристик электрообогревае- мых полов и защитных грунтов в строительстве и сельском хозяйстве.

Формула изобретения

Способ определения теплопроводности и характеристик теплообмена с тепловоспринимающей средой конструкции в виде пластины с источником тепла, равномерно распределенным внутри нее по плоскости параллельной поверхности пластины, состоящий в том, что задают постоянную мощность источника тепла, измеряют температуру поверхности пластины, контактирующей с тепловоспринимающей средой, температуру и мощность источника тепг ла и определяют искомые величины с использованием электротепловой аналогии, отличающий ся тем, что, с целью упрощения испытаний и повышения точности определения, температуру поверхности, контактирующей с тепловоспринимающей средой, уравнивают с температурой этой среды путем выбора мощности источника на- , грева, на основании чего рассчиты- вают искомые величины.

Изобретение относится к области тепловых испытаний, а именно к опре делению теплофизических характеристик ,я характеристик теплообмена конструк ций и их элементов. Пель - упрощение испытаний и повьшение точности определения. Способ определения Теплопроводности и характеристик теплообмена с тепловоспринимающей средой конструкции в виде пластины с источником тепла, равномерно распределенным внутри нее по плоскости, параллельной поверхности пластины, состоит в том, что задают постоянную мощность источника тепла, измеряют температуру поверхности пластины, контактирующей с тепловоспринимающей средой, температуру и мощность источника тепла и определяют искомые величины с использованием электротепловой аналогии. Для достижения цели температуру поверхности, контактирующей с тепло- воспринимающей средой, уравнивают с температурой этой среды путем выбора мощности источника нагрева, на основании чего рассчитывают искомые величины. 1 ил. (Л