Lämpövirta. Lämpövuon tiheys. Fourier'n laki. Lämpövuon tiheyden mittaus (lämpösäteily) Termit ja määritelmät

GOST 25380-82

Ryhmä G19

SSR UNIONIN VALTIONSTANDARDI

RAKENNUKSET JA RAKENTEET

Menetelmä lämpövirtojen tiheyden mittaamiseksi,

kulkee rakennuksen vaipan läpi

Rakennukset ja rakenteet.

Lämpövirtojen tiheyden mittausmenetelmä

kulkevat kotelorakenteiden läpi

Esittelypäivä 1983 - 01-01

HYVÄKSYTTY JA KÄYTETTY 14. heinäkuuta 1982 päivätyllä Neuvostoliiton valtion rakennusasioiden komitean päätöksellä nro 182

TASAVALTA. kesäkuuta 1987

Tämä standardi luo yhtenäisen menetelmän asuin-, julkisten, teollisuus- ja maatalousrakennusten ja -rakenteiden yksi- ja monikerroksisten rakennusvaipan läpi kulkevien lämpövirtojen tiheyden määrittämiseksi kokeellisen tutkimuksen aikana ja niiden käyttöolosuhteissa.

Lämpövuon tiheyden mittaukset suoritetaan ympäristön lämpötilassa 243 - 323 K (miinus 30 - plus 50 °C) ja ilman suhteellisen kosteuden ollessa 85 %.

Lämpövirtojen tiheysmittauksilla voidaan kvantifioida rakennusten ja rakenteiden kotelointirakenteiden lämpötehokkuus ja todeta todellinen lämmönkulutus ulkoisten kotelointirakenteiden kautta.

Standardi ei koske läpikuultavia kotelointirakenteita.

1. Yleiset määräykset

1.1. Lämpövuon tiheyden mittausmenetelmä perustuu lämpötilaeron mittaamiseen rakennuksen vaipan päälle asennetusta "apuseinästä" (levystä). Tämä lämpötilaero, joka on verrannollinen sen tiheyteen lämpövirran suunnassa, muunnetaan emf:ksi. lämpöparistot, jotka sijaitsevat "apuseinässä" samansuuntaisesti lämpövirran kanssa ja on kytketty sarjaan generoidun signaalin mukaan. "Apuseinä" ja termoparipino muodostavat lämpövuon muuntimen

1.2. Lämpövuon tiheys mitataan erikoislaitteen asteikolla, joka sisältää lämpövuon muuntimen, tai lasketaan emf-mittauksen tuloksista. esikalibroiduissa lämpövuoantureissa.

Lämpövuon tiheyden mittauskaavio on esitetty piirustuksessa.

Kaavio lämpövuon tiheyden mittaamiseksi

1 - ympäröivä rakenne; 2 - lämpövuon muunnin; 3 - emf-mittari;

Sisä- ja ulkoilman lämpötila; , , - ulkolämpötila,

ympäröivän rakenteen sisäpinnat anturin lähellä ja alla, vastaavasti;

Rakennuksen vaipan ja lämpövuon muuntimen lämpövastus;

Lämpövuon tiheys ennen anturin kiinnitystä ja sen jälkeen.

2. Laitteisto

2.1. Lämpövirtojen tiheyden mittaamiseen käytetään ITP-11-laitetta (saa käyttää aiempaa ITP-7-laitteen mallia) spesifikaatioiden mukaisesti.

ITP-11-laitteen tekniset ominaisuudet on esitetty viiteliitteessä 1.

2.2. Sulkurakenteiden lämpötestauksen aikana on sallittua mitata lämpövuojen tiheyttä käyttämällä erikseen valmistettavia ja kalibroituja lämpövuonmuuntimia, joiden lämpövastus on enintään 0,025-0,06 (m²) / W ja laitteita, jotka mittaavat muuntimien tuottaman emf:n .

Lämmönjohtavuuden määrittämiseen GOST 7076-78:n mukaisesti saa käyttää asennuksessa käytettyä muuntajaa.

2.3. Kohdan 2.2 mukaisten lämpövirtamuuntajien on täytettävä seuraavat perusvaatimukset:

"apuseinän" (levyn) materiaalien on säilytettävä fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuutensa ympäristön lämpötilassa 243-323 K (miinus 30 - plus 50 °C);

materiaaleja ei saa kastella ja kostuttaa vedellä neste- ja höyryfaasissa;

anturin halkaisijan ja paksuuden suhteen on oltava vähintään 10;

muuntimissa on oltava lämpöpariston ympärillä suojavyöhyke, jonka lineaarisen koon tulee olla vähintään 30 % muuntimen säteestä tai puolet sen lineaarisesta koosta;

jokainen valmistettu lämpövuomuunnin on kalibroitava organisaatioissa, jotka määrätyllä tavalla ovat saaneet oikeuden valmistaa näitä muuntimia;

yllä olevissa ympäristöolosuhteissa anturin kalibrointiominaisuudet on säilytettävä vähintään vuoden ajan.

2.4. Kohdan 2.2 mukainen antureiden kalibrointi on sallittua laitteistossa lämmönjohtavuuden määrittämiseksi GOST 7076-78:n mukaisesti, jossa lämpövuon tiheys lasketaan lämpötilaeron mittaustuloksista sertifioitujen materiaalien vertailunäytteillä. standardin GOST 8.140-82 mukaisesti ja asennettu testattujen näytteiden sijaan. Lämpövuon muuntimen kalibrointimenetelmä on esitetty suositellussa liitteessä 2.

2.5. Muuntimet tarkastetaan vähintään kerran vuodessa kappaleiden mukaisesti. 2.3, 2.4.

2.6. emf:n mittaamiseen. lämpövuon muunnin, on sallittua käyttää kannettavaa potentiometriä PP-63 GOST 9245-79 mukaisesti, digitaalisia voltammetrit V7-21, F30 tai muita emf-mittareita, joissa laskettu virhe mitatun emf:n alueella. lämpövuon muuntimen arvo ei ylitä 1 % ja tulovastus on vähintään 10 kertaa suurempi kuin muuntimen sisäinen vastus.

Rakennusvaipan lämpötestauksessa erillisillä antureilla on suositeltavaa käyttää automaattisia tallennusjärjestelmiä ja -laitteita.

3. Mittauksen valmistelu

3.1. Lämpövuon tiheyden mittaus suoritetaan pääsääntöisesti rakennusten ja rakenteiden suojarakenteiden sisältä.

Lämpövirtojen tiheyden mittaaminen kotelointirakenteiden ulkopuolelta on sallittua, jos niitä on mahdotonta mitata sisältä (aggressiivinen ympäristö, ilmaparametrien vaihtelut), edellyttäen, että pinnan lämpötila säilyy vakaana. Lämmönsiirto-olosuhteiden säätö tapahtuu lämpötila-anturilla ja lämpövuon tiheyden mittausvälineillä: 10 minuuttia mitattuna niiden lukemien tulee olla laitteiden mittausvirheen sisällä.

3.2. Pinta-alat valitaan koko testattavalle rakennuksen vaipalle ominaiset tai ominaispiirteet riippuen paikallisen tai keskimääräisen lämpövuon tiheyden mittaustarpeesta.

Mittauksia varten valituilla alueilla on oltava samaa materiaalia oleva pintakerros, sama käsittely ja pinnan kunto, samat olosuhteet säteilylämmön siirtymiselle, eivätkä ne saa olla lähellä elementtejä, jotka voivat muuttaa suuntaa ja arvoa. lämpövirroista.

3.3. Sulkurakenteiden pinta-alat, joihin lämpövuomuunnin asennetaan, puhdistetaan, kunnes näkyvät ja käsin kosketeltavat epätasaisuudet poistetaan.

3.4. Anturi painetaan tiukasti koko pinnaltaan ympäröivään rakenteeseen ja kiinnitetään tähän asentoon varmistaen lämpövuon anturin jatkuvan kosketuksen tutkittavien alueiden pintaan kaikkien myöhempien mittausten aikana.

Kun anturi asennetaan sen ja ympäröivän rakenteen väliin, ilmarakojen muodostuminen ei ole sallittua. Niiden poissulkemiseksi levitetään mittauskohtien pinta-alalle ohut kerros teknistä vaseliinia, joka peittää pinnan epätasaisuudet.

Anturi voidaan kiinnittää sivupintaa pitkin käyttämällä rakennuskipsiä, teknistä vaseliinia, muovailuvahaa, jousitankoa ja muita keinoja, jotka sulkevat pois lämpövuon vääristymisen mittausvyöhykkeellä.

3.5. Lämpövuon tiheyden käyttömittauksissa anturin irtonainen pinta liimataan materiaalikerroksella tai maalataan maalilla, jonka emissiivisyysaste on sama tai samanlainen erolla 0,1 kuin pintakerroksen materiaalilla. ympäröivä rakenne.

3.6. Lukulaite sijoitetaan 5-8 m etäisyydelle mittauspaikasta tai viereiseen huoneeseen, jotta tarkkailija ei vaikuta lämpövuon arvoon.

3.7. Käytettäessä emf-mittauslaitteita, joilla on rajoituksia ympäristön lämpötilalle, ne sijoitetaan huoneeseen, jonka ilman lämpötila on näiden laitteiden toiminnan kannalta hyväksyttävä, ja lämpövuon muunnin liitetään niihin jatkojohtojen avulla.

Mittattaessa ITP-1-laitteella lämpövuon muunnin ja mittalaite sijaitsevat samassa huoneessa huoneen ilman lämpötilasta riippumatta.

3.8. Kohdan 3.7 mukainen laitteisto on valmisteltu käytettäväksi vastaavan laitteen käyttöohjeiden mukaisesti, mukaan lukien laitteen tarvittava altistusaika uuden lämpötilajärjestelmän luomiseksi siihen.

4. Mittausten ottaminen

4.1. Lämpövuon tiheyden mittaus suoritetaan:

käytettäessä ITP-11-laitetta - lämmönsiirto-olosuhteiden palauttamisen jälkeen huoneessa lähellä kotelointirakenteiden ohjausosia, vääristyneen valmistelutoimenpiteiden aikana ja palauttamisen jälkeen suoraan edellisen häiriintyneen lämmönsiirtojärjestelmän testipaikalle kun muuntaja oli kiinnitetty;

lämpötestien aikana, joissa käytetään kappaleen 2.2 mukaisia lämpövuonmuuntimia - uuden vakaan lämmönsiirron tilan alkamisen jälkeen muuntimen alla.

Kun olet suorittanut valmistelevat toimenpiteet kappaleiden mukaisesti. 3.2-3.5 käytettäessä ITP-11 laitetta lämmönsiirtotila palautuu mittauspaikalla noin 5 - 10 minuutin kuluttua, käytettäessä kappaleen 2.2 mukaisia lämpövuon muuntimia - 2-6 tunnin kuluttua.

Transienttiläm- mönsiirtomoodin valmistumisen ja lämpövuon tiheyden mittausmahdollisuuden indikaattorina voidaan pitää lämpövuon tiheyden mittaustulosten toistettavuutta määritetyn mittausvirheen sisällä.

4.2. Mitattaessa lämpövirtaa rakennuksen vaipassa, jonka lämpövastus on alle 0,6 (neliömetriä) / W, mitataan sen pinnan lämpötila samanaikaisesti termoelementeillä 100 mm etäisyydeltä muuntimesta, sen alapuolelta ja lämpötilasta. sisä- ja ulkoilmasta 100 mm:n etäisyydellä seinästä.

5. Tulosten käsittely

5.1. ITP-11-laitteita käytettäessä lämpövuon tiheyden arvo (W / neliömetri) saadaan suoraan laitteen asteikosta.

5.2. Kun käytetään erillisiä muuntimia ja millivolttimittareita emf:n mittaamiseen. muuntimen läpi kulkevan lämpövuon tiheys, W/sq.m, lasketaan kaavalla

(1)

5.3. Anturin kalibrointikertoimen määritys testilämpötila huomioon ottaen suoritetaan suositellun liitteen 2 mukaisesti.

5.4. Lämpövuon tiheyden arvo, W / neliömetri, mitattuna kohdan 4.3 mukaisesti lasketaan kaavalla

(2)

missä -

ja -

ulkoilman lämpötila muuntimen edessä, K (°С);

pintalämpötila mittausalueella anturin lähellä ja anturin alla K (°С).

5.5. Mittaustulokset tallennetaan suositellun liitteen 3 mukaiseen muotoon.

5.6. Lämpövuon tiheyden määritystulos otetaan viiden mittauksen tulosten aritmeettiseksi keskiarvoksi anturin yhdessä kohdassa rakennuksen vaipassa.

Liite 1

Viite

Laitteen ITP-11 tekniset ominaisuudet

ITP-11-laite on yhdistelmä lämpövuon muuntimesta sähköiseksi tasavirtasignaaliksi mittalaitteen kanssa, jonka asteikko on asteikoitu lämpövuon tiheysyksiköihin.

1. Lämpövuon tiheyden mittausrajat: 0-50; 0-250 W/neliömetri

2. Instrumenttiasteikon hintajako: 1; 5 W/neliömetri

3. Laitteen päävirhe prosentteina ilman lämpötilassa 20 °C.

4. Mittauslaitetta ympäröivän ilman lämpötilan muutoksista johtuva lisävirhe ei ylitä 1 % jokaista 10 K (°C) lämpötilan muutosta kohden alueella 273 - 323 K (0 - 50°C).

Lämpövuon muuntimen lämpötilan muutoksesta johtuva lisävirhe ei ylitä 0,83 % 10 K (°C) lämpötilan muutosta kohden alueella 273 - 243 K (0 - miinus 30 °C).

5. Lämpövuon muuntimen lämpövastus - enintään 3·10 (kv/m·K)/W.

6. Aika indikaatioiden määrittämiseen on enintään 3,5 minuuttia.

7. Kotelon kokonaismitat - 290x175x100 mm.

8. Lämpövuomuuntimen kokonaismitat: halkaisija 27 mm, paksuus 1,85 mm.

9. Mittalaitteen kokonaismitat - 215x115x90 mm.

10 Liitäntäsähköjohdon pituus - 7 m.

11. Laitteen paino ilman koteloa - enintään 2,5 kg.

12. Virtalähde - 3 elementtiä "316".

Liite 2

Lämpövuon muuntimen kalibrointimenetelmä

Valmistettu lämpövuon muunnin kalibroidaan asennuksessa rakennusmateriaalien lämmönjohtavuuden määrittämiseksi GOST 7076-78:n mukaisesti, johon asennetaan kalibroitu muuntaja ja GOST 8.140-82:n mukainen vertailumateriaalinäyte testinäytteen sijaan. .

Kalibroinnissa asennuksen lämpötilansäätölevyn ja muuntimen ulkopuolella olevan vertailunäytteen välinen tila on täytettävä materiaalilla, joka on termofysikaalisesti samankaltainen kuin muuntimen materiaali, jotta varmistetaan läpi kulkevan lämpövirran yksiulotteisuus. se asennuksen työosassa. E.m.f.-mittaus muuntimessa ja vertailunäyte suoritetaan jollakin tämän standardin kohdassa 2.6 luetelluista laitteista.

Anturin kalibrointikerroin W / (sq.m mV) tietyssä kokeen keskilämpötilassa saadaan lämpövuon tiheyden ja emf:n mittaustuloksista. seuraavan suhteen mukaan

Lämpövuon tiheys lasketaan vertailunäytteen lämpötilaeron mittaustuloksista kaavan mukaan


missä		vertailumateriaalin lämmönjohtavuus, W/(m.K);
		standardin ylä- ja alapinnan lämpötila, vastaavasti, K(°С);
		vakiopaksuus, m

On suositeltavaa valita kokeiden keskilämpötila, kun anturia kalibroidaan alueella 243 - 323 K (miinus 30 - plus 50 °C) ja säilyttää se poikkeamalla enintään ±2 K (°C). .

Anturin kertoimen määritystulos otetaan vähintään 10 kokeen mittaustuloksista laskettujen arvojen aritmeettiseksi keskiarvoksi. Anturin kalibrointitekijän arvon merkitsevien numeroiden lukumäärä otetaan mittausvirheen mukaan.

Anturin lämpötilakerroin K () saadaan emf:n mittaustuloksista. kalibrointikokeissa eri keskimääräisissä anturin lämpötiloissa suhteen mukaan


missä ,	Keskimääräiset anturin lämpötilat kahdessa kokeessa, K (°C);
	Anturin kalibrointikertoimet keskilämpötilassa ja vastaavasti , W/(sq.m V).

Keskimääräisten lämpötilojen eron on oltava vähintään 40 K (°C).

Anturin lämpötilakertoimen määritystulos otetaan tiheyden aritmeettiseksi keskiarvoksi, joka on laskettu vähintään 10 kokeen tuloksista anturin erilaisella keskilämpötilalla.

Lämpövuon muuntimen kalibrointikertoimen arvo testilämpötilassa , W / (sq.m mV), saadaan seuraavalla kaavalla

missä

(Anturin kalibrointikertoimen arvo testilämpötilassa

W/(neliöm.mV)

Mittauslaitteen tyyppi ja numero


Aidan tyyppi		Laitteen lukema, mV		Lämpövuon tiheyden arvo
kaalikeitto vakio-	Erän numero	Mittausnumero	Sivuston keskiarvo	skaalata	pätevä
ructions

Kuljettajan allekirjoitus _______________________

Mittauspäivä ___________

Asiakirjan tekstin vahvistaa:

virallinen julkaisu

Neuvostoliiton gosstroy -

M.: Publishing House of Standards, 1988

20.03.2014

Rakennuksen vaipan läpi kulkevien lämpövirtojen tiheyden mittaus. GOST 25380-82

Lämpövirta - isotermisen pinnan läpi siirtyneen lämmön määrä aikayksikköä kohti. Lämpövirta mitataan watteina tai kcal / h (1 W \u003d 0,86 kcal / h). Lämpövirtaa isotermisen pinnan yksikköä kohti kutsutaan lämpövuon tiheydeksi tai lämpökuormitukseksi; merkitään yleensä q:lla mitattuna W / m 2 tai kcal / (m 2 × h). Lämpövuon tiheys on vektori, jonka mikä tahansa komponentti on numeerisesti yhtä suuri kuin lämpömäärä, joka siirtyy aikayksikköä kohti yksikköpinta-alan läpi, joka on kohtisuorassa otetun komponentin suuntaan.

Rakennuksen vaipan läpi kulkevien lämpövirtojen tiheyden mittaukset suoritetaan GOST 25380-82 "Rakennukset ja rakenteet" mukaisesti. Menetelmä rakennuksen vaipan läpi kulkevien lämpövirtojen tiheyden mittaamiseksi”.

Tämä GOST luo menetelmän rakennusten ja rakenteiden - julkisten, asuinrakennusten, maatalouden ja teollisuuden - yksikerroksisten ja monikerroksisten suojarakenteiden läpi kulkevan lämpövuon tiheyden mittaamiseksi.

Tällä hetkellä rakennusten rakentamisessa, vastaanotossa ja käytössä sekä asunto- ja kunnallissektorilla kiinnitetään paljon huomiota valmiin rakentamisen ja sisustuksen laatuun, asuinrakennusten lämmöneristykseen sekä energiansäästöön.

Tärkeä arviointiparametri tässä tapauksessa on eristysrakenteiden lämmönkulutus. Rakennusten vaipan lämpösuojauksen laatutestejä voidaan tehdä eri vaiheissa: rakennusten käyttöönoton aikana, valmistuneilla rakennustyömailla, rakentamisen aikana, rakenteiden peruskorjauksen aikana sekä rakennusten käytön aikana rakennusten energiapassien laatimiseksi. ja valituksista.

Lämpövuon tiheyden mittaukset tulee suorittaa ympäristön lämpötilassa -30 - +50°C ja suhteellisessa kosteudessa enintään 85 %.

Lämpövuon tiheyden mittausten avulla voidaan arvioida rakennuksen vaipan läpi kulkevaa lämpövirtaa ja sitä kautta määrittää rakennuksen ja rakennusten vaipan lämpötehokkuus.

Tätä standardia ei voida soveltaa valoa läpäisevien kotelointirakenteiden (lasi, muovi jne.) lämpösuorituskyvyn arvioimiseen.

Mietitään, mihin lämpövuon tiheyden mittausmenetelmä perustuu. Levy (ns. "apuseinä") asennetaan rakennuksen (rakenteen) ympäröivään rakenteeseen. Tälle "apuseinalle" muodostuva lämpötilaero on verrannollinen sen tiheyteen lämpövirran suunnassa. Lämpötila-ero muunnetaan "apuseinällä" sijaitsevien, lämpövirran kanssa samansuuntaisten lämpöparistojen sähkömoottorivoimaksi, jotka on kytketty sarjaan generoidun signaalin mukaan. Yhdessä "apuseinä" ja lämpöparipino muodostavat mittausanturin lämpövuon tiheyden mittaamiseksi.

Termoparistojen sähkömotorisen voiman mittaustulosten perusteella lasketaan lämpövuon tiheys esikalibroiduilla muuntimilla.

Lämpövuon tiheyden mittauskaavio on esitetty piirustuksessa.

1 - ympäröivä rakenne; 2 - lämpövuon muunnin; 3 - emf-mittari;

t sisään, t n- sisä- ja ulkoilman lämpötila;

τ n, τ sisään, τ’ tuumaa- ympäröivän rakenteen ulko- ja sisäpinnan lämpötila muuntimen lähellä ja alla, vastaavasti;

R1, R2- rakennuksen vaipan ja lämpövuon muuntimen lämpövastus;

q 1, q 2- lämpövuon tiheys ennen ja jälkeen muuntimen kiinnityksen

Infrapunasäteilyn lähteet. Infrapunasuojaus työpaikoilla

Infrapunasäteilyn (IR) lähde on mikä tahansa kuumennettu kappale, jonka lämpötila määrää emittoidun sähkömagneettisen energian intensiteetin ja spektrin. Aallonpituus lämpösäteilyn suurimmalla energialla määritetään kaavalla:

λ max = 2,9-103 / T [µm] (1)

missä T on säteilevän kappaleen absoluuttinen lämpötila, K.

Infrapunasäteily on jaettu kolmeen alueeseen:

lyhytaalto (X \u003d 0,7 - 1,4 mikronia);
keskiaalto (k \u003d 1,4 - 3,0 mikronia):
pitkä aallonpituus (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Ihmiskehossa IR-alueen sähköaalloilla on pääasiassa lämpövaikutus. Tätä vaikutusta arvioitaessa otetaan huomioon seuraavat seikat:

aallon pituus ja intensiteetti enimmäisenergialla;

säteilevän pinnan pinta-ala;

altistuksen kesto työpäivän aikana;

jatkuvan altistuksen kesto;

fyysisen työn intensiteetti;

ilman liikkeen intensiteetti työpaikalla;

Kangastyyppi, josta haalarit on valmistettu;

kehon yksilölliset ominaisuudet.

Lyhytaaltoalue sisältää säteet, joiden aallonpituus λ ≤ 1,4 μm. Niille on ominaista kyky tunkeutua ihmiskehon kudoksiin useiden senttimetrien syvyyteen. Tämä isku aiheuttaa vakavia vaurioita eri ihmiselimille ja kudoksille, joilla on pahentavat seuraukset. Lihasten, keuhkojen ja muiden kudosten lämpötila nousee. Spesifisiä biologisesti aktiivisia aineita muodostuu verenkierto- ja imusolmukkeissa. Keskushermoston toiminta häiriintyy.

Keskiaaltoalue sisältää säteet, joiden aallonpituus on λ = 1,4 - 3,0 μm. Ne tunkeutuvat vain ihon pinnallisiin kerroksiin, ja siksi niiden vaikutus ihmiskehoon rajoittuu altistuneiden ihoalueiden lämpötilan nousuun ja kehon lämpötilan nousuun.

Pitkä aallonpituusalue - säteet, joiden aallonpituus λ > 3 μm. Vaikuttaen ihmiskehoon ne aiheuttavat voimakkaimman lämpötilan nousun paljastuneilla ihoalueilla, mikä häiritsee hengitys- ja sydän- ja verisuonijärjestelmän toimintaa ja häiritsee orgasmin lämpötasapainoa, mikä johtaa lämpöhalvaukseen.

GOST 12.1.005-88:n mukaan työntekijöiden lämpöaltistuksen intensiteetti teknisten laitteiden ja valaistuslaitteiden lämmitetyiltä pinnoilta ei saa ylittää: 35 W / m 2, kun yli 50 % kehon pinnasta on säteilytetty; 70 W/m 2 altistuessaan 25-50 %:lle kehon pinnasta; 100 W / m 2 säteilytyksen ollessa enintään 25 %> kehon pinnasta. Avoimista lähteistä (lämmitetty metalli ja lasi, avotuli) lämpösäteilyn intensiteetti ei saa ylittää 140 W / m 2 altistuessa korkeintaan 25 % kehon pinnasta ja pakollinen henkilösuojainten käyttö, mukaan lukien kasvot ja silmäsuoja.

Standardit rajoittavat myös työskentelyalueen laitteiden lämmitettyjen pintojen lämpötilaa, joka ei saa ylittää 45 °C.

Laitteen pintalämpötila, jonka sisällä lämpötila on lähellä 100 °C, ei saa ylittää 35 °C.

Tärkeimmät suojatyypit infrapunasäteilyä vastaan ovat:

1. aikasuojaus;

2. etäisyyssuojaus;

3. Kuumien pintojen suojaus, lämmöneristys tai jäähdytys;

4. ihmiskehon lämmönsiirron lisääntyminen;

5. henkilönsuojaimet;

6. lämmönlähteen poistaminen.

Näyttöjä on kolmen tyyppisiä:

läpinäkymätön;

· läpinäkyvä;

läpikuultava.

Läpinäkymättömässä näytössä, kun sähkömagneettisten värähtelyjen energia on vuorovaikutuksessa näytön aineen kanssa, se muunnetaan lämpöenergiaksi. Tämän muutoksen seurauksena näyttö lämpenee ja siitä itsestään tulee lämpösäteilyn lähde. Lähdettä vastapäätä olevan näytön pinnan säteilyä pidetään perinteisesti lähteestä lähtevänä säteilynä. On mahdollista laskea näytön yksikköpinta-alan läpi kulkevan lämpövirran tiheys.

Läpinäkyvien näyttöjen kanssa asiat ovat toisin. Näytön pinnalle putoava säteily jakautuu sen sisällä geometrisen optiikan lakien mukaisesti. Tämä selittää sen optisen läpinäkyvyyden.

Läpinäkyvillä näytöillä on sekä läpinäkyviä että läpinäkymättömiä ominaisuuksia.

· lämpöä heijastava;

· lämpöä absorboiva;

lämpöä hajottava.

Itse asiassa kaikilla näytöillä on tavalla tai toisella ominaisuus absorboida, heijastaa tai haihduttaa lämpöä. Siksi näytön määritelmä tietylle ryhmälle riippuu siitä, mikä ominaisuus ilmaistaan voimakkaimmin.

Lämpöä heijastavat näytöt erottuvat pinnan alhaisesta mustuudesta. Siksi ne heijastavat suurimman osan niihin osuvista säteistä.

Lämpöä absorboivat seulat sisältävät suojukset, joissa materiaalilla, josta ne on valmistettu, on alhainen lämmönjohtavuuskerroin (korkea lämmönkestävyys).

Läpinäkyvät kalvot tai vesiverhot toimivat lämpöä poistavina näytöinä. Voidaan käyttää myös lasin tai metallin sisällä olevia suojaprofiileja.

E \u003d (q - q 3) / q (3)

E \u003d (t - t 3) / t (4)

q 3 - IR-säteilyn vuontiheys suojausta käyttämällä, W / m 2;

t on IR-säteilyn lämpötila ilman suojausta, °С;

t 3 - IR-säteilyn lämpötila suojauksen avulla, ° С.

Käytetty instrumentointi

Asiantuntijamme kehittivät sarjan laitteita rakennuksen vaipan läpi kulkevien lämpövirtojen tiheyden mittaamiseksi ja lämpösuojan ominaisuuksien tarkistamiseksi.

Lämpövuon tiheyden mittausalue: 10 - 250, 500, 2000, 9999 W/m2

Sovellusalue:

· rakentaminen;

energian esineet;

tieteellinen tutkimus jne.

Lämpövuon tiheyden mittaus eri materiaalien lämmöneristysominaisuuksien indikaattorina suoritetaan sarjan laitteilla osoitteessa:

· kotelointirakenteiden lämpötekniset testit;

lämpöhäviöiden määrittäminen veden lämmitysverkoissa;

laboratoriotyön suorittaminen yliopistoissa (osastot "Life Safety", "Teollisuusekologia" jne.).

Kuvassa on prototyyppiteline "Työalueen ilman parametrien määrittäminen ja suoja lämpövaikutuksilta" BZhZ 3 (valmistaja Intos + LLC).

Telineessä on lämpösäteilyn lähde (kodin heijastin). Lähteen eteen sijoitetaan eri materiaaleista (metalli, kangas jne.) valmistetut näytöt. Laite on sijoitettu näytön taakse huonemallin sisään eri etäisyyksille näytöstä. Huonemallin yläpuolelle on asennettu tuulettimella varustettu poistoilmahuppu. Laite on varustettu lämpövuon tiheyden mittausanturin lisäksi mallin sisällä olevan ilman lämpötilan mittauspäällä. Yleisesti ottaen teline on visuaalinen malli erilaisten lämpösuojausten ja paikallisen ilmanvaihtojärjestelmän tehokkuuden arvioimiseen.

Jalustan avulla näyttöjen suojaominaisuuksien tehokkuus määritetään riippuen materiaaleista, joista ne on valmistettu, ja etäisyydestä näytöstä lämpösäteilyn lähteeseen.

Laitteen IPP-2 toimintaperiaate ja suunnittelu

Rakenteellisesti laite on valmistettu muovikotelossa. Laitteen etupaneelissa on nelinumeroinen LED-merkkivalo, ohjauspainikkeet; sivupinnassa on liittimet laitteen liittämiseksi tietokoneeseen ja verkkosovittimeen. Yläpaneelissa on liitin ensisijaisen muuntimen kytkemistä varten.

Laitteen ulkonäkö

1 - Akun tilan merkkivalo

2 - Kynnysylityksen LED-ilmaisin

3 - Mittausarvon ilmaisin

4 - Liitin mittapäälle

5 , 6 - Ohjauspainikkeet

7 - Liitin tietokoneeseen liittämistä varten

8 - Liitin verkkosovittimelle

Toimintaperiaate

Laitteen toimintaperiaate perustuu lämpötilaeron mittaamiseen "apuseinällä". Lämpötilaeron suuruus on verrannollinen lämpövuon tiheyteen. Lämpötilaeron mittaus suoritetaan mittapään sisällä olevalla nauhatermoparilla, joka toimii "apuseinänä".

Laitteen mittojen ja toimintatilojen ilmoitus

Laite kyselee mittapäätä, laskee lämpövuon tiheyden ja näyttää sen arvon LED-merkkivalolla. Luotainkyselyn aikaväli on noin yksi sekunti.

Mittojen rekisteröinti

Mittapäästä saadut tiedot kirjoitetaan yksikön haihtumattomaan muistiin tietyllä aikavälillä. Jakson asettaminen, tietojen lukeminen ja katselu tapahtuu ohjelmiston avulla.

Tiedonsiirtoliittymä

Digitaalisen rajapinnan avulla voidaan lukea laitteesta lämpötilamittauksen nykyiset arvot, kertynyt mittaustieto, muuttaa laitteen asetuksia. Mittausyksikkö voi toimia tietokoneen tai muiden säätimien kanssa digitaalisen RS-232-liitännän kautta. Vaihtokurssi RS-232-liitännän kautta on käyttäjän konfiguroitavissa välillä 1200 - 9600 bps.

Laitteen ominaisuudet:

kyky asettaa kynnysarvoja ääni- ja valohälytyksille;
mitattujen arvojen siirto tietokoneelle RS-232-liitännän kautta.

Laitteen etuna on mahdollisuus liittää laitteeseen vuorotellen jopa 8 erilaista lämpövirtausanturia. Jokaisella mittapäällä (anturilla) on oma yksilöllinen kalibrointikerroin (muunnoskerroin Kq), joka näyttää kuinka paljon anturin jännite muuttuu suhteessa lämpövirtaan. Laite käyttää tätä kerrointa luodessaan anturin kalibrointikäyrän, joka määrittää lämpövuon nykyisen mitatun arvon.

Lämpövuon tiheyden mittaamiseen tarkoitettujen koettimien modifikaatiot:

Lämpövuon anturit on suunniteltu mittaamaan pintalämpövuon tiheyttä standardin GOST 25380-92 mukaisesti.

Lämpövirtaanturien ulkonäkö

1. PTP-ХХХП puristustyyppinen jousilämpöanturi on saatavana seuraavina muunnelmina (riippuen lämpövuon tiheyden mittausalueesta):

PTP-2.0P: 10 - 2000 W / m 2;

PTP-9.9P: 10 - 9999 W / m 2.

2. Lämpövirtausanturi "kolikon" muodossa joustavalla kaapelilla PTP-2.0.

Lämpövuon tiheyden mittausalue: 10 - 2000 W/m 2 .

Lämpötila-anturin muutokset:

Lämpötila-anturien ulkonäkö

1. Pt1000-termistoriin perustuvat upotuslämpöparit TPP-A-D-L (resistanssitermostorit) ja XА-termopareihin perustuvat termoparit ТХА-А-D-L (sähköiset termoparit) on suunniteltu mittaamaan erilaisten nestemäisten ja kaasumaisten materiaalien sekä bulkkimateriaalien lämpötilaa.

Lämpötilan mittausalue:

CCI-A-D-L: -50 - +150 °С;

THA-A-D-L: -40 - +450 °C.

Mitat:

D (halkaisija): 4, 6 tai 8 mm;

L (pituus): 200 - 1000 mm.

2. Termoelementti ТХА-А-D1/D2-LП termopariin ХА (sähköinen termopari) on suunniteltu mittaamaan tasaisen pinnan lämpötilaa.

Mitat:

D1 ("metallitapin" halkaisija): 3 mm;

D2 (pohjahalkaisija - "patch"): 8 mm;

L ("metallitapin" pituus): 150 mm.

3. Termopariin ХА (sähköinen termopari) perustuva lämpöpari ТХА-А-D-LC on suunniteltu mittaamaan lieriömäisten pintojen lämpötilaa.

Lämpötilan mittausalue: -40 - +450 °С.

Mitat:

D (halkaisija) - 4 mm;

L ("metallitapin" pituus): 180 mm;

Nauhan leveys - 6 mm.

Väliaineen lämpökuorman tiheyden mittauslaitteen toimitussarja sisältää:

1. Lämpövuon tiheysmittari (mittayksikkö).

2. Anturi lämpövuon tiheyden mittaamiseen.*

3. Lämpötila-anturi.*

4. Ohjelmisto.**

5. Kaapeli henkilökohtaiseen tietokoneeseen liittämistä varten. **

6. Kalibrointitodistus.

7. Laitteen käyttöohje ja passi.

8. Passi lämpösähkömuuntimille (lämpötila-anturit).

9. Passi lämpövuon tiheysmittausanturille.

10. Verkkosovitin.

* – Mittausalueet ja anturin rakenne määritellään tilausvaiheessa

** – Tuotteet toimitetaan erikoistilauksesta.

Laitteen valmistelu käyttöön ja mittausten tekeminen

1. Poista laite pakkauksesta. Jos laite tuodaan kylmästä lämpimään huoneeseen, laitteen tulee antaa lämmetä huoneenlämpöön vähintään 2 tuntia.

2. Lataa akut liittämällä verkkolaite laitteeseen. Täysin tyhjentyneen akun latausaika on vähintään 4 tuntia. Ladattavan akun käyttöiän pidentämiseksi on suositeltavaa suorittaa täydellinen purkaus kerran kuukaudessa, kunnes laite sammuu automaattisesti ja latautuu sitten täyteen.

3. Yhdistä mittausyksikkö ja mittapää liitäntäkaapelilla.

4. Kun teet laitteeseen ohjelmiston sisältävän levyn, asenna se tietokoneelle. Liitä laite tietokoneen vapaaseen COM-porttiin sopivilla liitäntäkaapeleilla.

5. Kytke laite päälle painamalla lyhyesti "Valitse" -painiketta.

6. Kun laite käynnistetään, laitteen itsetestaus suoritetaan 5 sekunnin ajan. Sisäisten toimintahäiriöiden esiintyessä ilmaisimen laite ilmoittaa toimintahäiriön numeron ja äänimerkin. Onnistuneen testauksen ja latauksen jälkeen ilmaisin näyttää lämpövuon tiheyden nykyisen arvon. Selitys testivirheistä ja muista laitteen toiminnassa olevista virheistä on annettu osiossa 6 tästä käyttöohjeesta.

7. Käytön jälkeen sammuta laite painamalla lyhyesti "Valitse"-painiketta.

8. Jos laitetta säilytetään pitkään (yli 3 kuukautta), paristot tulee poistaa paristolokerosta.

Alla on kaavio vaihtamisesta "Käyttö"-tilassa.

Mittausten valmistelu ja suorittaminen rakennuksen vaipan lämpötestauksen aikana.

1. Lämpövuon tiheyden mittaus suoritetaan pääsääntöisesti rakennusten ja rakenteiden rajoitusrakenteiden sisältä.

Lämpövirtojen tiheyden mittaaminen kotelointirakenteiden ulkopuolelta on sallittua, jos niitä on mahdotonta mitata sisältä (aggressiivinen ympäristö, ilmaparametrien vaihtelut), edellyttäen, että pinnan lämpötila säilyy vakaana. Lämmönsiirto-olosuhteiden ohjaus tapahtuu lämpötila-anturilla ja lämpövuon tiheyden mittausvälineillä: 10 minuutin mittauksessa. niiden lukemien on oltava instrumenttien mittausvirheen sisällä.

2. Pinta-alat valitaan koko testattavalle rakennuksen vaipalle ominaiset tai ominaispiirteet riippuen paikallisen tai keskimääräisen lämpövuon tiheyden mittaustarpeesta.

3. Suljettavien rakenteiden pinta-alat, joihin lämpövuomuunnin asennetaan, puhdistetaan, kunnes näkyvä ja kosketeltava karheus poistuu.

4. Anturi painetaan tiukasti koko pinnaltaan ympäröivään rakenteeseen ja kiinnitetään tähän asentoon varmistaen lämpövuon anturin jatkuvan kosketuksen tutkittavien alueiden pintaan kaikkien myöhempien mittausten aikana.

5. Lämpövuon tiheyden käyttömittauksissa anturin irtonainen pinta liimataan materiaalikerroksella tai maalataan maalilla, jolla on sama tai samanlainen emissiivisyysaste erolla Δε ≤ 0,1 kuin lämpövuon materiaalina. ympäröivän rakenteen pintakerros.

6. Lukulaite on sijoitettu 5-8 m etäisyydelle mittauspaikasta tai viereiseen huoneeseen, jotta tarkkailijan vaikutus lämpövuon arvoon suljetaan pois.

7. Käytettäessä emf-mittauslaitteita, joilla on rajoituksia ympäristön lämpötilalle, ne sijoitetaan huoneeseen, jonka ilman lämpötila on näiden laitteiden toiminnan kannalta hyväksyttävä, ja lämpövuon muunnin liitetään niihin jatkojohtojen avulla.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto on valmisteltu käytettäväksi vastaavan laitteen käyttöohjeiden mukaisesti, mukaan lukien laitteen tarvittava altistusaika huomioimaan uuden lämpötilajärjestelmän luomiseksi siihen.

Valmistelu ja mittojen ottaminen

(laboratoriotyön aikana laboratoriotyön "Infrapunasäteilyltä suojautumiskeinojen tutkiminen" esimerkissä)

Liitä infrapunalähde pistorasiaan. Kytke IR-säteilylähde (yläosa) ja IPP-2-lämpövuon tiheysmittari päälle.

Asenna lämpövuon tiheysmittarin pää 100 mm etäisyydelle IR-säteilylähteestä ja määritä lämpövuon tiheys (kolmen-neljän mittauksen keskiarvo).

Siirrä jalustaa käsin viivainta pitkin asettamalla mittauspää taulukon 1 muodossa esitetyille etäisyyksille säteilylähteestä ja toista mittaukset. Syötä mittaustiedot taulukkoon 1.

Muodosta kaavio IR-vuon tiheyden riippuvuudesta etäisyydestä.

Toista mittaukset kappaleiden mukaisesti. 1 - 3 erilaisilla suojaverhoilla (lämpöä heijastava alumiini, lämpöä imevä kangas, metalli mustalla pinnalla, sekoitettu - ketjuposti). Syötä mittaustiedot taulukon muodossa 1. Muodosta kaavioita IR-säteilyvuon tiheyden riippuvuudesta etäisyydestä jokaiselle näytölle.

Taulukkolomake 1

Arvioi seulojen suojavaikutuksen tehokkuus kaavan (3) mukaan.

Asenna suojaverkko (opettajan ohjeiden mukaan), aseta sen päälle pölynimurin leveä harja. Kytke pölynimuri päälle ilmanottotilassa, simuloiden poistoilmanvaihtolaitetta, ja määritä 2-3 minuutin kuluttua (kun näytön lämpötila on muodostettu) lämpösäteilyn intensiteetti samoilla etäisyyksillä kuin kappaleessa 3. Arvioi yhdistetyn lämpösuojauksen tehokkuus käyttämällä kaavaa (3 ).

Lämpösäteilyn intensiteetin riippuvuus etäisyydestä tietyllä näytöllä poistoilmanvaihtotilassa tulee piirtää yleiseen kuvaajaan (katso kohta 5).

Määritä suojauksen tehokkuus mittaamalla lämpötila tietylle näytölle ilmanpoiston kanssa ja ilman kaavaa (4).

Rakenna kaavioita poistoilman suojauksen tehokkuudesta ja ilman sitä.

Kytke pölynimuri puhallintilaan ja käynnistä se. Toista mittaukset kappaleiden mukaisesti ohjaamalla ilmavirta tietyn suojaverkon pinnalle (suihkutila). 7 - 10. Vertaa kappaleiden mittaustuloksia. 7-10.

Kiinnitä pölynimurin letku johonkin telineestä ja käynnistä pölynimuri "puhallin"-tilassa, suuntaamalla ilmavirta melkein kohtisuoraan lämpövirtaan nähden (hieman kohti) - ilmaverhon jäljitelmä. Mittaa infrapunasäteilyn lämpötila mittarilla ilman "puhallinta" ja "puhaltimella".

Muodosta kaavioita "puhaltimen" suojatehokkuudesta kaavan (4) mukaisesti.

Mittaustulokset ja niiden tulkinta

(esimerkiksi laboratoriotyöstä aiheesta "Infrapunasäteilyltä suojaavien keinojen tutkimus" yhdessä Moskovan teknisistä yliopistoista).

Pöytä.
Sähkötakka EXP-1,0/220.
Teline vaihdettavien näyttöjen sijoittamiseen.
Teline mittauspään asennukseen.
Lämpövuon tiheysmittari.
Viivotin.
Pölynimuri Typhoon-1200.

IR-säteilyn q intensiteetti (vuon tiheys) määritetään kaavalla:

q \u003d 0,78 x S x (T 4 x 10 -8 - 110) / r 2 [W / m 2]

missä S on säteilevän pinnan pinta-ala, m 2 ;

T on säteilevän pinnan lämpötila, K;

r - etäisyys säteilylähteestä, m.

Yksi yleisimmistä suojatyypeistä IR-säteilyä vastaan on säteilevien pintojen suojaus.

Näyttöjä on kolmen tyyppisiä:

läpinäkymätön;

läpinäkyvä;

läpikuultava.

Toimintaperiaatteen mukaan näytöt on jaettu:

lämpöä heijastava;

lämpöä imevä;

lämpöä poistava.

Suojauksen tehokkuus lämpösäteilyä vastaan suojien E avulla määritetään kaavoilla:

E \u003d (q - q 3) / q

jossa q on IR-säteilyn vuontiheys ilman suojan käyttöä, W / m 2;

q3 - IR-säteilyn vuontiheys suojausta käyttämällä, W/m 2 .

Suojaseinäkkeiden tyypit (läpinäkymättömät):

1. Screen sekoitettu - ketjuposti.

Sähköpostiketju \u003d (1550 - 560) / 1550 \u003d 0,63

2. Metalliverkko, jossa on mustattu pinta.

E al+kansi \u003d (1550 - 210) / 1550 \u003d 0,86

3. Lämpöä heijastava alumiinisuoja.

E al \u003d (1550 - 10) / 1550 \u003d 0,99

Piirretään IR-vuon tiheyden riippuvuus etäisyydestä jokaiselle näytölle.

Kuten näemme, näyttöjen suojaavan toiminnan tehokkuus vaihtelee:

1. Sekaseulan vähimmäissuojavaikutus - ketjuposti - 0,63;

2. Alumiiniseula tummalla pinnalla - 0,86;

3. Lämpöä heijastavalla alumiininäytöllä on suurin suojaava vaikutus - 0,99.

Normatiiviset viittaukset

Arvioitaessa rakennuksen vaipan ja rakenteiden lämpötehokkuutta ja määritettäessä todellista lämmönkulutusta rakennuksen ulkovaipan avulla käytetään seuraavia keskeisiä säädöksiä:

· GOST 25380-82. Menetelmä rakennuksen vaipan läpi kulkevien lämpövirtojen tiheyden mittaamiseksi.

Arvioitaessa erilaisten infrapunasäteilyltä suojaavien keinojen lämpötehokkuutta käytetään seuraavia pääasiakirjoja:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Työalueen ilma. Yleiset saniteetti- ja hygieniavaatimukset.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Suojakeinot infrapunasäteilyä vastaan. Luokitus. Yleiset tekniset vaatimukset.

· GOST 12.4.123-83 “Työturvallisuusstandardijärjestelmä. Keinot kollektiiviseen suojaukseen infrapunasäteilyä vastaan. Yleiset tekniset vaatimukset".

I. Rakennuksen vaipan läpi kulkevien lämpövirtojen tiheyden mittaus. GOST 25380-82.

Lämpövirta - isotermisen pinnan läpi siirtyneen lämmön määrä aikayksikköä kohti. Lämpövirta mitataan watteina tai kcal / h (1 W \u003d 0,86 kcal / h). Lämpövirtaa isotermisen pinnan yksikköä kohti kutsutaan lämpövuon tiheydeksi tai lämpökuormitukseksi; merkitään yleensä q:lla mitattuna W / m2 tai kcal / (m2 × h). Lämpövuon tiheys on vektori, jonka mikä tahansa komponentti on numeerisesti yhtä suuri kuin lämpömäärä, joka siirtyy aikayksikköä kohti yksikköpinta-alan läpi, joka on kohtisuorassa otetun komponentin suuntaan.

Rakennuksen vaipan läpi kulkevien lämpövirtojen tiheyden mittaukset suoritetaan standardin GOST 25380-82 "Rakennukset ja rakenteet. Menetelmä rakennuksen vaipan läpi kulkevien lämpövirtojen tiheyden mittaamiseksi" mukaisesti.

Lämpövuon tiheys mitataan erikoislaitteen asteikolla, joka sisältää lämpövuon muuntimen, tai lasketaan emf-mittauksen tuloksista. esikalibroiduissa lämpövuoantureissa.

Lämpövuon tiheyden mittauskaavio on esitetty piirustuksessa.

1 - ympäröivä rakenne; 2 - lämpövirtauksen muunnin; 3 - emf-mittari;

tv, tn - sisä- ja ulkoilman lämpötila;

τн, τв, τ"в — ympäröivän rakenteen ulko- ja sisäpintojen lämpötila muuntimen lähellä ja alla, vastaavasti;

R1, R2 - rakennuksen vaipan ja lämpövuon muuntimen lämpövastus;

q1, q2 ovat lämpövuon tiheys ennen anturin kiinnitystä ja sen jälkeen

II. Infrapunasäteily. Lähteet. Suojaus.

Suojaus infrapunasäteilyä vastaan työpaikalla.

λmax = 2,9-103 / T [µm] (1)

missä T on säteilevän kappaleen absoluuttinen lämpötila, K.

Infrapunasäteily on jaettu kolmeen alueeseen:

lyhytaalto (X = 0,7 - 1,4 mikronia);

keskiaalto (k \u003d 1,4 - 3,0 mikronia):

pitkä aallonpituus (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Infrapuna-alueen sähköaalloilla on pääasiassa lämpövaikutus ihmiskehoon. Tässä tapauksessa on otettava huomioon: intensiteetti ja aallonpituus suurimmalla energialla; säteilevä pinta-ala; altistuksen kesto työpäivää kohti ja jatkuvan altistuksen kesto; fyysisen työn intensiteetti ja ilmaliikkuvuus työpaikalla; haalarien laatu; työntekijän yksilölliset ominaisuudet.

Lyhyen aallon säteillä, joiden aallonpituus on λ ≤ 1,4 μm, on kyky tunkeutua ihmiskehon kudokseen useita senttimetrejä. Tällainen infrapunasäteily tunkeutuu helposti ihon ja kallon läpi aivokudokseen ja voi vaikuttaa aivosoluihin aiheuttaen vakavia aivovaurioita, joiden oireita ovat oksentelu, huimaus, ihon verisuonten laajentuminen, verenpaineen lasku ja heikentynyt verenkierto. ja hengitys, kouristukset, joskus tajunnan menetys. Kun säteilytetään lyhytaaltoisilla infrapunasäteillä, havaitaan myös keuhkojen, munuaisten, lihasten ja muiden elinten lämpötilan nousu. Spesifisiä biologisesti aktiivisia aineita ilmaantuu vereen, imusolmukkeeseen, selkäydinnesteeseen, havaitaan aineenvaihduntahäiriöitä ja keskushermoston toimintatila muuttuu.

Keskiaaltoalueen säteet, joiden aallonpituus on λ = 1,4 - 3,0 mikronia, jäävät ihon pintakerroksiin 0,1 - 0,2 mm syvyyteen. Siksi niiden fysiologinen vaikutus kehoon ilmenee pääasiassa ihon lämpötilan nousuna ja kehon kuumenemisena.

Voimakkainta ihmisen ihon pinnan kuumeneminen tapahtuu infrapunasäteilyllä, jonka λ > 3 µm. Sen vaikutuksen alaisena sydän- ja verisuoni- ja hengityselinten toiminta sekä kehon lämpötasapaino häiriintyvät, mikä voi johtaa lämpöhalvaukseen.

Lämpösäteilyn intensiteettiä säädellään henkilön subjektiivisen säteilyenergian tuntemuksen perusteella. Standardin GOST 12.1.005-88 mukaan työntekijöiden lämpöaltistuksen intensiteetti prosessilaitteiden ja valaisimien kuumilta pinnoilta ei saa ylittää: 35 W/m2, kun altistuminen yli 50 %:lle kehon pinnasta; 70 W/m2, kun se altistetaan 25-50 %:lle kehon pinnasta; 100 W/m2, kun säteilytetään enintään 25 % kehon pinnasta. Avoimista lähteistä (lämmitetty metalli ja lasi, avotuli) lämpöaltistuksen intensiteetti ei saa ylittää 140 W / m2, kun altistuminen on enintään 25 % kehon pinnasta ja henkilökohtaisten suojavarusteiden, mukaan lukien kasvojen suojaimet ja suojaimet, käyttö on pakollista. silmä.

Standardit rajoittavat myös työskentelyalueen laitteiden lämmitettyjen pintojen lämpötilaa, joka ei saa ylittää 45 °C.

Laitteen pintalämpötila, jonka sisällä lämpötila on lähellä 100 0C, ei saa ylittää 35 0C.

q = 0,78 x S x (T4 x 10-8 - 110) / r2 [W/m2] (2)

Tärkeimmät suojatyypit infrapunasäteilyä vastaan ovat:

1. aikasuojaus;

2. etäisyyssuojaus;

3. Kuumien pintojen suojaus, lämmöneristys tai jäähdytys;

4. ihmiskehon lämmönsiirron lisääntyminen;

5. henkilönsuojaimet;

6. lämmönlähteen poistaminen.

Aikasuojaus rajoittaa säteilyn alueella toimivan säteilyn aikaa. Ihmisen turvallinen oleskeluaika IR-säteilyn vaikutusalueella riippuu sen intensiteetistä (vuon tiheydestä) ja määräytyy taulukon 1 mukaan.

pöytä 1

Ihmisten turvallisen oleskelun aika infrapunasäteilyvyöhykkeellä

Turvaetäisyys määräytyy kaavalla (2) riippuen työalueella oleskelun kestosta ja IR-säteilyn sallitusta tiheydestä.

IR-säteilyn tehoa voidaan vähentää suunnittelulla ja teknisillä ratkaisuilla (lämmitystuotteiden tavan ja menetelmän korvaaminen jne.) sekä pinnoittamalla lämmityspinnat lämpöä eristävällä materiaalilla.

Näyttöjä on kolmen tyyppisiä:

läpinäkymätön;

· läpinäkyvä;

läpikuultava.

Läpinäkymättömässä näytössä sähkömagneettisten värähtelyjen energia, joka on vuorovaikutuksessa näytön aineen kanssa, muuttuu lämmöksi. Tässä tapauksessa näyttö lämpenee ja, kuten mikä tahansa lämmitetty kappale, tulee lämpösäteilyn lähteeksi. Lähteen vastakkaisen näytön pinnan säteilyä pidetään ehdollisesti lähteen läpäisevänä säteilynä. Läpinäkymättömät seulat sisältävät: metallia, alfaa (alumiinifoliosta), huokoista (vaahtobetoni, vaahtolasi, paisutettu savi, hohkakivi), asbesti ja muut.

Läpinäkyvissä näytöissä säteily etenee niiden sisällä geometrisen optiikan lakien mukaisesti, mikä varmistaa näkyvyyden näytön läpi. Nämä näytöt on valmistettu erilaisista lasityypeistä, käytetään myös kalvovesiverhoja (vapaita ja laskeutuvia lasia pitkin).

Läpinäkyvissä näytöissä yhdistyvät läpinäkyvien ja ei-läpinäkyvien näyttöjen ominaisuudet. Näitä ovat metalliverkot, ketjuverhot, metalliverkolla vahvistetut lasiseinäkkeet.

· lämpöä heijastava;

· lämpöä absorboiva;

lämpöä hajottava.

Tämä jako on melko mielivaltainen, koska jokaisella näytöllä on kyky heijastaa, absorboida ja poistaa lämpöä. Näytön määrittäminen yhteen tai toiseen ryhmään määräytyy sen mukaan, kumpi sen kyvyistä on selvempi.

Lämpöä heijastavilla näytöillä on alhainen pintamustuus, minkä seurauksena ne heijastavat huomattavan osan niihin kohdistuvasta säteilyenergiasta vastakkaiseen suuntaan. Alfolia, alumiinilevyä, galvanoitua terästä käytetään lämpöä heijastavina materiaaleina.

Lämpöä absorboivia suojuksia kutsutaan näytöiksi, jotka on valmistettu materiaaleista, joilla on korkea lämmönkestävyys (alhainen lämmönjohtavuus). Lämpöä absorboivina materiaaleina käytetään tulenkestäviä ja lämpöä eristäviä tiiliä, asbestia ja kuonavillaa.

Lämmönpoistoverhoina käytetään eniten vesiverhoja, jotka putoavat vapaasti kalvon muodossa tai kastelevat toista suojapintaa (esimerkiksi metallia) tai suljetaan lasista tai metallista valmistettuun erityiseen koteloon.

E \u003d (q - q3) / q (3)

E \u003d (t - t3) / t (4)

q3 on IR-säteilyn vuontiheys suojausta käyttämällä, W/m2;

t on IR-säteilyn lämpötila ilman suojausta, °С;

t3 on IR-säteilyn lämpötila suojauksella, °С.

Suoraan työntekijään suunnattu ilmavirtaus mahdollistaa lämmön poistumisen hänen kehostaan ympäristöön. Ilman virtausnopeuden valinta riippuu suoritetun työn vakavuudesta ja infrapunasäteilyn voimakkuudesta, mutta se ei saa ylittää 5 m / s, koska tässä tapauksessa työntekijä kokee epämukavuutta (esimerkiksi tinnitusta). Ilmasuihkujen tehokkuus lisääntyy, kun työpaikalle johdettu ilma jäähtyy tai siihen sekoitetaan hienojakoista vettä (vesi-ilmasuihku).

Henkilökohtaisina suojavarusteina käytetään puuvilla- ja villakankaista valmistettuja haalareita, metallipinnoitettuja (jopa 90 % IR-säteilyä heijastavia) kankaita. Suojalasit, suojalasit, joissa on erikoislasit, on suunniteltu suojaamaan silmiä - kelta-vihreät tai siniset valosuodattimet.

Terapeuttiset ja ennaltaehkäisevät toimenpiteet mahdollistavat järkevän työ- ja lepojärjestelyn. Työtaukojen kesto ja niiden tiheys määräytyvät IR-säteilyn voimakkuuden ja työn vakavuuden mukaan. Määräaikaistarkastusten lisäksi tehdään lääkärintarkastuksia ammattitautien ehkäisemiseksi.

III. Käytetyt instrumentit.

Asiantuntijamme kehittivät sarjan laitteita rakennuksen vaipan läpi kulkevien lämpövirtojen tiheyden mittaamiseksi ja lämpösuojan ominaisuuksien tarkistamiseksi.

Sovellusalue:

IPP-2-sarjan laitteita käytetään laajasti rakentamisessa, tieteellisissä organisaatioissa, erilaisissa energialaitoksissa ja monilla muilla teollisuudenaloilla.

Lämpövuon tiheyden mittaus eri materiaalien lämmöneristysominaisuuksien indikaattorina suoritetaan IPP-2-sarjan laitteilla osoitteessa:

Sulkurakenteiden testaus;

Lämpöhäviöiden määrittäminen vesilämmitysverkoissa;

Laboratoriotöiden suorittaminen yliopistoissa (osastot "Life Safety", "Teollisuusekologia" jne.).

Kuvassa on prototyyppiteline "Työalueen ilman parametrien määrittäminen ja suoja lämpövaikutuksilta" BZhZ 3 (valmistaja Intos + LLC).

Teline sisältää lämpösäteilyn lähteen kotitalousheijastimen muodossa, jonka eteen on asennettu eri materiaaleista (kangas, metallilevy, ketjusarja jne.) valmistettu lämpösuoja. Näytön taakse eri etäisyyksille siitä huonemallin sisään on sijoitettu IPP-2-laite, joka mittaa lämpövuon tiheyttä. Huonemallin yläpuolelle on sijoitettu tuulettimella varustettu poistoilmahuppu. Mittauslaitteessa IPP-2 on lisäanturi, jonka avulla voit mitata ilman lämpötilaa huoneen sisällä. Näin ollen teline BZhZ 3 mahdollistaa erilaisten lämpösuojausten ja paikallisen ilmanvaihtojärjestelmän tehokkuuden mittaamisen.

Teline mahdollistaa lämpösäteilyn voimakkuuden mittaamisen lähteen etäisyydestä riippuen, eri materiaaleista valmistettujen näyttöjen suojaominaisuuksien tehokkuuden määrittämisen.

IV. IPP-2-laitteen toimintaperiaate ja suunnittelu.

Rakenteellisesti laitteen mittayksikkö on tehty muovikoteloon.

Laitteen toimintaperiaate perustuu lämpötilaeron mittaamiseen "apuseinällä". Lämpötilaeron suuruus on verrannollinen lämpövuon tiheyteen. Lämpötilaero mitataan anturilevyn sisällä olevalla nauhatermoparilla, joka toimii "apuseinämänä".

Toimintatilassa laite suorittaa valitun parametrin syklisen mittauksen. Lämpövuon tiheyden ja lämpötilan mittaustilojen välillä siirrytään sekä akun latauksen osoittamiseen prosentteina 0% ... 100%. Kun vaihdetaan tilojen välillä, valitun tilan vastaava merkintä näkyy ilmaisimessa. Laite voi myös suorittaa säännöllisen automaattisen mittausarvojen tallentamisen haihtumattomaan muistiin ajan suhteen. Tilastojen kirjaamisen mahdollistaminen/poistaminen, tallennusparametrien asettaminen, kertyneen tiedon lukeminen tapahtuu tilauksesta toimitetulla ohjelmistolla.

Ominaisuudet:

Mahdollisuus asettaa kynnysarvot ääni- ja valohälytyksille. Kynnysarvot ovat vastaavan arvon sallitun muutoksen ylä- tai alaraja. Jos ylempi tai alempi kynnysarvo ylittyy, laite havaitsee tämän tapahtuman ja merkkivalo syttyy. Jos laite on konfiguroitu oikein, kynnysarvojen ylittämiseen liittyy äänimerkki.

· Mittausarvojen siirto tietokoneelle RS 232 -liitännän kautta.

Lämpövuon tiheyden mittaamiseen tarkoitettujen koettimien modifikaatiot:

Lämpövuon anturit on suunniteltu mittaamaan pintalämpövuon tiheyttä standardin GOST 25380-92 mukaisesti.

Lämpövirtaanturien ulkonäkö

1. PTP-ХХХП puristustyyppinen jousilämpöanturi on saatavana seuraavina muunnelmina (riippuen lämpövuon tiheyden mittausalueesta):

— PTP-2.0P: 10 - 2000 W/m2;

— PTP-9.9P: 10 - 9999 W/m2.

2. Lämpövirtausanturi "kolikon" muodossa joustavalla kaapelilla PTP-2.0.

Lämpövuon tiheyden mittausalue: 10 - 2000 W/m2.

Lämpötila-anturin muutokset:

Lämpötila-anturien ulkonäkö

Lämpötilan mittausalue:

- Kauppa- ja teollisuuskamari-A-D-L: -50 - +150 °С;

- ТХА-А-D-L: -40 - +450 °С.

Mitat:

- D (halkaisija): 4, 6 tai 8 mm;

- L (pituus): 200 - 1000 mm.

2. Lämpöpari ТХА-А-D1/D2-LП perustuu XА-termopariin (sähköinen termopari) on suunniteltu mittaamaan tasaisen pinnan lämpötilaa.

Mitat:

- D1 ("metallitapin" halkaisija): 3 mm;

- D2 (pohjahalkaisija - "patch"): 8 mm;

- L ("metallitapin" pituus): 150 mm.

3. Termopariin ХА (sähköinen termopari) perustuva lämpöpari ТХА-А-D-LC on suunniteltu mittaamaan lieriömäisten pintojen lämpötilaa.

Lämpötilan mittausalue: -40 - +450 °С.

Mitat:

- D (halkaisija) - 4 mm;

- L ("metallitapin" pituus): 180 mm;

- nauhan leveys - 6 mm.

Väliaineen lämpökuorman tiheyden mittauslaitteen toimitussarja sisältää:

2. Anturi lämpövuon tiheyden mittaamiseen.*

3. Lämpötila-anturi.*

4. Ohjelmisto.**

5. Kaapeli henkilökohtaiseen tietokoneeseen liittämistä varten. **

6. Kalibrointitodistus.

7. IPP-2-laitteen käyttöohje ja passi.

8. Passi lämpösähkömuuntimille (lämpötila-anturit).

9. Passi lämpövuon tiheysmittausanturille.

10. Verkkosovitin.

* - Mittausalueet ja anturin suunnittelu määritellään tilausvaiheessa

** - Asemat toimitetaan erikoistilauksesta.

V. Laitteen valmistelu käyttöön ja mittausten tekeminen.

Laitteen valmistelu työhön.

Poista laite pakkauksesta. Jos laite tuodaan kylmästä lämpimään huoneeseen, laitteen tulee antaa lämmetä huoneenlämpöön 2 tuntia. Lataa akku täyteen neljän tunnin kuluessa. Aseta anturi paikkaan, jossa mittaukset tehdään. Liitä anturi laitteeseen. Jos laitetta käytetään yhdessä henkilökohtaisen tietokoneen kanssa, laite on liitettävä tietokoneen vapaaseen COM-porttiin liitäntäkaapelilla. Liitä verkkosovitin laitteeseen ja asenna ohjelmisto kuvauksen mukaisesti. Käynnistä laite painamalla lyhyesti painiketta. Säädä laitetta tarvittaessa kohdan 2.4.6 mukaisesti. Käyttöohjeet. Kun työskentelet henkilökohtaisen tietokoneen kanssa, aseta laitteen verkko-osoite ja vaihtokurssi kohdan 2.4.8 mukaisesti. Käyttöohjeet. Aloita mittaus.

Alla on kaavio vaihtamisesta "Työ"-tilassa.

Mittausten valmistelu ja suorittaminen rakennuksen vaipan lämpötestauksen aikana.

1. Lämpövuon tiheyden mittaus suoritetaan pääsääntöisesti rakennusten ja rakenteiden rajoitusrakenteiden sisältä.

Lämpövirtojen tiheyden mittaaminen kotelointirakenteiden ulkopuolelta on sallittua, jos niitä on mahdotonta mitata sisältä (aggressiivinen ympäristö, ilmaparametrien vaihtelut), edellyttäen, että pinnan lämpötila säilyy vakaana. Lämmönsiirto-olosuhteiden ohjaus tapahtuu lämpötila-anturilla ja lämpövuon tiheyden mittausvälineillä: 10 minuutin mittauksessa. niiden lukemien on oltava instrumenttien mittausvirheen sisällä.

2. Pinta-alat valitaan koko testattavalle rakennuksen vaipalle ominaiset tai ominaispiirteet riippuen paikallisen tai keskimääräisen lämpövuon tiheyden mittaustarpeesta.

3. Suljettavien rakenteiden pinta-alat, joihin lämpövuomuunnin asennetaan, puhdistetaan, kunnes näkyvä ja kosketeltava karheus poistuu.

5. Lämpövuon tiheyden käyttömittauksissa anturin irtonainen pinta liimataan materiaalikerroksella tai maalataan maalilla, jonka emissioaste on sama tai samanlainen erolla 0,1 kuin pinnan materiaalilla. ympäröivän rakenteen kerros.

6. Lukulaite on sijoitettu 5-8 m etäisyydelle mittauspaikasta tai viereiseen huoneeseen, jotta tarkkailijan vaikutus lämpövuon arvoon suljetaan pois.

Valmistelu ja mittojen ottaminen

(laboratoriotyön aikana laboratoriotyön "Infrapunasäteilyltä suojautumiskeinojen tutkimus" esimerkissä).

Liitä infrapunalähde pistorasiaan. Kytke IR-säteilyn lähde (yläosa) ja IPP-2-lämpövuon tiheysmittari päälle.

Asenna lämpövuon tiheysmittarin pää 100 mm etäisyydelle IR-säteilyn lähteestä ja määritä lämpövuon tiheys (kolmen-neljän mittauksen keskiarvo).

Siirrä jalustaa käsin viivainta pitkin asettamalla mittauspää taulukon 1 muodossa esitetyille etäisyyksille säteilylähteestä ja toista mittaukset. Syötä mittaustiedot taulukkoon 1.

Muodosta kaavio IR-vuon tiheyden riippuvuudesta etäisyydestä.

Toista mittaukset kappaleiden mukaisesti. 1 — 3 eri mittaustiedoilla syötettäväksi taulukkoon 1. Muodosta kaavioita IR-säteilyn vuotiheyden riippuvuudesta etäisyydestä jokaiselle näytölle.

Taulukkolomake 1

Arvioi seulojen suojatoiminnan tehokkuus kaavan (3) mukaisesti.

Asenna suojaverkko (opettajan ohjeiden mukaan), aseta sen päälle pölynimurin leveä harja. Kytke pölynimuri päälle ilmanottotilassa, simuloimalla poistoilmanvaihtolaitetta, ja määritä 2-3 minuutin kuluttua (kun näytön lämpötila on määritetty) lämpösäteilyn intensiteetti samoilla etäisyyksillä kuin kappaleessa 3. Arvioi yhdistetyn lämpösuojauksen tehokkuus kaavalla (3).

Lämpösäteilyn intensiteetin riippuvuus etäisyydestä tietyllä näytöllä poistoilmanvaihtotilassa tulee piirtää yleiseen kuvaajaan (katso kohta 5).

Määritä suojauksen tehokkuus mittaamalla lämpötila tietylle näytölle ilmanpoiston kanssa ja ilman kaavaa (4).

Rakenna kaavioita poistoilman suojauksen tehokkuudesta ja ilman sitä.

Muodosta kaavioita "puhaltimen" suojatehokkuudesta kaavan (4) mukaisesti.

VI. Mittaustulokset ja niiden tulkinta

(esimerkiksi laboratoriotyöstä aiheesta "Infrapunasäteilyltä suojaavien keinojen tutkimus" yhdessä Moskovan teknisistä yliopistoista).

Pöytä. Sähkötakka EXP-1,0/220. Teline vaihdettavien näyttöjen sijoittamiseen. Teline mittauspään asennukseen. Lämpövuon tiheysmittari IPP-2M. Viivotin. Pölynimuri Typhoon-1200.

IR-säteilyn q intensiteetti (vuon tiheys) määritetään kaavalla:

q = 0,78 x S x (T4 x 10-8 - 110) / r2 [W/m2]

missä S on säteilevän pinnan pinta-ala, m2;

T on säteilevän pinnan lämpötila, K;

r on etäisyys säteilylähteestä, m.

Yksi yleisimmistä suojatyypeistä IR-säteilyä vastaan on säteilevien pintojen suojaus.

Näyttöjä on kolmen tyyppisiä:

läpinäkymätön;

· läpinäkyvä;

läpikuultava.

Toimintaperiaatteen mukaan näytöt on jaettu:

· lämpöä heijastava;

· lämpöä absorboiva;

lämpöä hajottava.

pöytä 1

Suojauksen tehokkuus lämpösäteilyä vastaan näyttöjen E avulla määritetään kaavoilla:

E \u003d (q - q3) / q

jossa q on IR-säteilyvuon tiheys ilman suojaa, W/m2;

q3 on IR-säteilyvuon tiheys suojausta käyttämällä, W/m2.

Suojaseinäkkeiden tyypit (läpinäkymättömät):

1. Screen sekoitettu - ketjuposti.

Sähköposti = (1550 - 560) / 1550 = 0,63

2. Metalliverkko, jossa on mustattu pinta.

E al+kansi = (1550 - 210) / 1550 = 0,86

3. Lämpöä heijastava alumiinisuoja.

E al \u003d (1550 - 10) / 1550 \u003d 0,99

Piirretään IR-vuon tiheyden riippuvuus etäisyydestä jokaiselle näytölle.

Ei suojaa

Kuten näemme, näyttöjen suojaavan toiminnan tehokkuus vaihtelee:

1. Sekaseulan vähimmäissuojavaikutus - ketjuposti - 0,63;

2. Alumiiniseula tummalla pinnalla - 0,86;

3. Lämpöä heijastavalla alumiininäytöllä on suurin suojaava vaikutus - 0,99.

Arvioitaessa rakennuksen vaipan ja rakenteiden lämpötehokkuutta ja määritettäessä todellista lämmönkulutusta rakennuksen ulkovaipan avulla käytetään seuraavia keskeisiä säädöksiä:

· GOST 25380-82. Menetelmä rakennuksen vaipan läpi kulkevien lämpövirtojen tiheyden mittaamiseksi.

Arvioitaessa erilaisten infrapunasäteilyltä suojaavien keinojen lämpötehokkuutta käytetään seuraavia pääasiakirjoja:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Työalueen ilma. Yleiset saniteetti- ja hygieniavaatimukset.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Suojakeinot infrapunasäteilyä vastaan. Luokitus. Yleiset tekniset vaatimukset.

· GOST 12.4.123-83 “Työturvallisuusstandardijärjestelmä. Keinot kollektiiviseen suojaukseen infrapunasäteilyä vastaan. Yleiset tekniset vaatimukset".

Tietyn pinnan läpi aikayksikköä kohti kulkevaa lämmön määrää kutsutaan lämpövirta Q, W.

Lämmön määrää pinta-alayksikköä ja aikayksikköä kohti kutsutaan lämpövuon tiheys tai ominaislämpövuo ja luonnehtii lämmönsiirron intensiteettiä.

Lämpövuon tiheys q, on suunnattu normaalia pitkin isotermiseen pintaan lämpötilagradientin vastakkaiseen suuntaan, eli lämpötilan laskun suuntaan.

Jos jakelu on tiedossa q pinnalla F, sitten lämmön kokonaismäärä Kτ kulki tämän pinnan läpi ajan kuluessa τ , löytyy yhtälön mukaan:

ja lämpövirta:

Jos arvo q on vakio tarkasteltavalla pinnalla, niin:

Fourierin laki

Tämä laki asettaa lämpövirran määrän siirrettäessä lämpöä lämmönjohtavuuden kautta. Ranskalainen tiedemies J. B. Fourier Vuonna 1807 hän totesi, että lämpövuon tiheys isotermisen pinnan läpi on verrannollinen lämpötilagradienttiin:

Miinusmerkki sisään (9.6) osoittaa, että lämpövirta on suunnattu vastakkaiseen suuntaan kuin lämpötilagradientti (ks. kuva 9.1.).

Lämpövuon tiheys mielivaltaiseen suuntaan l edustaa lämpövuon projektiota tähän suuntaan normaalin suunnassa:

Lämmönjohtavuuskerroin

Kerroin λ , W/(m·K), Fourierin lain yhtälössä on numeerisesti yhtä suuri kuin lämpövuon tiheys, kun lämpötila laskee yhden kelvinin (asteen) pituusyksikköä kohti. Eri aineiden lämmönjohtavuuskerroin riippuu niiden fysikaalisista ominaisuuksista. Tietylle kappaleelle lämmönjohtavuuskertoimen arvo riippuu kappaleen rakenteesta, sen tilavuuspainosta, kosteudesta, kemiallisesta koostumuksesta, paineesta, lämpötilasta. Teknisissä laskelmissa arvo λ otettu vertailutaulukoista, ja on varmistettava, että olosuhteet, joille taulukossa on annettu lämmönjohtavuuskertoimen arvo, vastaavat lasketun ongelman ehtoja.

Lämmönjohtavuuskerroin riippuu erityisen voimakkaasti lämpötilasta. Useimmille materiaaleille, kuten kokemus osoittaa, tämä riippuvuus voidaan ilmaista lineaarisella kaavalla:

missä λ o - lämmönjohtavuuskerroin 0 °C:ssa;

β - lämpötilakerroin.

Kaasujen lämmönjohtavuuskerroin ja erityisesti höyryt riippuvat voimakkaasti paineesta. Lämmönjohtavuuskertoimen numeerinen arvo eri aineille vaihtelee hyvin laajalla alueella - hopean 425 W / (m K) arvoista kaasujen luokkaa 0,01 W / (m K). Tämä selittyy sillä, että lämmönsiirron mekanismi lämmönjohtavuuden avulla eri fysikaalisissa väliaineissa on erilainen.

Metalleilla on korkein lämmönjohtavuusarvo. Metallien lämmönjohtavuus laskee lämpötilan noustessa ja laskee jyrkästi epäpuhtauksien ja seosaineiden läsnä ollessa. Joten puhtaan kuparin lämmönjohtavuus on 390 W / (m K) ja kuparin, jossa on pieniä määriä arseenia, on 140 W / (m K). Puhtaan raudan lämmönjohtavuus on 70 W / (m K), teräksen, jossa on 0,5% hiiltä - 50 W / (m K), seostetun teräksen, jossa on 18% kromia ja 9% nikkeliä - vain 16 W / (m K).

Joidenkin metallien lämmönjohtavuuden riippuvuus lämpötilasta on esitetty kuvassa. 9.2.

Kaasuilla on alhainen lämmönjohtavuus (luokkaa 0,01...1 W/(m K)), joka kasvaa voimakkaasti lämpötilan noustessa.

Nesteiden lämmönjohtavuus heikkenee lämpötilan noustessa. Poikkeuksena on vesi ja glyseroli. Yleensä tippuvien nesteiden (vesi, öljy, glyseriini) lämmönjohtavuuskerroin on korkeampi kuin kaasujen, mutta pienempi kuin kiinteiden aineiden ja vaihtelee välillä 0,1 - 0,7 W/(m K).

Riisi. 9.2. Lämpötilan vaikutus metallien lämmönjohtavuuteen

1 Peruskäsitteet ja määritelmät - lämpötilakenttä, gradientti, lämpövuo, lämpövuon tiheys (q, Q), Fourier-laki.

lämpötilakenttä– joukko lämpötila-arvoja tutkitun avaruuden kaikissa kohdissa kullekin ajanhetkelle..gif" width="131" height="32 src=">

Lämpömäärää W, joka kulkee aikayksikköä kohti alueen F isotermisen pinnan läpi, kutsutaan lämpövirta ja määritetään lausekkeesta: https://pandia.ru/text/78/654/images/image004_12.gif" width="15" height="32">, W/m2, kutsutaan lämpövuon tiheys: .

Suhde lämpömäärän dQ, J, joka ajan dt kulkee isotermisellä pinnalla sijaitsevan alkeisalueen dF läpi, ja lämpötilagradientin dt/dn välillä määritetään Fourierin lailla: .

2. Lämmönjohtavuuden yhtälö, ainutlaatuisuusolosuhteet.

Lämmönjohtavuuden differentiaaliyhtälö johdetaan seuraavilla oletuksilla:

Runko on homogeeninen ja isotrooppinen;

Fyysiset parametrit ovat vakioita;

Tarkastelun tilavuuden muodonmuutos, joka liittyy lämpötilan muutokseen, on hyvin pieni verrattuna itse tilavuuteen;

Kehon sisäiset lämmönlähteet, jotka yleensä voidaan antaa esim , ovat jakautuneet tasaisesti.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image009_5.gif" width="195" height="45 src=">.

Lämmönjohtavuuden differentiaaliyhtälö muodostaa suhteen temporaalisten ja spatiaalisten lämpötilan muutosten välillä missä tahansa kehon kohdassa, jossa lämmönjohtamisprosessi tapahtuu.

Jos otamme lämpöfysikaalisten ominaisuuksien vakion, joka oletettiin yhtälöä johdettaessa, niin difur saa muotoa: https://pandia.ru/text/78/654/images/image011_4.gif" width="51" height=" 44"> - lämpödiffuusivuuskerroin.

ja , missä on Laplace-operaattori suorakulmaisessa koordinaattijärjestelmässä.

Sitten .

Ainutlaatuisuusehdot tai reunaehdot sisältävät:

geometriset termit,

3. Seinän lämmönjohtavuus (ensimmäisen luokan rajaehdot).

Yksikerroksisen seinän lämmönjohtavuus.

Tarkastellaan homogeenista litteää seinää, jonka paksuus on d. Seinän ulkopinnoilla ylläpidetään ajallisesti vakioita lämpötiloja tc1 ja tc2. Seinämateriaalin lämmönjohtavuus on vakio ja yhtä suuri kuin l.

Lisäksi kiinteässä tilassa lämpötila muuttuu vain pinon tasoon nähden kohtisuoraan suuntaan (akseli 0x): ..gif" width="129" height="47">

Määritetään lämpövuon tiheys tasaisen seinän läpi. Fourierin lain mukaisesti, yhtäläisyys (*) huomioiden, voidaan kirjoittaa: .

Siten (**).

Yhtälön (**) lämpötilaeroa kutsutaan lämpötilaero. Tästä yhtälöstä voidaan nähdä, että lämpövuon tiheys q vaihtelee suoraan suhteessa lämmönjohtavuuteen l ja lämpötilaeroon Dt ja kääntäen verrannollinen seinämän paksuuteen d.

Suhdetta kutsutaan seinän lämmönjohtavuudelle ja sen käänteisluku on https://pandia.ru/text/78/654/images/image023_1.gif" width="213" height="25">.

Lämmönjohtavuus l tulee ottaa seinän keskilämpötilassa.

Monikerroksisen seinän lämmönjohtavuus.

Jokaiselle kerrokselle: ; ; https://pandia.ru/text/78/654/images/image027_1.gif" width="433" height="87 src=">

Monikerroksisen litteän seinän lämmönjohtavuuden vertaamiseksi homogeenisten materiaalien ominaisuuksiin otetaan käyttöön konsepti vastaava lämmönjohtavuus. Tämä on yksikerroksisen seinän lämmönjohtavuus, jonka paksuus on sama kuin tarkasteltavana olevan monikerroksisen seinän paksuus, eli.gif" width="331" height="52">

Siksi meillä on:

4. Lämmönsiirto tasaisen seinän läpi (3. lajin reunaehdot).

Lämmön siirtymistä liikkuvasta väliaineesta (neste tai kaasu) toiseen ne erottavan minkä tahansa muotoisen kiinteän seinän kautta kutsutaan lämmönsiirroksi. Prosessin ominaisuuksille seinän rajoilla lämmönsiirron aikana on ominaista kolmannen tyyppiset rajaolosuhteet, jotka asetetaan nesteen lämpötilan arvoilla seinän toisella ja toisella puolella sekä vastaavia lämmönsiirtokertoimien arvoja.

Tarkastellaan paikallaan olevaa lämmönsiirtoprosessia äärettömän homogeenisen tasaisen seinämän läpi, jonka paksuus on d. Seinän lämmönjohtavuus l, ympäristön lämpötilat tl1 ja tl2, lämmönsiirtokertoimet a1 ja a2 on annettu. On tarpeen löytää lämpövirta kuumasta nesteestä kylmään ja seinäpintojen lämpötilat tc1 ja tc2. Lämpövuon tiheys kuumasta väliaineesta seinään määräytyy yhtälöllä: . Sama lämpövuo siirtyy lämmön johdolla kiinteän seinän läpi: ja toiselta seinäpinnalta kylmään ympäristöön: DIV_ADBLOCK119">

Sitten https://pandia.ru/text/78/654/images/image035_0.gif" width="128" height="75 src="> - lämmönsiirtokerroin, numeerinen arvo k ilmaisee seinän pinnan yksikön läpi kulkevan lämmön määrän aikayksikköä kohti pr kuuman ja kylmän väliaineen lämpötilaero on 1K ja sillä on sama mittayksikkö kuin lämmönsiirtokertoimella, J / (s * m2K) tai W / (m2K).

Lämmönsiirtokertoimen käänteislukua kutsutaan lämmönkestävyys lämmönsiirrolle:.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image038_0.gif" width="37" height="25"> lämmönjohtavuuden lämpövastus.

Sandwich-seinään .

Lämpövuon tiheys monikerroksisen seinän läpi: .

Lämpövirta Q, W, joka kulkee tasaisen seinän läpi, jonka pinta-ala on F, on yhtä suuri: .

Lämpötila minkä tahansa kahden kerroksen rajalla kolmannen tyyppisissä reunaolosuhteissa voidaan määrittää yhtälöllä . Voit määrittää lämpötilan myös graafisesti.

5. Lämmönjohtavuus sylinterimäisessä seinässä (ensimmäisen tyypin rajaehdot).

Tarkastellaan stationaarista lämmönjohtamisprosessia homogeenisen sylinterimäisen seinämän (putken) läpi, jonka pituus on l ja jonka sisäsäde on r1 ja ulkosäde r2. Seinämateriaalin lämmönjohtavuus l on vakioarvo. Seinän pintaan asetetaan vakiolämpötilat tc1 ja tc2.

Tapauksessa (l>>r) isotermiset pinnat ovat sylinterimäisiä ja lämpötilakenttä yksiulotteinen. Eli t=f(r), missä r on sylinterimäisen järjestelmän nykyinen koordinaatti, r1£r£r2..gif" width="113" height="48">.

Uuden muuttujan käyttöönoton avulla voimme tuoda yhtälön muotoon: https://pandia.ru/text/78/654/images/image047.gif" width="107" height="25">, meillä on :

https://pandia.ru/text/78/654/images/image049.gif" width="253" height="25 src=">.

Korvaamalla C1:n ja C2:n arvot yhtälöön , saamme:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image051.gif" width="277" height="25 src=">.

Tämä lauseke on logaritmisen käyrän yhtälö. Näin ollen tasaisen sylinterimäisen seinän sisällä lämmönjohtavuuden vakioarvolla lämpötila muuttuu logaritmisen lain mukaan.

Fourierin lain avulla voit selvittää lieriömäisen seinäpinta-alan F läpi kulkevan lämmön määrän aikayksikköä kohti:

Korvaamalla Fourierin lain yhtälöön lämpötilagradientin arvo yhtälön mukaisesti saamme: (*) ® Q-arvo ei riipu seinämän paksuudesta, vaan sen ulkohalkaisijan suhteesta sisähalkaisijaan.

Jos viittaat lämpövuoon sylinterimäisen seinän pituusyksikköä kohti, yhtälö (*) voidaan kirjoittaa muodossa https://pandia.ru/text/78/654/images/image056.gif" width="67" height ="52 src="> on sylinterimäisen seinämän lämmönjohtavuuden lämpövastus.

Monikerroksiselle lieriömäiselle seinälle https://pandia.ru/text/78/654/images/image058.gif" width="225" height="57 src=">.

6. Lämmönsiirto sylinterimäisen seinän läpi (3. lajin rajaehdot).

Tarkastellaan tasaista, pitkää sylinterimäistä seinämää, jonka sisähalkaisija on d1, ulkohalkaisija d2 ja lämmönjohtavuus vakio. Kuuman tl1 ja kylmän tl2 väliaineen lämpötila-arvot sekä lämmönsiirtokertoimet a1 ja a2 on annettu. kiinteässä tilassa voimme kirjoittaa:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image060.gif" width="116" height="75 src=">.gif" width="157" height="25 src=">

missä - lineaarinen lämmönsiirtokerroin, luonnehtii lämmönsiirron voimakkuutta nesteestä toiseen niitä erottavan seinän kautta; Numeerisesti yhtä suuri kuin lämpömäärä, joka siirtyy väliaineesta toiseen 1 m pitkän putken seinämän läpi aikayksikköä kohti, kun niiden välinen lämpötilaero on 1 K.

Lineaarisen lämmönsiirtokertoimen käänteislukua kutsutaan lineaarinen lämpövastus lämmönsiirrolle.

Monikerroksisessa seinässä lineaarinen lämmönsiirtovastus on lineaaristen lämmönsiirtovastusten summa ja kerrosten lämmönjohtavuuden lineaaristen lämpöresistanssien summa.

Kerrosten välisen rajan lämpötilat: https://pandia.ru/text/78/654/images/image065.gif" width="145" height="29">; ; https://pandia.ru/text/78/654/images/image068.gif" width="160" height="25 src=">

missä – pallon seinämän lämmönsiirtokerroin.

Pallonmuotoisen seinämän lämmönsiirtokertoimen käänteislukua kutsutaan pallomaisen seinän lämmönsiirtokestävyys.

RajaolosuhteetOlen kiltti.

Olkoon pallo, jonka sisä- ja ulkopinnan säteet r1 ja r2, vakio lämmönjohtavuus ja tasaisesti jakautuneet pintalämpötilat tc1 ja tc2.

Näissä olosuhteissa lämpötila riippuu vain säteestä r. Fourier-lain mukaan lämpövirta pallomaisen seinän läpi on yhtä suuri kuin: .

Yhtälön integrointi antaa seuraavan lämpötilajakauman pallomaisessa kerroksessa:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image073.gif" width="316" height="108">;

Siten , d - seinämän paksuus.

Lämpötilan jakautuminen: ® vakiolla lämmönjohtavuudella pallomaisen seinämän lämpötila muuttuu hyperbolisen lain mukaan.

8. Lämpövastus.

Yksikerroksinen tasainen seinä:

1. lajin rajaehdot

Suhdetta kutsutaan seinän lämmönjohtavuudelle ja sen käänteisluku on https://pandia.ru/text/78/654/images/image036_0.gif" width="349" height="55">.

Yksikerroksinen sylinterimäinen seinä:

1. lajin rajaehdot

Arvo https://pandia.ru/text/78/654/images/image076.gif" width="147" height="56 src=">)

Kolmannen tyypin rajaehdot

Lineaarinen lämpövastus lämmönsiirrolle: https://pandia.ru/text/78/654/images/image078.gif" width="249" height="53"> (monikerroksinen seinä)

9. Kriittinen eristeen halkaisija.

Tarkastellaan tilannetta, jossa putki on peitetty yksikerroksisella lämpöeristyksellä, jonka ulkohalkaisija on d3. olettaen annetut ja vakiot lämmönsiirtokertoimet a1 ja a2, molempien nesteiden lämpötilat tl1 ja tl2, putken l1 lämmönjohtavuus ja eristys l2.

Yhtälön mukaan , lineaarisen lämpövastuksen lauseke lämmönsiirrolle kaksikerroksisen sylinterimäisen seinän läpi on muotoa: https://pandia.ru/text/78/654/images/image080.gif" width="72" height=" 52 src="> kasvaa ja termi pienenee. Toisin sanoen eristeen ulkohalkaisijan kasvu lisää eristeen lämmönjohtavuutta ja pienentää lämmönsiirtovastusta sen ulkopinta. Jälkimmäinen johtuu ulkopinnan alan kasvusta.

Toiminnan ääripää Rl – – kriittinen halkaisija merkitty dcr. Toimii osoittimena materiaalin soveltuvuudesta käytettäväksi lämmöneristeenä putkelle, jonka ulkohalkaisija on d2 tietyllä lämmönsiirtokertoimella a2.

10. Lämmöneristyksen valinta kriittisen halkaisijan mukaan.

Katso kysymys 9. Eristeen halkaisijan tulee ylittää eristeen kriittinen halkaisija.

11. Lämmönsiirto ribiseinän läpi. Finning tekijä.

Tarkastellaan uritettua seinämää, jonka paksuus on d ja lämmönjohtavuus l. Sileällä puolella pinta-ala on F1 ja uurretulla puolella F2. asetetaan ajallisesti vakiolämpötilat tl1 ja tl2 sekä lämmönsiirtokertoimet a1 ja a2.

Merkitään tasaisen pinnan lämpötilaa tc1. Oletetaan, että evien pintojen ja itse seinän lämpötilat ovat samat ja yhtä suuret kuin tc2. Tällainen oletus ei yleisesti ottaen vastaa todellisuutta, mutta se yksinkertaistaa laskelmia ja sitä käytetään usein.

Kun tl1 > tl2, lämpövirralle Q voidaan kirjoittaa seuraavat lausekkeet:

;;https://pandia.ru/text/78/654/images/image086.gif" width="148" height="28 src=">

missä – ribiseinän lämmönsiirtokerroin.

Kun lasketaan lämpövuon tiheys uurrettoman seinäpinnan yksikköä kohti, saadaan: . k1 on lämmönsiirtokerroin suhteessa evättömään seinän pintaan.

Uurrepinnan pinta-alan suhdetta sileän pinnan pinta-alaan F2/F1 kutsutaan eväkerroin.

12. Ei-stationaarinen lämmönjohtavuus. Ohjepiste. Bi, Fo:n fyysinen merkitys.

Ei-stationaarinen lämmönjohtavuus on prosessi, jossa lämpötila kiinteän aineen tietyssä pisteessä muuttuu ajan myötä ja ilmoitettujen lämpötilojen joukko muodostaa ei-stationaarisen lämpötilakentän, jonka löytäminen on ei-stationaarisen lämmön päätehtävä johtavuus. Ohimenevät lämmönjohtavuusprosessit ovat erittäin tärkeitä lämmitys-, ilmanvaihto-, ilmastointi-, lämmönjakelu- ja lämmöntuotantolaitteistoissa. Rakennusaidat kokevat ajallisesti vaihtelevia lämpövaikutuksia sekä ulkoilmasta että huoneen sivulta, joten ei-stationaarinen lämmönjohtamisprosessi tapahtuu rakennuksen vaipan rivissä. Kolmiulotteisen lämpötilakentän löytämisen ongelma voidaan muotoilla kappaleessa "Lämmönsiirtoongelmien matemaattinen muotoilu" esitettyjen periaatteiden mukaisesti. Tehtävän muotoilu sisältää lämmönjohtavuusyhtälön: , missä on lämpödiffuusio m2/s sekä ainutlaatuisuusolosuhteet, jotka mahdollistavat yksittäisen ratkaisun erottamisen yhtälön arvoltaan eroavien ratkaisujen joukosta integroivista vakioista.

Ainutlaatuisuusehdot sisältävät alku- ja reunaehdot. Alkuehdot asettavat halutun funktion t arvot alkuhetkellä koko alueelle D. Alueena D, jossa lämpötilakenttä on löydettävä, katsotaan suorakaiteen muotoinen suuntaissärmiö, jonka mitat ovat 2d, 2ly, 2lz esimerkiksi rakennusrakenteen elementti. Sitten alkuehdot voidaan kirjoittaa seuraavasti: t =0 ja - d£x£d; - ly£y£ly; -lz£z£lz meillä on t = t(x, y, z, 0) = t0(x, y, z). Tästä merkinnästä voidaan nähdä, että karteesisen koordinaattijärjestelmän origo sijaitsee suuntaissärmiön symmetriakeskuksessa.

Muotoilemme rajaehdot kolmannen tyyppisten rajaehtojen muodossa, joita käytännössä usein kohdataan. III-tyyppiset rajaolosuhteet asetetaan mille tahansa ajanhetkelle alueen D, lämmönsiirtokertoimen ja ympäristön lämpötilan rajoilla. Yleensä nämä arvot voivat olla erilaisia alueen D pinnan S eri osissa. Jos koko pinnalla S on sama lämmönsiirtokerroin a ja kaikkialla sama ympäristön lämpötila tzh, kolmannen lajin rajaehdot kohdassa t > 0 voidaan kirjoittaa seuraavasti: ; ;

missä . S on pintaa, joka rajoittaa aluetta D.

Jokaisen kolmen yhtälön lämpötila otetaan suuntaissärmiön vastaavalta pinnalta.

Tarkastellaan edellä muotoillun ongelman analyyttistä ratkaisua yksiulotteisessa versiossa, eli ehdolla ly, lz »d. Tässä tapauksessa on löydettävä lämpötilakenttä muodossa t = t(x, t). Kirjoitetaan ongelmalause:

yhtälö ;

alkuehto: kohdassa t = 0 meillä on t(x, 0) = t0 = const;

rajaehto: x = ±d, t > 0 meillä on https://pandia.ru/text/78/654/images/image095.gif" width="141" height="27">. Ongelma on jotta saadaan tietty kaava t = t(x, t), jonka avulla on mahdollista löytää lämpötila t missä tahansa levyn kohdassa mielivaltaisella ajanhetkellä.

Muotoilkaamme ongelma dimensiottomissa muuttujissa, tämä vähentää merkintöjä ja tekee ratkaisusta universaalimman. Dimensioton lämpötila on , dimensioton koordinaatti on X = x/d..gif" width="149" height="27 src=">.gif" width="120" height="25">, missä – biot numero.

Ongelman muotoilu dimensiottomaan muotoon sisältää yhden parametrin - Biot-luvun, joka tässä tapauksessa on kriteeri, koska se koostuu vain uniikiteettiehtoon sisältyvistä suureista. Biot-luvun käyttö liittyy kiinteän aineen lämpötilakentän löytämiseen, joten nimittäjä Bi on kiinteän aineen lämmönjohtavuus. Bi on ennalta määrätty parametri ja kriteeri.

Jos tarkastellaan kahta ei-stationaarista lämmönjohtamisprosessia, joilla on samat Biot-luvut, niin kolmannen samankaltaisuuslauseen mukaan nämä prosessit ovat samanlaisia. Tämä tarkoittaa, että samanlaisissa pisteissä (eli kohdassa X1=X2; Fo1=Fo2) dimensiottomat lämpötilat ovat numeerisesti yhtä suuret: Q1=Q2. siksi, kun on tehty yksi laskelma dimensiottomassa muodossa, saadaan tulos, joka pätee samanlaisten ilmiöiden luokalle, joka voi poiketa mittaparametreilta a, l, d, t0 ja tl.

13. Ei-stationaarinen lämmönjohtavuus rajoittamattomalle tasaiselle seinälle.

Katso kysymys 12.

17. Energiayhtälö. yksiselitteisyyden edellytykset.

Energiayhtälö kuvaa lämmönsiirtoprosessia materiaalissa. Samaan aikaan sen jakautuminen liittyy muuntamiseen muihin energiamuotoihin. Energian säilymislaki suhteessa sen muunnosprosesseihin on muotoiltu termodynamiikan ensimmäisen lain muodossa, joka on energiayhtälön johtamisen perusta. Väliaineen, jossa lämpö etenee, oletetaan olevan jatkuva; se voi olla paikallaan tai liikkuva. Koska liikkuvan väliaineen tapaus on yleisempi, käytämme virtaukselle termodynamiikan ensimmäisen pääsäännön lauseketta: (17.1) , jossa q on syöttölämpö, J/kg; h on entalpia, J/kg; w on väliaineen nopeus tarkastelupisteessä, m/s; g on vapaan pudotuksen kiihtyvyys; z on korkeus, jolla väliaineen kyseinen elementti sijaitsee, m; ltr on työ sisäisiä kitkavoimia vastaan, J/kg.

Yhtälön 17.1 mukaisesti lämpöpanos kuluu entalpian, kinemaattisen energian ja potentiaalienergian lisäämiseen painovoimakentässä sekä työn tekemiseen viskoosia voimia vastaan..gif" width="265 height=28" height= "28"> (17.2) .

T. to. (17.3) .

Lasketaan sisään- ja ulostulolämmön määrä aikayksikköä kohti suorakaiteen muotoisen suuntaissärmiön muodossa olevalle keskielementille, jonka mitat ovat riittävän pieniä olettamaan lämpövuon tiheyden lineaarista muutosta sen rajoissa..gif" leveys ="236" height="52 ">; niiden ero on .

Suorittamalla samanlainen operaatio 0y- ja 0z-akseleille, saadaan vastaavasti erot: erotus saadaan tuloksena elementtiin syötetty (tai poistettu) lämpömäärä aikayksikköä kohti.

Rajataan tapaukseen, jossa virtaus on kohtalainen, jolloin syötettävän lämmön määrä on yhtä suuri kuin entalpian muutos. Jos oletetaan, että elementaarinen suuntaissärmiö on kiinteä avaruudessa ja sen pinnat ovat virtausta läpäiseviä, niin ilmoitettu suhde voidaan esittää seuraavasti: https://pandia.ru/text/78/654/images/image114.gif" leveys ="18" height="31"> – entalpian muutosnopeus kiinteässä avaruuden pisteessä, jota ympäröi alkeissuuntaissärmiö; miinusmerkki lisätään vastaamaan lämmön siirtymistä ja entalpian muutosta: tuloksena oleva lämmön sisäänvirtaus<0 должен вызывать увеличение энтальпии.

(17.10) .

Energiayhtälön johtaminen saatetaan päätökseen korvaamalla lausekkeet (17.6) ja (17.10) yhtälöllä (17.4). koska tämä toiminto on muodollinen, suoritamme muunnoksia vain 0x-akselille: (17.11) .

Väliaineen vakioilla fysikaalisilla parametreilla saamme seuraavan lausekkeen derivaatalle: (17.12) . Saatuamme samanlaiset lausekkeet projektioille muille akseleille, muodostamme niistä yhtälön (17.4) oikealla puolella suluissa olevan summan. Ja muutamien muutosten jälkeen saamme energiayhtälö kokoonpuristumattomalle väliaineelle kohtalaisilla virtausnopeuksilla:

(17.13) .

Yhtälön vasen puoli kuvaa liikkuvan nestehiukkasen lämpötilan muutosnopeutta. Yhtälön oikea puoli on muodon derivaattojen summa, ja siksi se määrittää tuloksena olevan lämmönsyötön (tai -poiston) lämmönjohtamisesta.

Energiayhtälöllä on siis selkeä fysikaalinen merkitys: liikkuvan yksittäisen nestehiukkasen (vasemmalla puoli) lämpötilan muutoksen määrää ympäröivästä nesteestä tähän hiukkaseen lämmön johtumisen johdosta virtaava lämpö (oikea puoli).

Kiinteässä ympäristössä konvektiiviset osat https://pandia.ru/text/78/654/images/image128.gif" width="168" height="51">.gif" width="76" height="20" src= ">.

yksiselitteisyyden edellytykset.

Differentiaaliyhtälöillä on ääretön määrä ratkaisuja, muodollisesti tämä tosiasia heijastuu mielivaltaisten integrointivakioiden läsnäolossa. Tietyn teknisen ongelman ratkaisemiseksi yhtälöihin tulisi lisätä joitain lisäehtoja, jotka liittyvät tämän ongelman olemukseen ja erityispiirteisiin.

Haluttujen toimintojen kentät - lämpötila, nopeus ja paine - löytyvät tietyltä alueelta, jolle on määritettävä muoto ja mitat, ja tietyllä aikavälillä. Yksittäisen ongelman ratkaisun johtamiseksi mahdollisten joukosta on tarpeen asettaa haettujen funktioiden arvot: alkuhetkellä koko tarkastelun kohteena olevalla alueella; milloin tahansa tarkasteltavana olevan alueen rajoilla.