Способ определения теплопроводности полуограниченной среды Советский патент 1989 года по МПК G01N25/18 

1

Изобретение относится к теплофи- зическим измерениям и может быть использовано для определения теплопроводности злектрообогреваемых полов животноводческих помещений и защищенного грунта в растениеводстве.

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

Регулированием напряжения на нагревательной спирали, размещенной в

05

W

толще исследуемой среды, последовательно создают два различных тепловых режима 1.при одинаковых температу pax поверхности над участками нагревателя с различной величиной шага спирали.

На фиг. 1 и 2 приведены расчетные схемы участков нагревателя с различной величиной шага спирали fS(n) и S(m)3 ; на фиг. 3 - схема укладки нагревателя и регулирования напряжения на нем для создания двух различных тепловых режимов.

31469412 ,4

Равенство температур поверхности Ki.ai« inAinl

для двух тепловых режиг-юв соответст- iin «(п) термические сопротивления

вует равенству тепловых потоков пло-криволинейной, прямолищадок поверхности над участками на- jнейной составляющих тепгревателя с различной величиной шагалоты, определяемые по форспирали (фиг. 1,2)муле

Qnn, (Кк,„(2 1Г Л) 1пГ8/(( 1ГЬ)/(23) (3)

10. J)

или RH h/C-AS), (4)

12Тнт(п,(тГ- - п{т) ,г(4 - -клИ

где h - высота

-Tne(m)/Rnlni-Jh 2T,- i;g))/S - шаг между нитями нагрева15тельной спирали.

Kw(((ni3 Решение равенства (1) дает функциональную зависимость между темперагда М, N - число нитей нагреватель-турами контрольных плоскостей T riCmi

ной спирали в сопоставляв-и Tj-nj с одновременньм исключением

мых элементах обьема полу-20.искомой теплопроводности 7 ограниченной среды

т, п - индексы,,. соответствующие-г -(Е-) +( лт

элементам объема с Ми «т(п1 B - M vr 2iB

нитями нагревательной спи-р-С

рали) 25+ (-в-)Тпе,. (5)

. т т . (п V

1ti6((п .А R

кгиДцпМ Р УРа и грвзателя,. 3

поверхности и контрольной В --- - --

плоскости в элементах объ- i«,-2.

ема среды с количествомм N

нитей М и N.D -;

ninl (п

При этом температура поверхностиЕ R

изоляционной оболочки нагревательно-

го провода определяется по априорной р ё + .

формуле. . RkWlml R7(Zf

- , .с . + -N.

Т(.М- 1 + 20) - (.

I ° в свою очередь, решение отношения

, /„/ чобщих удельных тепловых потоков О(т)

xln(R/r), , . (2).и Q(n)

где I, и, - измеренный ток. напряже- I2T.„,„iIT„ в.дIT.„J2aRJ,tirD (g)

т 17 - о .-Тпе,,( .. К,,г(„

L,F,r,fl - длина, сечение, радиус,. с. i ini ,п,

справочное значение тем-дает другую функциональную зависипературного коэффициента„ость между Т,„,„,и Т,„,„.с также исклюсрпротивления нагрева-г ченной неличиной г тельного провода Рас удельное электрическое

сопротивление нагрева- хпм 2Т„т(.(К-1 )Тп5 „ +КТк„(,(7)

тельного провода

7,, R - справочное значение теп- ,, (Д(т/(,1(п)

лопроводности, внешнийУдельные потоки теплоты определярадиус изоляционной обо- ° формулам:

лочки нагревательного

провода;Q(m)(mi Чтт; Q{«,(п (8)

где I - измеренная сила тока, протекающего через всю длину нагревательной спирали

((nr измеренное падение напряжения на отдельных участках нагревательной спирали с различными шагами (фиг.З). Совместное решение (5) и (7) дает

Т.„(п,(0/В-кГ. М/(2ЕВ),,- l-K4F-e) - 2K4-N/ (2АВ) ,.

(9)

Тогда при известных температурах на контрольных плоскостях .,„, , и

„КП(П|

xnW

Q

.(10)

Тпй 2R,J--

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

. iy JStol/ lR)..,)/(25лп,)1

т1 От .

1 J

(11;

{m1 - ( nelmf xninii ,

ИЛИ

01 IUclM s,«,/(irR)sh(irhi,,,)/(2S(«,)lTfi

т П т г 7т -Т - г т

(п 1 - -ит(п, П8(пГТкп(пиI

(Ш

Пример. Определяли теплопроводность Х электрообогреваемых панед)на основании данных, полученных по а) и г) по формулам (9) и (7 определяли температуру контрольных

30 плоскостей -.сопоставленных объемов:

Kn(mf

С 25,2 с и ,„,„ 24,7 С;

е; производили расчеты по формулам (11) и (12), получая одинаковые значения теплопроводности , (п

о-. (ГП (fl(

леи пола животноводческого помещения. 35 1,14 Вт/(м.град, что свидетель- ««- „ствует о достоверности результата,

.Сопоставляли между собой два элемента объема пола со следующими пара- метрами:

а)количество нитей нагревательной спирали в объеме шаг 8.„,

26 мм , глубина укладки нагревательного провода h,, 50 мм; высота объема h ( 100 мм J длина участка нагревательного провода Ь(„, 19,8 м;

б)количество нитей нагревательной спирали в объеме М 2; шаг S, ,

- on--

- jy мм; глубина укладки нагре ватель- ного провода h(j 55 мм высота объема h(m 110 мм; длина участка нагревательного провода Ь,„, 19,8 м. Обогрев пола осуществляли нагревательным проводом марки ПОСХВ со слв дующими характеристиками: г 0,55 мм; R 1,45 мм; Лц 0,17 Вт/(м-град),

Формула изобретени

40

Способ определения теплопроводно ти полуограниченной среды, вк вочаю- щий создание постоянного теплового потока от нагревателя в виде плоской спирали и измерение температуры по- 45 верхности среды и поверхности нагревателя

, отличающийся

тем, что, с целью упрощения способа и повьшгения надежности определения теплопроводности путем обеспечения 50 целостности исследуемой среды, после довательно создают два тепловых режи ма при соблюдении одинаковой темпера туры поверхности над участками нагре вателя с различной величиной шага

f ч-3 - V- jjciojirinrnjia ±5с:лич 1г1ии Шс11 а.

Р4о 0,147 (Ом.ммМ/м; F 0,95 55 спирали путем изменения мощности наО - Л ОЛ л с- I-.

.в 0,0045 град- .

Эксперимент проводили в такой последовательности:

гревателя и полученные результаты ис пользуют для определения искомой характеристики.

а) при электропитании по схеме фиг.З электронным термометром ЭТП-1м измеряли установившуюся температу- g ру поверхностей над участками нагревательного провода с различными шапв{

1 ,1 -i i, J ь,

netni

0

5

гами 2 и 3; 25,8°Ci

б)на основании измерений тока

I 5,6 Аи напряжения U,-, 18,18 В по формуле (2) определяли температуру поверхности изоляционной оболочки

нагревательного провода: Т,,/ , 27,5

в)регулируя с помощью автотрансформатора 1 питающее нагревательные провода напряжение в сторону уменьшения (см. фиг. 3), добивались ра- венства температур i;,( ,,(,,

а 1,Ь С, зафиксированное прибором

этп-1 м;

г)аналогично пункту б) по измеренным току I 4,63 Аи напряженностью Uj.( 14,8 В в соответствии с формулой (2) определяли Т„,.(м

26,53°С;

д)на основании данных, полученных по а) и г) по формулам (9) и (7) определяли температуру контрольных

0 плоскостей -.сопоставленных объемов:

5

Kn(mf

С 25,2 с и ,„,„ 24,7 С;

е; производили расчеты по формулам (11) и (12), получая одинаковые значения теплопроводности , (п

(ГП (fl(

5 1,14 Вт/(м.град, что свидетель- ствует о достоверности результата,

Формула изобретения

40

Способ определения теплопроводности полуограниченной среды, вк вочаю- щий создание постоянного теплового потока от нагревателя в виде плоской спирали и измерение температуры по- 45 верхности среды и поверхности нагревателя

, отличающийся

тем, что, с целью упрощения способа и повьшгения надежности определения теплопроводности путем обеспечения 50 целостности исследуемой среды, после- довательно создают два тепловых режи- ма при соблюдении одинаковой темпера- туры поверхности над участками нагревателя с различной величиной шага

V- jjciojirinrnjia ±5с:лич 1г1ии Шс11 а.

55 спирали путем изменения мощности на.

гревателя и полученные результаты пользуют для определения искомой характеристики.

Фа2.2

0

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

Г

Г

Фиг.З