Жылу ағыны. Жылу ағынының тығыздығы. Фурье заңы. Жылу ағынының тығыздығын өлшеу (жылулық сәуле шығару) Терминдер мен анықтамалар

ГОСТ 25380-82

G19 тобы

КСР ОДАҒЫНЫҢ МЕМЛЕКЕТТІК СТАНДАРТЫ

Ғимараттар мен құрылыстар

Жылу ағындарының тығыздығын өлшеу әдісі,

ғимарат конверті арқылы өтеді

Ғимараттар мен құрылыстар.

Жылу ағындарының тығыздығын өлшеу әдісі

қоршау құрылымдары арқылы өту

Енгізілген күні 1983 - 01-01

КСРО Құрылыс істері жөніндегі мемлекеттік комитетінің 1982 жылғы 14 шілдедегі N 182 қаулысымен БЕКІТІЛДІ ЖӘНЕ ЕНГІЗІЛГЕН.

РЕСПУБЛИКА. 1987 жылдың маусымы

Осы стандарт тұрғын үй, қоғамдық, өнеркәсіптік және ауылшаруашылық ғимараттары мен құрылыстарының бір қабатты және көпқабатты құрылыс конверттері арқылы эксперименталды зерттеу кезінде және олардың пайдалану жағдайында өтетін жылу ағындарының тығыздығын анықтаудың бірыңғай әдісін белгілейді.

Жылу ағынының тығыздығын өлшеу қоршаған ортаның температурасында 243-тен 323 К-ге дейін (минус 30-дан плюс 50 ° C-қа дейін) және ауаның салыстырмалы ылғалдылығы 85% дейін жүргізіледі.

Жылу ағындарының тығыздығын өлшеу ғимараттар мен құрылыстардың қоршау конструкцияларының жылулық көрсеткіштерін сандық бағалауға және сыртқы қоршау конструкциялары арқылы нақты жылу шығынын белгілеуге мүмкіндік береді.

Стандарт мөлдір қоршау конструкцияларына қолданылмайды.

1. Жалпы ережелер

1.1. Жылу ағынының тығыздығын өлшеу әдісі ғимараттың конвертіне орнатылған «қосалқы қабырғадағы» (пластинаның) температура айырмашылығын өлшеуге негізделген. Жылу ағынының бағыты бойынша оның тығыздығына пропорционал болатын бұл температура айырмашылығы эмфке айналады. жылу ағынына параллель «қосалқы қабырғада» орналасқан және жасалған сигналға сәйкес тізбектей қосылған термопарлардың батареялары. «Көмекші қабырға» және термопара стек жылу ағынының түрлендіргішін құрайды

1.2. Жылу ағынының тығыздығы жылу ағынының түрлендіргішін қамтитын мамандандырылған құрылғының шкаласы бойынша өлшенеді немесе ЭҚК өлшеу нәтижелері бойынша есептеледі. алдын ала калибрленген жылу ағынының түрлендіргіштерінде.

Жылу ағынының тығыздығын өлшеу схемасы сызбада көрсетілген.

Жылу ағынының тығыздығын өлшеу схемасы

1 - қоршау құрылымы; 2 - жылу ағынының түрлендіргіші; 3 - эмф өлшегіш;

Ішкі және сыртқы ауаның температурасы; , , - сыртқы температура,

тиісінше түрлендіргіштің жанындағы және астындағы қоршау құрылымының ішкі беттері;

Ғимарат қабығының және жылу ағынының түрлендіргішінің жылу кедергісі;

Түрлендіргішті бекіткенге дейін және одан кейінгі жылу ағынының тығыздығы.

2. Аппараттық құрал

2.1. Жылу ағындарының тығыздығын өлшеу үшін техникалық шарттарға сәйкес ITP-11 құрылғысы қолданылады (ITP-7 құрылғысының алдыңғы үлгісін пайдалануға рұқсат етіледі).

ITP-11 құрылғысының техникалық сипаттамалары 1-қосымшада анықтамада келтірілген.

2.2. Қоршау конструкцияларын термиялық сынау кезінде жылу ағындарының тығыздығын 0,025-0,06 (кв.м)/Вт-қа дейінгі термиялық кедергісі бар бөлек өндірілген және калибрленген жылу ағынының түрлендіргіштерін және түрлендіргіштер тудыратын ЭҚК өлшейтін құрылғыларды пайдалана отырып өлшеуге рұқсат етіледі. .

МемСТ 7076-78 бойынша жылу өткізгіштігін анықтау үшін қондырғыда қолданылатын түрлендіргішті пайдалануға рұқсат етіледі.

2.3. 2.2 тармағына сәйкес жылу ағынының түрлендіргіштері келесі негізгі талаптарға сай болуы керек:

«қосалқы қабырғаға» (пластинаға) арналған материалдар қоршаған ортаның 243-тен 323 К-ге дейінгі температурада (минус 30-дан плюс 50 ° C-қа дейін) физикалық-механикалық қасиеттерін сақтауы керек;

материалдарды сұйық және бу фазаларында сумен және сумен ылғалдандыруға болмайды;

түрлендіргіш диаметрінің оның қалыңдығына қатынасы кемінде 10 болуы керек;

түрлендіргіштерде термопара аккумуляторының айналасында орналасқан қорғаныс аймағы болуы керек, оның сызықтық өлшемі түрлендіргіштің радиусының кемінде 30% немесе сызықтық өлшемінің жартысын құрауы керек;

әрбір өндірілген жылу ағынының түрлендіргіші белгіленген тәртіппен осы түрлендіргіштерді шығаруға құқық алған ұйымдарда калибрленуі керек;

жоғарыда аталған қоршаған орта жағдайларында түрлендіргіштің калибрлеу сипаттамалары кемінде бір жыл сақталуы тиіс.

2.4. 2.2 тармағына сәйкес түрлендіргіштерді калибрлеуді ГОСТ 7076-78 сәйкес жылу өткізгіштігін анықтауға арналған қондырғыда жүргізуге рұқсат етіледі, онда жылу ағынының тығыздығы сертификатталған материалдардың эталондық үлгілері бойынша температура айырмашылығын өлшеу нәтижелері бойынша есептеледі. ГОСТ 8.140-82 сәйкес және сыналған үлгілердің орнына орнатылады. Жылу ағынының түрлендіргішін калибрлеу әдісі ұсынылған 2-қосымшада келтірілген.

2.5. Конвертерлер тармақтарда көрсетілгендей жылына кемінде бір рет тексеріледі. 2.3, 2.4.

2.6. ЭҚК өлшеу үшін. жылу ағынының түрлендіргіші, ГОСТ 9245-79 бойынша PP-63 портативті потенциометрін, V7-21, F30 цифрлық вольтметрлерді немесе өлшенген ЭҚК аймағында есептелген қателік басқа ЭҚК өлшеуіштерін пайдалануға рұқсат етіледі. жылу ағынының түрлендіргішінің 1% аспайды және кіріс кедергісі түрлендіргіштің ішкі кедергісінен кемінде 10 есе жоғары.

Бөлек түрлендіргіштердің көмегімен құрылыс конверттерін термиялық сынау кезінде автоматты тіркеу жүйелері мен құрылғыларын қолданған дұрыс.

3. Өлшеуге дайындық

3.1. Жылу ағынының тығыздығын өлшеу, әдетте, ғимараттар мен құрылыстардың қоршау конструкцияларының ішінен жүзеге асырылады.

Жылу ағындарының тығыздығын қоршау конструкцияларының сыртынан өлшеуге рұқсат етіледі, егер оларды ішкі жағынан өлшеу мүмкін болмаса (агрессивті орта, ауа параметрлерінің ауытқуы), бетінде тұрақты температураны сақтау шартымен. Жылу беру жағдайларын бақылау температуралық зонд пен жылу ағынының тығыздығын өлшеуге арналған құралдарды қолдану арқылы жүзеге асырылады: 10 минут бойы өлшенген кезде олардың көрсеткіштері аспаптардың өлшеу қателігі шегінде болуы керек.

3.2. Жер бетінің аумақтары жылу ағынының жергілікті немесе орташа тығыздығын өлшеу қажеттілігіне байланысты бүкіл сыналған ғимарат конверті үшін ерекше немесе сипаттамалық түрде таңдалады.

Өлшеу үшін қоршау конструкциясында таңдалған аумақтар бірдей материалдың беткі қабаты болуы керек, бірдей өңделуі және бетінің күйі, радиациялық жылу беру үшін бірдей жағдайлары болуы және бағыты мен мәнін өзгерте алатын элементтерге жақын болмауы керек. жылу ағындары.

3.3. Жылу ағынының түрлендіргіші орнатылған қоршау конструкцияларының беткі аймақтары көрінетін және сезілетін кедір-бұдыр жойылғанша тазартылады.

3.4. Түрлендіргіш өзінің бүкіл бетінен қоршау құрылымына мықтап басылады және осы күйде бекітіледі, барлық кейінгі өлшеулер кезінде жылу ағынының түрлендіргішінің зерттелетін аймақтардың бетімен тұрақты жанасуын қамтамасыз етеді.

Түрлендіргішті оның және қоршау құрылымының арасына орнату кезінде ауа саңылауларының пайда болуына жол берілмейді. Оларды болдырмау үшін өлшеу орындарында беткі қабатқа техникалық вазелиннің жұқа қабаты жағылады, бетінің бұзылуын жабады.

Өлшеу аймағындағы жылу ағынының бұрмалануын болдырмайтын құрылыс гипсінің, техникалық вазелиннің, пластилиннің, серіппелі штанганың және басқа құралдардың ерітіндісімен оның бүйір беті бойынша түрлендіргішті бекітуге болады.

3.5. Жылу ағынының тығыздығын операциялық өлшеу кезінде түрлендіргіштің борпылдақ беті материал қабатымен жабыстырылады немесе оның беткі қабатының материалының 0,1 айырмашылығымен бірдей немесе ұқсас сәуле шығару дәрежесі бар бояумен боялады. қоршау құрылымы.

3.6. Оқу құрылғысы жылу ағынының мәніне бақылаушының әсерін жою үшін өлшеу орнынан 5-8 м қашықтықта немесе көрші бөлмеде орналасады.

3.7. Қоршаған ортаның температурасына шектеулер бар ЭҚК өлшеуге арналған құрылғыларды пайдаланған кезде олар осы құрылғылардың жұмыс істеуі үшін қолайлы ауа температурасы бар бөлмеге орналастырылады, ал жылу ағынының түрлендіргіші оларға ұзартқыш сымдар арқылы қосылады.

ITP-1 құрылғысымен өлшеу кезінде жылу ағынының түрлендіргіші мен өлшеу құрылғысы бөлмедегі ауа температурасына қарамастан бір бөлмеде орналасады.

3.8. 3.7-тармаққа сәйкес жабдық тиісті құрылғыны пайдалану жөніндегі нұсқаулыққа сәйкес, оның ішінде жаңа температура режимін орнату үшін құрылғының қажетті әсер ету уақытын ескере отырып, жұмысқа дайындалады.

4. Өлшемдерді алу

4.1. Жылу ағынының тығыздығын өлшеу жүргізіледі:

ITP-11 құрылғысын пайдалану кезінде - дайындық жұмыстары кезінде бұрмаланған қоршау құрылымдарының бақылау учаскелерінің жанындағы үй-жайда жылу беру жағдайларын қалпына келтіргеннен кейін және тікелей сынақ алаңында бұрынғы жылу беру режимін қалпына келтіргеннен кейін бұзылған. түрлендіргішті бекіту кезінде;

2.2 тармағына сәйкес жылу ағынының түрлендіргіштерін қолданатын термиялық сынақтар кезінде - түрлендіргіш астында жылу берудің жаңа тұрақты күйі басталғаннан кейін.

Параграфтарға сәйкес дайындық операцияларын орындағаннан кейін. 3.2-3.5 ITP-11 құрылғысын пайдалану кезінде өлшеу орнындағы жылу беру режимі шамамен 5 - 10 минуттан кейін, 2.2 тармағына сәйкес жылу ағынының түрлендіргіштерін пайдаланған кезде - 2-6 сағаттан кейін қалпына келтіріледі.

Жылу ағынының өтпелі режимінің аяқталу көрсеткіші және жылу ағынының тығыздығын өлшеу мүмкіндігі белгіленген өлшеу қателігі шегінде жылу ағынының тығыздығын өлшеу нәтижелерінің қайталану мүмкіндігін қарастыруға болады.

4.2. Термиялық кедергісі 0,6 (ш.м)/Вт-тан төмен ғимарат конвертіндегі жылу шығынын өлшеу кезінде оның бетінің температурасы түрлендіргіштен 100 мм қашықтықта, одан төмен және температурада терможұптардың көмегімен бір уақытта өлшенеді. қабырғадан 100 мм қашықтықта ішкі және сыртқы ауаның.

5. Нәтижелерді өңдеу

5.1. ITP-11 құрылғыларын пайдалану кезінде жылу ағынының тығыздығының мәні (Вт / ш.м) құрылғының шкаласынан тікелей алынады.

5.2. ЭҚК өлшеу үшін бөлек түрлендіргіштер мен милливольтметрлерді пайдаланған кезде. түрлендіргіш арқылы өтетін жылу ағынының тығыздығы, , Вт/кв.м, формула бойынша есептеледі.

(1)

5.3. Сынақ температурасын ескере отырып түрлендіргіштің калибрлеу коэффициентін анықтау ұсынылған 2-қосымшаға сәйкес жүзеге асырылады.

5.4. 4.3 тармағына сәйкес өлшенген жылу ағынының тығыздығының мәні, Вт/кв.м формула бойынша есептеледі.

(2)

қайда -

және -

түрлендіргіштің алдындағы сыртқы ауа температурасы, K (°С);

түрлендіргіштің жанындағы және түрлендіргіштің астындағы өлшеу аймағындағы бет температурасы, тиісінше, K (°С).

5.5. Өлшеу нәтижелері ұсынылған 3-қосымшада келтірілген нысан бойынша жазылады.

5.6. Жылу ағынының тығыздығын анықтау нәтижесі түрлендіргіштің ғимарат конвертіндегі бір позициясындағы бес өлшеу нәтижелерінің орташа арифметикалық мәні ретінде қабылданады.

1-қосымша

Анықтама

ITP-11 құрылғысының техникалық сипаттамасы

ITP-11 құрылғысы жылу ағынының түрлендіргішінің электрлік тұрақты ток сигналына өлшеуіш құрылғысы бар комбинациясы, оның шкаласы жылу ағынының тығыздығының бірліктерімен градацияланады.

1. Жылу ағынының тығыздығын өлшеу шектері: 0-50; 0-250 Вт/ш.м.

2. Аспап шкаласының бағалық бөлімі: 1; 5 Вт/ш.м.

3. 20 °С ауа температурасы кезіндегі құрылғының негізгі қателігі пайызбен.

4. Өлшеу құрылғысын қоршап тұрған ауа температурасының өзгеруіне байланысты қосымша қателік 273-тен 323 К (0-ден 50°С-қа дейін) диапазондағы әрбір 10 К (°С) температураның өзгеруі үшін 1%-дан аспайды.

Жылу ағынының түрлендіргішінің температурасының өзгеруіне байланысты қосымша қате 273-тен 243 К-ге дейінгі (0-ден минус 30 °С-қа дейін) температураның өзгеруінің 10 К (°С) үшін 0,83%-дан аспайды.

5. Жылу ағынының түрлендіргішінің жылу кедергісі – 3·10 (кв/м·К)/Вт артық емес.

6. Көрсеткіштерді белгілеу уақыты 3,5 минуттан аспайды.

7. Корпустың габариттік өлшемдері – 290х175х100 мм.

8. Жылу ағынының түрлендіргішінің габариттік өлшемдері: диаметрі 27 мм, қалыңдығы 1,85 мм.

9. Өлшеу құралының габариттік өлшемдері – 215х115х90 мм.

10 Қосылатын электр сымының ұзындығы - 7 м.

11. Корпуссыз құрылғының салмағы – 2,5 кг аспайды.

12. Электрмен жабдықтау – 3 элемент «316».

2-қосымша

Жылу ағынының түрлендіргішін калибрлеу әдісі

Өндірілетін жылу ағынының түрлендіргіші құрылыс материалдарының жылу өткізгіштігін ГОСТ 7076-78 бойынша анықтауға арналған қондырғыда калибрлеуден өтеді, онда сынақ үлгісінің орнына калибрленген түрлендіргіш және ГОСТ 8.140-82 бойынша эталондық материал үлгісі орнатылады. .

Калибрлеу кезінде қондырғының температуралық бақылау тақтасы мен түрлендіргіштен тыс эталондық үлгі арасындағы кеңістік өтетін жылу ағынының бір өлшемділігін қамтамасыз ету үшін түрлендіргіш материалына термофизикалық қасиеттері бойынша ұқсас материалмен толтырылуы керек. оны орнатудың жұмыс бөлімінде. E.m.f. өлшеу түрлендіргіште және эталондық үлгіде осы стандарттың 2.6-тармағында көрсетілген құрылғылардың бірімен жүзеге асырылады.

Тәжірибенің берілген орташа температурасындағы түрлендіргіштің калибрлеу коэффициенті, Вт/(кв.м мВ) жылу ағынының тығыздығы мен ЭҚК өлшеу нәтижелерінен табылады. келесі қатынасқа сәйкес

Жылу ағынының тығыздығы формула бойынша эталондық үлгідегі температура айырмашылығын өлшеу нәтижелері бойынша есептеледі.


қайда		анықтамалық материалдың жылу өткізгіштігі, Вт/(м.К);
		эталонның жоғарғы және төменгі беттерінің температурасы, тиісінше, К(°С);
		стандартты қалыңдығы, м

Түрлендіргішті 243-тен 323 К-ге дейін (минус 30-дан плюс 50 °C-қа дейін) калибрлеу кезінде эксперименттерде орташа температураны таңдау және оны ±2 К (°C) аспайтын ауытқумен ұстау ұсынылады. .

Түрлендіргіштің коэффициентін анықтау нәтижесі кемінде 10 тәжірибенің өлшеу нәтижелері бойынша есептелген мәндердің орташа арифметикалық мәні ретінде қабылданады. Өлшеу қателігіне сәйкес түрлендіргіштің калибрлеу коэффициентінің мәніндегі маңызды цифрлар саны алынады.

Түрлендіргіштің температуралық коэффициенті K (), ЭҚК өлшеу нәтижелерінен табылады. қатынасына сәйкес түрлендіргіштің әртүрлі орташа температураларында калибрлеу тәжірибелерінде


қайда,	Екі тәжірибедегі түрлендіргіштің орташа температурасы, K (°C);
	Орташа температурадағы түрлендіргіштің калибрлеу коэффициенттері, сәйкесінше, және , Вт/(кв.м В).

Орташа температура мен арасындағы айырмашылық кемінде 40 К (°C) болуы керек.

Түрлендіргіштің температуралық коэффициентін анықтау нәтижесі түрлендіргіштің орташа температурасы әртүрлі кемінде 10 тәжірибе нәтижелері бойынша есептелген тығыздықтың орташа арифметикалық мәні ретінде қабылданады.

Сынау температурасы кезінде жылу ағынының түрлендіргішінің калибрлеу коэффициентінің мәні , Вт / (кв.м мВ), келесі формула бойынша табылады.

қайда

(Сынақ температурасы кезінде түрлендіргіштің калибрлеу коэффициентінің мәні

Вт/(кв.м.мВ)

Өлшеу құралының түрі мен саны


Қоршау түрі		Құралдың көрсеткіші, мВ		Жылу ағынының тығыздығының мәні
қырыққабат сорпасы тұрақты	Лот нөмірі	Өлшеу нөмірі	Сайттың орташа көрсеткіші	масштабталған	жарамды
әрекеттер

Оператордың қолы ___________________

Өлшеу күні ___________

Құжат мәтіні мыналармен расталады:

ресми басылым

КСРО Мемқұрылысы -

М.: Стандарттар баспасы, 1988 ж

20.03.2014

Ғимарат конверті арқылы өтетін жылу ағындарының тығыздығын өлшеу. ГОСТ 25380-82

Жылу ағыны – уақыт бірлігінде изотермиялық бет арқылы берілетін жылу мөлшері. Жылу ағыны ватт немесе ккал/сағ (1 Вт \u003d 0,86 ккал/сағ) өлшенеді. Изотермиялық беттің бірлігіне келетін жылу ағыны жылу ағынының тығыздығы немесе жылу жүктемесі деп аталады; әдетте q арқылы белгіленеді, Вт / м 2 немесе ккал / (м 2 × сағ) өлшенеді. Жылу ағынының тығыздығы вектор болып табылады, оның кез келген құрамдас бөлігі алынған құраушының бағытына перпендикуляр бірлік аудан арқылы уақыт бірлігінде берілген жылу мөлшеріне сандық түрде тең.

Ғимарат конверті арқылы өтетін жылу ағындарының тығыздығын өлшеу ГОСТ 25380-82 «Ғимараттар мен құрылыстар. Ғимарат конверті арқылы өтетін жылу ағындарының тығыздығын өлшеу әдісі».

Бұл ГОСТ ғимараттар мен құрылыстардың - қоғамдық, тұрғын үй, ауылшаруашылық және өнеркәсіптік бір қабатты және көп қабатты қоршау құрылымдары арқылы өтетін жылу ағынының тығыздығын өлшеу әдісін белгілейді.

Қазіргі уақытта ғимараттарды салуда, қабылдауда және пайдалануда, сондай-ақ тұрғын үй-коммуналдық секторда аяқталған құрылыс пен ішкі әрлеу сапасына, тұрғын үйлердің жылу оқшаулауына, сондай-ақ энергияны үнемдеуге көп көңіл бөлінеді.

Бұл жағдайда маңызды бағалау параметрі оқшаулағыш құрылымдардан жылуды тұтыну болып табылады. Ғимарат қоршауларының термиялық қорғанысының сапасын сынау әртүрлі кезеңдерде жүргізілуі мүмкін: ғимараттарды пайдалануға беру кезінде, аяқталған құрылыс алаңдарында, құрылыс кезінде, құрылымдарды күрделі жөндеу кезінде және ғимараттардың энергетикалық паспорттарын жасау үшін ғимараттарды пайдалану кезінде. , және шағымдар бойынша.

Жылу ағынының тығыздығын өлшеуді -30-дан +50°С-қа дейінгі қоршаған орта температурасында және 85%-дан аспайтын салыстырмалы ылғалдылықта жүргізу керек.

Жылу ағынының тығыздығын өлшеу ғимараттың конверті арқылы өтетін жылу ағынын бағалауға және сол арқылы ғимарат пен құрылыс ғимаратының конверттерінің жылулық көрсеткіштерін анықтауға мүмкіндік береді.

Бұл стандарт жарықты (әйнек, пластик және т.б.) өткізетін қоршау конструкцияларының жылулық көрсеткіштерін бағалау үшін қолданылмайды.

Жылу ағынының тығыздығын өлшеу әдісі неге негізделгенін қарастырайық. Ғимараттың (құрылымның) қоршау құрылымына пластина («көмекші қабырға» деп аталатын) орнатылады. Осы «көмекші қабырғада» пайда болған температура айырмашылығы оның жылу ағынының бағыты бойынша тығыздығына пропорционалды. Температураның айырмашылығы «қосалқы қабырғада» орналасқан және жылу ағынына параллель бағытталған және тудырылған сигналға сәйкес тізбектей жалғанған термопарлы батареялардың электр қозғаушы күшіне айналады. «Көмекші қабырға» және термопара стек бірге жылу ағынының тығыздығын өлшеуге арналған өлшеу түрлендіргішін құрайды.

Термопарлы батареялардың электр қозғаушы күшін өлшеу нәтижелері бойынша алдын ала калибрленген түрлендіргіштердегі жылу ағынының тығыздығы есептеледі.

Жылу ағынының тығыздығын өлшеу схемасы сызбада көрсетілген.

1 - қоршау құрылымы; 2 - жылу ағынының түрлендіргіші; 3 - эмф өлшегіш;

t in, t n- ішкі және сыртқы ауа температурасы;

τ n, τ дюйм, τ’ дюйм- тиісінше түрлендіргіштің жанындағы және астындағы қоршау құрылымының сыртқы және ішкі беттерінің температурасы;

R 1 , R 2 -ғимарат қабығының және жылу ағынының түрлендіргішінің жылу кедергісі;

q 1 , q 2- түрлендіргішті бекіткенге дейінгі және одан кейінгі жылу ағынының тығыздығы

Инфрақызыл сәулелену көздері. Жұмыс орындарындағы инфрақызыл қорғаныс

Инфрақызыл сәулеленудің көзі (ИҚ) кез келген қыздырылған дене болып табылады, оның температурасы шығарылатын электромагниттік энергияның қарқындылығы мен спектрін анықтайды. Жылулық сәулеленудің максимал энергиясы бар толқын ұзындығы мына формуламен анықталады:

λ макс = 2,9-103 / Т [мкм] (1)

Мұндағы T – сәуле шығаратын дененің абсолютті температурасы, К.

Инфрақызыл сәулелену үш аймаққа бөлінеді:

қысқа толқын (X \u003d 0,7 - 1,4 микрон);
орташа толқын (k \u003d 1,4 - 3,0 микрон):
ұзын толқын ұзындығы (k = 3,0 мкм - 1,0 мм).

Адам ағзасына ИҚ диапазонындағы электр толқындары негізінен жылулық әсер етеді. Бұл әсерді бағалау кезінде мыналар ескеріледі:

максимал энергиясы бар толқынның ұзындығы мен қарқындылығы;

шығарылатын бетінің ауданы;

жұмыс күні ішінде әсер ету ұзақтығы;

үздіксіз әсер ету ұзақтығы;

дене еңбегінің қарқындылығы;

жұмыс орнындағы ауа қозғалысының қарқындылығы;

Комбинезон тігілген мата түрі;

дененің жеке ерекшеліктері.

Қысқа толқындар диапазоны толқын ұзындығы λ ≤ 1,4 мкм сәулелерді қамтиды. Олар адам денесінің тіндеріне бірнеше сантиметр тереңдікте ену қабілетімен сипатталады. Бұл әсер қатты зақым келтіреді әртүрлі органдаржәне ауырлататын салдары бар адам тіндері. Бұлшықет, өкпе және басқа тіндердің температурасының жоғарылауы байқалады. Қан айналым және лимфа жүйелерінде спецификалық биологиялық белсенді заттар. Орталық жүйке жүйесінің жұмысы бұзылған.

Орташа толқын диапазоны толқын ұзындығы λ = 1,4 - 3,0 мкм сәулелерді қамтиды. Олар терінің беткі қабаттарына ғана енеді, сондықтан олардың адам ағзасына әсері терінің ашық аймақтарының температурасының жоғарылауымен және дене температурасының жоғарылауымен шектеледі.

Ұзын толқын диапазоны – толқын ұзындығы λ > 3 мкм сәулелер. Адам ағзасына әсер ете отырып, олар терінің ашық аймақтарында ең күшті температураның жоғарылауын тудырады, бұл тыныс алу және жүрек-тамыр жүйелерінің қызметін бұзады және оргазмның жылулық тепе-теңдігін бұзады, бұл жылу соққысына әкеледі.

ГОСТ 12.1.005-88 сәйкес технологиялық жабдықтың және жарықтандыру құрылғыларының қыздырылған беттерінен жұмысшылардың жылу әсерінің қарқындылығы аспауы керек: дене бетінің 50% -дан астамын сәулелендіру кезінде 35 Вт / м 2; Дене бетінің 25-тен 50% -ға дейін әсер еткенде 70 Вт/м 2; 100 Вт / м 2 дене бетінің 25% артық емес сәулеленуімен. Ашық көздерден (қыздырылған металл және әйнек, ашық жалын) термиялық сәулеленудің қарқындылығы дене бетінің 25% -дан аспайтын әсер етуімен және жеке қорғаныс құралдарын, оның ішінде бет пен денені міндетті түрде қолдану кезінде 140 Вт / м 2 аспауы керек. көзді қорғау.

Стандарттар сонымен қатар жұмыс аймағындағы жабдықтың қыздырылған беттерінің температурасын шектейді, ол 45 ° C аспауы керек.

Ішіндегі температурасы 100 ° C-қа жақын жабдықтың бетінің температурасы 35 ° C-тан аспауы керек.

Инфрақызыл сәулеленуден қорғаудың негізгі түрлеріне мыналар жатады:

1. уақытты қорғау;

2. қашықтықты қорғау;

3. ыстық беттерді экрандау, жылу оқшаулау немесе салқындату;

4. адам ағзасының жылу алмасуының жоғарылауы;

5. жеке қорғаныс құралдары;

6. жылу көзін жою.

Экранның үш түрі бар:

мөлдір емес;

· мөлдір;

мөлдір.

Мөлдір емес экрандарда электромагниттік тербелістердің энергиясы экранның затымен әрекеттескенде, ол жылу энергиясына айналады. Осы түрлендіру нәтижесінде экран қызады және оның өзі жылулық сәулелену көзіне айналады. Көзге қарама-қарсы экран бетінің сәулеленуі шартты түрде көзден таралатын сәуле ретінде қарастырылады. Экранның бірлік ауданынан өтетін жылу ағынының тығыздығын есептеу мүмкін болады.

Мөлдір экрандармен бәрі басқаша. Экранның бетіне түсетін сәуле оның ішінде геометриялық оптика заңдары бойынша таралады. Бұл оның оптикалық мөлдірлігін түсіндіреді.

Мөлдір экрандардың мөлдір және мөлдір емес қасиеттері бар.

· жылуды шағылыстыратын;

· жылуды сіңіретін;

жылуды таратушы.

Шындығында, барлық экрандар бір дәрежеде жылуды сіңіру, шағылыстыру немесе тарату қасиетіне ие. Демек, экранның белгілі бір топқа анықтамасы қай сипаттың ең күшті көрсетілгеніне байланысты.

Жылу шағылыстыратын экрандар бетінің қаралығының төмен дәрежесімен ерекшеленеді. Сондықтан олар өздеріне түсетін сәулелердің көпшілігін шағылыстырады.

Жылу сіңіргіш экрандарға олар жасалған материалдың жылу өткізгіштігінің төмен коэффициенті (жылу кедергісі жоғары) болатын экрандар жатады.

Мөлдір пленкалар немесе су перделері жылуды кетіретін экран ретінде әрекет етеді. Шыны немесе металл қорғаныс контурларының ішіндегі экрандарды да пайдалануға болады.

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

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

q 3 - қорғанысты қолдану кезінде ИҚ сәулелену ағынының тығыздығы, Вт/м 2;

t - қорғанысты қолданбай ИК сәулелену температурасы, °С;

t 3 - қорғанысты қолдану кезінде ИҚ сәулелену температурасы, ° С.

Қолданылатын аспаптар

Ғимараттардың конверттері арқылы өтетін жылу ағындарының тығыздығын өлшеу және жылу қалқандарының қасиеттерін тексеру үшін біздің мамандар сериялы құрылғыларды әзірледі.

Жылу ағынының тығыздығын өлшеу диапазоны: 10-нан 250-ге дейін, 500, 2000, 9999 Вт/м2

Қолдану саласы:

· құрылыс;

энергия объектілері;

ғылыми зерттеулер және т.б.

Әртүрлі материалдардың жылу оқшаулау қасиеттерінің көрсеткіші ретінде жылу ағынының тығыздығын өлшеу келесі сериядағы құрылғылармен жүзеге асырылады:

· қоршау конструкцияларының термотехникалық сынақтары;

су жылу желілеріндегі жылу шығынын анықтау;

жоғары оқу орындарында зертханалық жұмыстарды жүргізу («Тіршілік қауіпсіздігі», «Өндірістік экология» және т.б. кафедралары).

Суретте «Жұмыс аймағындағы ауаның параметрлерін анықтау және термиялық әсерлерден қорғау» БЖЗ 3 («Интос+» ЖШС өндірушісі) тәжірибелік стенді көрсетілген.

Стендте жылу сәулелену көзі (тұрмыстық рефлектор) орналасқан. Көз алдына әртүрлі материалдардан (металл, мата және т.б.) жасалған экрандар қойылады. Құрылғы экраннан әртүрлі қашықтықта бөлме үлгісінің ішінде экранның артына орналастырылған. Бөлме үлгісінің үстінде желдеткіші бар сорғыш орнатылған. Құрылғы жылу ағынының тығыздығын өлшеуге арналған зондтан басқа, модель ішіндегі ауа температурасын өлшеуге арналған зондпен жабдықталған. Тұтастай алғанда, стенд термиялық қорғаудың әртүрлі түрлерінің және жергілікті желдету жүйесінің тиімділігін бағалауға арналған көрнекі үлгі болып табылады.

Стендтің көмегімен экрандардың қорғаныш қасиеттерінің тиімділігі олар жасалған материалдарға және экраннан жылу сәулелену көзіне дейінгі қашықтыққа байланысты анықталады.

IPP-2 құрылғысының жұмыс істеу принципі және конструкциясы

Құрылымдық жағынан құрылғы пластикалық қорапта жасалған. Құрылғының алдыңғы панелінде төрт таңбалы жарықдиодты индикатор, басқару түймелері бар; бүйір бетінде құрылғыны компьютерге және желілік адаптерге қосуға арналған қосқыштар бар. Жоғарғы панельде бастапқы түрлендіргішті қосуға арналған қосқыш бар.

Құрылғының сыртқы түрі

1 - Батарея күйінің жарық диоды

2 - Шекті бұзу LED көрсеткіші

3 - Өлшем мәнінің көрсеткіші

4 - Өлшеу зондына арналған қосқыш

5 , 6 - Басқару түймелері

7 - Компьютерге қосылуға арналған қосқыш

8 - желілік адаптерге арналған қосқыш

Жұмыс принципі

Құрылғының жұмыс принципі «қосалқы қабырғадағы» температура айырмашылығын өлшеуге негізделген. Температура айырмашылығының шамасы жылу ағынының тығыздығына пропорционал. Температура айырмашылығын өлшеу зонд пластинасының ішінде орналасқан, «қосалқы қабырға» рөлін атқаратын таспа термопары арқылы жүзеге асырылады.

Өлшемдерді және құрылғының жұмыс режимдерін көрсету

Құрылғы өлшеу зондынан сұрайды, жылу ағынының тығыздығын есептейді және оның мәнін жарық диоды индикаторында көрсетеді. Тексеру интервалы шамамен бір секундты құрайды.

Өлшемдерді тіркеу

Өлшеу зондынан алынған мәліметтер белгілі бір мерзіммен құрылғының тұрақты жадына жазылады. Мерзімді орнату, деректерді оқу және қарау бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы жүзеге асырылады.

Коммуникациялық интерфейс

Сандық интерфейстің көмегімен температураны өлшеудің ағымдағы мәндерін, жинақталған өлшеу деректерін құрылғыдан оқуға болады, құрылғы параметрлерін өзгертуге болады. Өлшеу құрылғысы RS-232 сандық интерфейсі арқылы компьютермен немесе басқа контроллерлермен жұмыс істей алады. RS-232 интерфейсі арқылы айырбастау бағамын пайдаланушы 1200-ден 9600 бит/с диапазонында конфигурациялай алады.

Құрылғының мүмкіндіктері:

дыбыстық және жарық дабылдарының табалдырықтарын орнату мүмкіндігі;
RS-232 интерфейсі арқылы өлшенген мәндерді компьютерге беру.

Құрылғының артықшылығы - құрылғыға 8 түрлі жылу ағынының зондтарын кезекпен қосу мүмкіндігі. Әрбір зондтың (датчиктің) жылу ағынына қатысты датчиктен шығатын кернеу қаншалықты өзгеретінін көрсететін өзінің жеке калибрлеу коэффициенті (конверсия коэффициенті Kq) бар. Бұл коэффициентті аспап жылу ағынының ағымдағы өлшенетін мәнін анықтайтын зондтың калибрлеу сипаттамасын құру үшін пайдаланады.

Жылу ағынының тығыздығын өлшеуге арналған зондтардың модификациялары:

Жылу ағынының зондтары ГОСТ 25380-92 бойынша беттік жылу ағынының тығыздығын өлшеуге арналған.

Жылу ағынының зондтарының пайда болуы

1. ПТП-ХХХП типті серіппелі жылу ағынының зонды келесі модификацияларда (жылу ағынының тығыздығын өлшеу диапазонына байланысты) қол жетімді:

PTP-2.0P: 10-нан 2000 Вт / м 2 дейін;

PTP-9.9P: 10-нан 9999 Вт / м 2 дейін.

2. ПТП-2.0 иілгіш кабельдегі «тиын» түріндегі жылу ағынының зонды.

Жылу ағынының тығыздығының өлшеу диапазоны: 10-нан 2000 Вт/м 2 дейін.

Температуралық зонд модификациялары:

Температуралық зондтардың пайда болуы

1. Pt1000 термисторы негізіндегі TPP-A-D-L иммерсиялық терможұптар (кедергі терможұптары) және ХА терможұптары (электрлік терможұптар) негізіндегі ТХА-А-D-L терможұптары әртүрлі сұйық және газ тәрізді материалдардың, сондай-ақ сусымалы заттардың температурасын өлшеуге арналған.

Температураны өлшеу диапазоны:

CCI-A-D-L үшін: -50-ден +150 °С дейін;

THA-A-D-L үшін: -40-тан +450 °C-қа дейін.

Өлшемдері:

D (диаметрі): 4, 6 немесе 8 мм;

L (ұзындығы): 200-ден 1000 мм-ге дейін.

2. ХА термопары (электрлік термопар) негізіндегі ТХА-А-D1/D2-LП термопары жазық беттің температурасын өлшеуге арналған.

Өлшемдері:

D1 («металл түйреуіштің» диаметрі): 3 мм;

D2 (негіздің диаметрі - «патч»): 8 мм;

L («металл түйреуіштің» ұзындығы): 150 мм.

3. ХА термопары (электрлік термопар) негізіндегі ТХА-А-D-LC термопары цилиндрлік беттердің температурасын өлшеуге арналған.

Температураны өлшеу диапазоны: -40-тан +450 °С-қа дейін.

Өлшемдері:

D (диаметрі) - 4 мм;

L («металл түйреуіштің» ұзындығы): 180 мм;

Таспаның ені - 6 мм.

Ортаның жылу жүктемесінің тығыздығын өлшеуге арналған құрылғының жеткізілім жиынтығына мыналар кіреді:

1. Жылу ағынының тығыздығын өлшегіш (өлшем бірлігі).

2. Жылу ағынының тығыздығын өлшеуге арналған зонд.*

3. Температура зонды.*

4. Бағдарламалық құрал.**

5. Дербес компьютерге қосылуға арналған кабель. **

6. Калибрлеу туралы куәлік.

7. Пайдалану нұсқаулығы және құрылғының төлқұжаты.

8. Термоэлектрлік түрлендіргіштердің паспорты (температура зондтары).

9. Жылу ағынының тығыздығы зондының төлқұжаты.

10. Желілік адаптер.

* – Өлшеу диапазондары мен зонд дизайны тапсырыс беру кезеңінде анықталады

** – Заттар арнайы тапсырыспен жеткізіледі.

Аспапты жұмысқа дайындау және өлшемдерді алу

1. Құрылғыны қаптамадан алыңыз. Құрылғы суық бөлмеден жылы бөлмеге әкелінсе, құрылғыны жылытуға мүмкіндік беру керек бөлме температурасыкем дегенде 2 сағат.

2. Айнымалы ток адаптерін құрылғыға қосу арқылы батареяларды зарядтаңыз. Толық зарядсызданған аккумуляторды зарядтау уақыты кемінде 4 сағатты құрайды. Қайта зарядталатын батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту үшін құрылғы автоматты түрде өшіп, содан кейін толық зарядталғанша айына бір рет толық зарядсызданған жөн.

3. Өлшеу құрылғысы мен өлшеу зондын қосу кабелімен қосыңыз.

4. Құрылғыны бағдарламалық жасақтамасы бар дискімен аяқтаған кезде оны компьютерге орнатыңыз. Құрылғыны компьютердің бос COM портына сәйкес жалғау кабельдері арқылы қосыңыз.

5. «Таңдау» түймесін қысқа басу арқылы құрылғыны қосыңыз.

6. Құрылғы қосылған кезде 5 секунд ішінде құрылғының өзін-өзі тексеруі жүргізіледі. Ішкі ақаулар болған жағдайда индикатордағы құрылғы дыбыстық сигналмен бірге ақаулық нөмірін береді. Сәтті сынақтан және жүктеуді аяқтағаннан кейін индикатор жылу ағынының тығыздығының ағымдағы мәнін көрсетеді. Сынақ сәтсіздіктері мен құрылғының жұмысындағы басқа қателердің түсіндірмесі бөлімде келтірілген 6 осы нұсқаулықтан.

7. Қолданғаннан кейін «Таңдау» түймесін қысқа басу арқылы құрылғыны өшіріңіз.

8. Құрылғыны ұзақ уақыт (3 айдан астам) сақтау қажет болса, батареяларды батарея бөлімінен алып тастау керек.

Төменде «Жұмыс» режимінде ауысу диаграммасы берілген.

Ғимарат қаптамаларын термиялық сынау кезінде өлшеулерді дайындау және жүргізу.

1. Жылу ағынының тығыздығын өлшеу, әдетте, ғимараттар мен құрылыстардың қоршау конструкцияларының ішінен жүзеге асырылады.

Жылу ағындарының тығыздығын қоршау конструкцияларының сыртынан өлшеуге рұқсат етіледі, егер оларды ішкі жағынан өлшеу мүмкін болмаса (агрессивті орта, ауа параметрлерінің ауытқуы), бетінде тұрақты температураны сақтау шартымен. Жылу беру жағдайларын бақылау температуралық зонд пен жылу ағынының тығыздығын өлшеуге арналған құралдарды қолдану арқылы жүзеге асырылады: 10 минут бойы өлшеу кезінде. олардың көрсеткіштері аспаптардың өлшеу қателігі шегінде болуы керек.

2. Жер бетінің аумақтары жылу ағынының жергілікті немесе орташа тығыздығын өлшеу қажеттілігіне байланысты бүкіл сыналған ғимарат конверті үшін ерекше немесе сипаттамалық таңдалады.

3. Жылу ағынының түрлендіргіші орнатылған қоршау конструкцияларының беткі аймақтары көзге көрінетін және ұстағанда сезілетін кедір-бұдыр жойылғанша тазартылады.

4. Түрлендіргіш өзінің бүкіл бетінен қоршау құрылымына мықтап басылады және барлық кейінгі өлшеулер кезінде жылу ағынының түрлендіргішінің зерттелетін аймақтардың бетімен тұрақты жанасуын қамтамасыз ете отырып, осы күйде бекітіледі.

5. Жылу ағынының тығыздығын оперативті өлшеу кезінде түрлендіргіштің борпылдақ беті материал қабатымен жабыстырылады немесе Δε ≤ 0,1 айырмашылығы бар сәулелену дәрежесі бірдей немесе ұқсас бояумен боялады. қоршау құрылымының беткі қабаты.

6. Оқу құрылғысы жылу ағынының мәніне бақылаушының әсерін болдырмау үшін өлшеу орнынан 5-8 м қашықтықта немесе көрші бөлмеде орналасады.

7. Қоршаған ортаның температурасы бойынша шектеулері бар ЭҚК өлшеуге арналған құрылғыларды пайдалану кезінде олар осы құрылғылардың жұмыс істеуі үшін қолайлы ауа температурасы бар үй-жайға орналастырылады, ал жылу ағынының түрлендіргіші оларға ұзартқыш сымдар арқылы қосылады.

8. 7-бапқа сәйкес жабдық тиісті құрылғыны пайдалану жөніндегі нұсқаулыққа сәйкес, оның ішінде онда жаңа температура режимін орнату үшін құрылғының қажетті әсер ету уақытын ескере отырып, жұмысқа дайындалады.

Өлшеулерді дайындау және алу

(«Инфрақызыл сәулеленуден қорғау құралдарын зерттеу» зертханалық жұмысы мысалында зертханалық жұмыс кезінде)

IR көзін розеткаға қосыңыз. ИҚ сәулелену көзін (жоғарғы бөлігі) және IPP-2 жылу ағынының тығыздығын өлшегішін қосыңыз.

Жылу ағынының тығыздығын өлшегіштің басын ИҚ сәулелену көзінен 100 мм қашықтықта орнатыңыз және жылу ағынының тығыздығын анықтаңыз (үш-төрт өлшемнің орташа мәні).

Өлшеу басын 1-кестеде көрсетілген сәулелену көзінен арақашықтыққа орнатып, штативті сызғыш бойымен қолмен жылжытыңыз және өлшеулерді қайталаңыз. Өлшеу деректерін 1-кесте түрінде енгізіңіз.

ИҚ ағынының тығыздығының қашықтыққа тәуелділігінің графигін тұрғызыңыз.

Параграфтарға сәйкес өлшемдерді қайталаңыз. 1 - 3 түрлі қорғаныс экрандары бар (жылу шағылыстыратын алюминий, жылуды сіңіретін мата, беті қара металл, аралас - тізбекті пошта). Өлшеу мәліметтерін кесте түрінде енгізіңіз 1. Әрбір экран үшін ИК-сәулелену ағынының тығыздығының қашықтыққа тәуелділігінің графиктерін тұрғызыңыз.

1-кесте формасы

(3) формула бойынша экрандардың қорғаныс әрекетінің тиімділігін бағалаңыз.

Қорғаныш экранын орнатыңыз (мұғалім нұсқауы бойынша), оған шаңсорғыштың кең щеткасын салыңыз. Шаңсорғышты ауа сору режимінде, сорғыш желдету құрылғысын имитациялай отырып қосыңыз және 2-3 минуттан кейін (экранның жылу режимі орнатылғаннан кейін) 3-тармақта көрсетілгендей қашықтықта жылу сәулеленуінің қарқындылығын анықтаңыз. (3 ) формуласы бойынша аралас термиялық қорғаныстың тиімділігі.

Шығару желдету режимінде берілген экран үшін қашықтыққа жылу сәулелену қарқындылығының тәуелділігін жалпы графикте көрсету керек (5-тармақты қараңыз).

(4) формула бойынша сору желдеткіші бар және онсыз берілген экран үшін температураны өлшеу арқылы қорғаныс тиімділігін анықтаңыз.

Шығару желдеткішін және онсыз қорғау тиімділігінің графиктерін тұрғызыңыз.

Шаңсорғышты үрлеу режиміне ауыстырып, оны қосыңыз. Ауа ағынын берілген қорғаныс экранының бетіне бағыттау арқылы (душ режимі) параграфтарға сәйкес өлшемдерді қайталаңыз. 7 - 10. Параграфтардың өлшеу нәтижелерін салыстырыңыз. 7-10.

Шаңсорғыштың шлангісін тіректердің біріне бекітіңіз және шаңсорғышты «үрлеуші» режимінде қосыңыз, ауа ағынын жылу ағынына дерлік перпендикуляр (сәл қарай) бағыттаңыз - ауа пердесінің имитациясы. Есептегіштің көмегімен инфрақызыл сәулеленудің температурасын «үрлеуші» жоқ және оның көмегімен өлшеңіз.

(4) формула бойынша «үрлеуші» қорғаныс тиімділігінің графиктерін тұрғызыңыз.

Өлшеу нәтижелері және оларды түсіндіру

(Мәскеу қаласындағы техникалық жоғары оқу орындарының бірінде «Инфрақызыл сәулеленуден қорғау құралдарын зерттеу» тақырыбындағы зертханалық жұмыс мысалында).

Кесте.
Электр камині EXP-1,0/220.
Ауыстырылатын экрандарды орналастыруға арналған сөре.
Өлшеу бастиегін орнатуға арналған сөре.
Жылу ағынының тығыздығын өлшегіш.
Сызғыш.
«Тайфун-1200» шаңсорғыш.

ИҚ сәулеленудің интенсивтілігі (ағынының тығыздығы) q мына формуламен анықталады:

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

мұндағы S – сәулелену бетінің ауданы, м 2;

Т – сәулелену бетінің температурасы, К;

r – сәулелену көзінен қашықтығы, м.

ИҚ-сәулеленуден қорғаудың ең кең таралған түрлерінің бірі - сәуле шығаратын беттерді экрандау.

Экранның үш түрі бар:

мөлдір емес;

мөлдір;

мөлдір.

Жұмыс принципі бойынша экрандар бөлінеді:

жылуды шағылыстыратын;

жылу сіңіргіш;

жылуды кетіру.

Е қалқандарының көмегімен термиялық сәулеленуден қорғаудың тиімділігі мына формулалармен анықталады:

E \u003d (q - q 3) / q

мұндағы q – қорғанысты қолданбай ИК сәулелену ағынының тығыздығы, Вт/м 2;

q3 - қорғанысты қолдану кезінде ИҚ сәулелену ағынының тығыздығы, Вт/м 2 .

Қорғаныс экрандарының түрлері (мөлдір емес):

1. Экран аралас – тізбекті пошта.

Электрондық пошта \u003d (1550 - 560) / 1550 \u003d 0,63

2. Бетi қараланған металл экран.

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

3. Жылу шағылыстыратын алюминий экран.

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

Әрбір экран үшін ИҚ ағынының тығыздығының қашықтыққа тәуелділігін графигін салайық.

Көріп отырғанымыздай, экрандардың қорғаныс әрекетінің тиімділігі әртүрлі:

1. Аралас экранның ең аз қорғаныш әсері – тізбекті пошта – 0,63;

2. Алюминий экраны қараланған беті - 0,86;

3. Жылу шағылыстыратын алюминий экраны ең үлкен қорғаныс әсеріне ие - 0,99.

Нормативтік сілтемелер

Ғимарат конверттері мен құрылымдарының жылулық көрсеткіштерін бағалау және сыртқы құрылыс конверттері арқылы нақты жылу тұтынуды анықтау кезінде келесі негізгі ережелер:

· ГОСТ 25380-82. Ғимарат қоршаулары арқылы өтетін жылу ағындарының тығыздығын өлшеу әдісі.

Инфрақызыл сәулеленуден қорғаудың әртүрлі құралдарының жылулық көрсеткіштерін бағалау кезінде келесі негізгі нормативтік құжаттар қолданылады:

· ГОСТ 12.1.005-88. SSBT. Жұмыс аймағының ауасы. Жалпы санитарлық-гигиеналық талаптар.

· ГОСТ 12.4.123-83. SSBT. Инфрақызыл сәулеленуден қорғау құралдары. Классификация. Жалпы техникалық талаптар.

· ГОСТ 12.4.123-83 «Еңбек қауіпсіздігі стандарттарының жүйесі. Инфрақызыл сәулеленуден ұжымдық қорғау құралдары. Жалпы техникалық талаптар».

I. Ғимарат қабығы арқылы өтетін жылу ағындарының тығыздығын өлшеу. ГОСТ 25380-82.

Жылу ағыны – уақыт бірлігінде изотермиялық бет арқылы берілетін жылу мөлшері. Жылу ағыны ватт немесе ккал/сағ (1 Вт \u003d 0,86 ккал/сағ) өлшенеді. Изотермиялық беттің бірлігіне келетін жылу ағыны жылу ағынының тығыздығы немесе жылу жүктемесі деп аталады; әдетте q арқылы белгіленеді, Вт / м2 немесе ккал / (м2 × сағ) өлшенеді. Жылу ағынының тығыздығы вектор болып табылады, оның кез келген құрамдас бөлігі алынған құраушының бағытына перпендикуляр бірлік аудан арқылы уақыт бірлігінде берілген жылу мөлшеріне сандық түрде тең.

Ғимарат конверті арқылы өтетін жылу ағындарының тығыздығын өлшеу ГОСТ 25380-82 "Ғимараттар мен құрылыстар. Ғимарат қабығы арқылы өтетін жылу ағындарының тығыздығын өлшеу әдісі" бойынша жүргізіледі.

Жылу ағынының тығыздығы жылу ағынының түрлендіргішін қамтитын мамандандырылған құрылғының шкаласы бойынша өлшенеді немесе ЭҚК өлшеу нәтижелері бойынша есептеледі. алдын ала калибрленген жылу ағынының түрлендіргіштерінде.

Жылу ағынының тығыздығын өлшеу схемасы сызбада көрсетілген.

1 - қоршау құрылымы; 2 - жылу ағынының түрлендіргіші; 3 - эмф өлшегіш;

tv, tn - ішкі және сыртқы ауа температурасы;

τн, τв, τ"в — тиісінше түрлендіргіштің жанындағы және астындағы қоршау құрылымының сыртқы, ішкі беттерінің температурасы;

R1, R2 - ғимарат конверті мен жылу ағынының түрлендіргішінің жылу кедергісі;

q1, q2 – түрлендіргішті бекіткенге дейінгі және одан кейінгі жылу ағынының тығыздығы

II. Инфрақызыл сәулелену. Дереккөздер. Қорғау.

Жұмыс орнында инфрақызыл сәулеленуден қорғау.

λмакс = 2,9-103 / Т [мкм] (1)

Мұндағы T – сәуле шығаратын дененің абсолютті температурасы, К.

Инфрақызыл сәулелену үш аймаққа бөлінеді:

қысқа толқын (X = 0,7 - 1,4 микрон);

орташа толқын (k \u003d 1,4 - 3,0 микрон):

ұзын толқын ұзындығы (k = 3,0 мкм - 1,0 мм).

Инфрақызыл диапазондағы электр толқындары негізінен адам ағзасына жылулық әсер етеді. Бұл жағдайда мыналарды ескеру қажет: максималды энергиясы бар қарқындылық пен толқын ұзындығы; сәулеленген бетінің ауданы; жұмыс күніндегі әсер ету ұзақтығы және үздіксіз әсер ету ұзақтығы; дене еңбегінің қарқындылығы және жұмыс орнындағы ауаның қозғалғыштығы; комбинезонның сапасы; жұмысшының жеке ерекшеліктері.

Толқын ұзындығы λ ≤ 1,4 мкм қысқа толқын диапазонындағы сәулелер ұлпаға ену қабілетіне ие. адам денесібірнеше сантиметр. Мұндай инфрақызыл сәуле тері мен бас сүйек арқылы ми тініне оңай енеді және ми жасушаларына әсер етуі мүмкін, мидың ауыр зақымдануын тудыруы мүмкін, оның белгілері құсу, бас айналу, тері тамырларының кеңеюі, қан қысымының төмендеуі және қан айналымының бұзылуы. және тыныс алу, құрысулар, кейде есін жоғалту. Қысқа толқынды инфрақызыл сәулелермен сәулелендіру кезінде де өкпенің, бүйректің, бұлшықеттің және басқа мүшелердің температурасының жоғарылауы байқалады. Қанда, лимфада, жұлын сұйықтығында спецификалық биологиялық белсенді заттар пайда болып, зат алмасуының бұзылуы байқалады, орталық жүйке жүйесінің функционалдық жағдайы өзгереді.

Толқын ұзындығы λ = 1,4 - 3,0 микрон болатын орташа толқын диапазонының сәулелері терінің беткі қабаттарында 0,1 - 0,2 мм тереңдікте сақталады. Сондықтан олардың ағзаға физиологиялық әсері негізінен тері температурасының жоғарылауында және дененің қызуында көрінеді.

Адамның тері бетінің ең қарқынды қызуы λ > 3 мкм болатын ИҚ сәулелену кезінде болады. Оның әсерінен жүрек-қан тамырларының қызметі және тыныс алу жүйелері, сондай-ақ дененің жылу балансы, бұл жылу соққысына әкелуі мүмкін.

Жылулық сәулеленудің қарқындылығы адамның сәулелену энергиясын субъективті сезінуіне байланысты реттеледі. ГОСТ 12.1.005-88 бойынша технологиялық жабдықтың және жарықтандыру құрылғыларының қыздырылған беттерінен жұмысшылардың жылу әсерінің қарқындылығы аспауы керек: дене бетінің 50% -дан астамы әсер еткенде 35 Вт / м2; 70 Вт/м2 дене бетінің 25-50% әсер еткенде; 100 Вт/м2 дене бетінің 25% аспайтын сәулеленуі кезінде. Ашық көздерден (қыздырылған металл және шыны, ашық от) термиялық әсердің қарқындылығы дене бетінің 25% -дан аспайтын экспозициямен және жеке қорғаныс құралдарын, соның ішінде бетті және бетті қорғау құралдарын міндетті түрде қолданумен 140 Вт / м2 аспауы керек. көз.

Ішіндегі температурасы 100 0С-қа жақын жабдықтың бетінің температурасы 35 0С аспауы керек.

q = 0,78 x S x (T4 x 10-8 - 110) / r2 [Вт/м2] (2)

Инфрақызыл сәулеленуден қорғаудың негізгі түрлеріне мыналар жатады:

1. уақытты қорғау;

2. қашықтықты қорғау;

3. ыстық беттерді экрандау, жылу оқшаулау немесе салқындату;

4. адам ағзасының жылу алмасуының жоғарылауы;

5. жеке қорғаныс құралдары;

6. жылу көзін жою.

Уақытты қорғау радиация аймағында әрекет ететін радиацияның жұмсалатын уақытын шектеуді қарастырады. ИҚ-сәулеленудің әсер ету аймағында адамның қауіпсіз болу уақыты оның қарқындылығына (ағынның тығыздығына) байланысты және 1-кесте бойынша анықталады.

1-кесте

ИҚ сәулелену аймағында адамдардың қауіпсіз болу уақыты

Қауіпсіз қашықтық жұмыс аймағында болу ұзақтығына және ИҚ сәулеленудің рұқсат етілген тығыздығына байланысты (2) формула бойынша анықталады.

ИҚ-сәулеленудің қуатын конструкторлық және технологиялық шешімдермен (өнімдерді қыздыру режимі мен әдісін ауыстыру және т.б.), сондай-ақ қыздыру беттерін жылу оқшаулағыш материалдармен жабу арқылы азайтуға болады.

Экранның үш түрі бар:

мөлдір емес;

· мөлдір;

мөлдір.

Мөлдір емес экрандарда экранның затымен әрекеттесетін электромагниттік тербелістердің энергиясы жылуға айналады. Бұл жағдайда экран қызады және кез келген қыздырылған дене сияқты жылулық сәулеленудің көзіне айналады. Көзге қарама-қарсы экран бетінің сәулеленуі шартты түрде көздің жіберілген сәулеленуі ретінде қарастырылады. Мөлдір емес экрандарға: металл, альфа (алюминий фольгадан), кеуекті (көбік бетон, көбік шыны, керамзит, пемза), асбест және т.б.

Мөлдір экрандарда сәуле олардың ішінде геометриялық оптика заңдарына сәйкес таралады, бұл экран арқылы көрінуді қамтамасыз етеді. Бұл экрандар әр түрлі шыныдан жасалған, пленкалы су перделері (әйнек үстінен еркін және ағып жатқан) да қолданылады.

Мөлдір экрандар мөлдір және мөлдір емес экрандардың қасиеттерін біріктіреді. Оларға металл торлар, тізбекті перделер, металл тормен күшейтілген шыны экрандар жатады.

· жылуды шағылыстыратын;

· жылуды сіңіретін;

жылуды таратушы.

Бұл бөлу өте ерікті, өйткені әрбір экран жылуды көрсету, сіңіру және жою мүмкіндігіне ие. Экранның бір немесе басқа топқа тағайындалуы оның қабілеттерінің қайсысы айқынырақ екендігімен анықталады.

Жылу шағылыстыратын экрандар бетінің қаралығының төмен дәрежесіне ие, соның нәтижесінде оларға түсетін сәулелік энергияның айтарлықтай бөлігін кері бағытта көрсетеді. Жылу шағылыстыратын материалдар ретінде альфол, қаңылтыр алюминий, мырышталған болат қолданылады.

Жылу сіңіргіш экрандар жоғары жылу кедергісі бар (төмен жылу өткізгіштік) материалдардан жасалған экрандар деп аталады. Жылу сіңіргіш материал ретінде отқа төзімді және жылу оқшаулағыш кірпіш, асбест, шлак жүн қолданылады.

Жылуды кетіретін экрандар ретінде пленка түрінде еркін түсетін немесе басқа скрининг бетін (мысалы, металл) суаратын немесе шыныдан немесе металдан жасалған арнайы қаптамаға салынған су перделері кеңінен қолданылады.

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

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

q3 – қорғанысты пайдаланған кезде ИҚ сәулелену ағынының тығыздығы, Вт/м2;

t - қорғанысты қолданбай ИК сәулелену температурасы, °С;

t3 – қорғанысты қолдану кезіндегі ИҚ сәулелену температурасы, °С.

Жұмысшыға тікелей бағытталған ауа ағыны оның денесінен қоршаған ортаға жылуды шығаруды арттыруға мүмкіндік береді. Ауа ағынының жылдамдығын таңдау орындалған жұмыстың ауырлығына және инфрақызыл сәулеленудің қарқындылығына байланысты, бірақ ол 5 м / с аспауы керек, өйткені бұл жағдайда жұмысшы ыңғайсыздықты сезінеді (мысалы, шуылдау). Ауа душтарының тиімділігі жұмыс орнына жіберілетін ауа салқындаған кезде немесе оған майда шашыраған су араласқанда артады (су-ауа душы).

Жеке қорғаныс құралдары ретінде мақта және жүн маталарынан жасалған комбинезондар, металл жабыны бар маталар (ИҚ сәулеленуін 90% дейін шағылыстырады) қолданылады. Көзілдіріктер, арнайы көзілдіріктері бар қалқандар көзді қорғауға арналған - сары-жасыл немесе көк түсті жарық сүзгілері.

Емдік-алдын алу шаралары еңбек пен демалыстың ұтымды режимін ұйымдастыруды көздейді. Жұмыстағы үзілістердің ұзақтығы және олардың жиілігі ИҚ сәулеленудің қарқындылығымен және жұмыстың ауырлығымен анықталады. Мерзімді тексерулермен қатар кәсіптік аурулардың алдын алу мақсатында медициналық тексерулер жүргізіледі.

III. Қолданылатын құралдар.

Қолдану саласы:

IPP-2 сериясының құрылғылары құрылыста, ғылыми ұйымдарда, әртүрлі энергетикалық объектілерде және көптеген басқа салаларда кеңінен қолданылады.

Әртүрлі материалдардың жылу оқшаулау қасиеттерінің көрсеткіші ретінде жылу ағынының тығыздығын өлшеу IPP-2 сериялы құрылғылардың көмегімен келесі жағдайларда жүзеге асырылады:

Қоршау конструкцияларын сынау;

Су жылу желілеріндегі жылу шығынын анықтау;

ЖОО-да зертханалық жұмыстарды жүргізу («Тіршілік қауіпсіздігі», «Өндірістік экология» және т.б. кафедралары).

Стендте тұрмыстық шағылыстырғыш түріндегі жылу сәулелену көзі бар, оның алдында әртүрлі материалдардан (мата, металл қаңылтыр, тізбектер жинағы және т.б.) жасалған жылу қалқаны орнатылған. Бөлме үлгісінің ішінен әртүрлі қашықтықта экранның артында жылу ағынының тығыздығын өлшейтін IPP-2 құрылғысы орналастырылған. Бөлме үлгісінің үстіне желдеткіші бар сорғыш орналастырылған. IPP-2 өлшеу құрылғысында бөлме ішіндегі ауа температурасын өлшеуге мүмкіндік беретін қосымша сенсор бар. Осылайша, BZhZ 3 стенді термиялық қорғаудың әртүрлі түрлерінің және жергілікті желдету жүйесінің тиімділігін сандық бағалауға мүмкіндік береді.

Стенд көзге дейінгі қашықтыққа байланысты жылу сәулеленуінің қарқындылығын өлшеуге, әртүрлі материалдардан жасалған экрандардың қорғаныс қасиеттерінің тиімділігін анықтауға мүмкіндік береді.

IV. IPP-2 құрылғысының жұмыс істеу принципі және конструкциясы.

Құрылымдық жағынан құрылғының өлшем бірлігі пластикалық корпуста жасалған.

Құрылғының жұмыс принципі «қосалқы қабырғадағы» температура айырмашылығын өлшеуге негізделген. Температура айырмашылығының шамасы жылу ағынының тығыздығына пропорционал. Температура айырмашылығын өлшеу зонд пластинасының ішінде орналасқан, «көмекші қабырға» қызметін атқаратын таспа термопары арқылы жүзеге асырылады.

Жұмыс режимінде құрылғы таңдалған параметрді циклдік өлшеуді орындайды. Жылу ағынының тығыздығы мен температурасын өлшеу, сондай-ақ аккумулятор зарядын 0% ... 100% пайызбен көрсету режимдері арасында ауысу жүзеге асырылады. Режимдер арасында ауысқан кезде индикаторда таңдалған режимнің сәйкес жазуы көрсетіледі. Құрылғы сонымен қатар уақытқа сілтеме жасай отырып, тұрақты жадқа өлшенген мәндерді мерзімді автоматты түрде жазуды орындай алады. Статистикалық мәліметтерді жазуды қосу/өшіру, жазу параметрлерін орнату, жинақталған деректерді оқу тапсырыс бойынша жеткізілетін бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы жүзеге асырылады.

Ерекшеліктер:

Дыбыс және жарық дабылдары үшін шектерді орнату мүмкіндігі. Шекті мәндер – сәйкес мәннің рұқсат етілген өзгерісінің жоғарғы немесе төменгі шегі. Егер жоғарғы немесе төменгі шекті мән бұзылса, құрылғы бұл оқиғаны анықтайды және индикаторда жарық диоды жанады. Құрылғы дұрыс конфигурацияланса, шектердің бұзылуы дыбыстық сигналмен бірге жүреді.

· Өлшенген мәндерді RS 232 интерфейсіндегі компьютерге беру.

Жылу ағынының тығыздығын өлшеуге арналған зондтардың модификациялары:

Жылу ағынының зондтары ГОСТ 25380-92 бойынша беттік жылу ағынының тығыздығын өлшеуге арналған.

Жылу ағынының зондтарының пайда болуы

— PTP-2.0P: 10-нан 2000 Вт/м2 дейін;

— PTP-9.9P: 10-нан 9999 Вт/м2 дейін.

2. ПТП-2.0 иілгіш кабельдегі «тиын» түріндегі жылу ағынының зонды.

Жылу ағынының тығыздығын өлшеу диапазоны: 10-нан 2000 Вт/м2-ге дейін.

Температуралық зонд модификациялары:

Температуралық зондтардың пайда болуы

1. Pt1000 термисторы негізіндегі TPP-A-D-L иммерсиялық терможұптар (кедергі терможұптары) және XА термопары негізіндегі ТХА-А-D-L термопарлары (электрлік термопарлар) әртүрлі сұйық және газ тәрізді материалдардың температурасын өлшеуге арналған.

Температураны өлшеу диапазоны:

- Сауда-өнеркәсіп палатасы үшін-A-D-L: -50-ден +150 °С дейін;

- ТХА-А-D-L үшін: -40-тан +450 °С-қа дейін.

Өлшемдері:

- D (диаметрі): 4, 6 немесе 8 мм;

- L (ұзындығы): 200-ден 1000 мм-ге дейін.

2. XА термопары (электрлік термопар) негізіндегі ТХА-А-D1/D2-LП термопары жазық беттің температурасын өлшеуге арналған.

Өлшемдері:

- D1 («металл түйреуіштің» диаметрі): 3 мм;

- D2 (негіздің диаметрі - «патч»): 8 мм;

- L («металл түйреуіштің» ұзындығы): 150 мм.

Температураны өлшеу диапазоны: -40-тан +450 °С-қа дейін.

Өлшемдері:

- D (диаметрі) - 4 мм;

- L («металл түйреуіштің» ұзындығы): 180 мм;

- таспаның ені - 6 мм.

Ортаның жылу жүктемесінің тығыздығын өлшеуге арналған құрылғының жеткізілім жиынтығына мыналар кіреді:

2. Жылу ағынының тығыздығын өлшеуге арналған зонд.*

3. Температура зонды.*

4. Бағдарламалық құрал.**

5. Дербес компьютерге қосылуға арналған кабель. **

6. Калибрлеу туралы куәлік.

7. IPP-2 құрылғысының пайдалану нұсқаулығы және паспорты.

8. Термоэлектрлік түрлендіргіштердің паспорты (температура зондтары).

9. Жылу ағынының тығыздығы зондының төлқұжаты.

10. Желілік адаптер.

* - Өлшеу диапазондары мен зонд дизайны тапсырыс беру кезеңінде анықталады

** - Лауазымдар арнайы тапсырыспен жеткізіледі.

V. Құрылғыны жұмысқа дайындау және өлшемдерді алу.

Құрылғыны жұмысқа дайындау.

Құрылғыны қаптамадан алыңыз. Құрылғы суық бөлмеден жылы бөлмеге әкелінсе, құрылғыны 2 сағат бойы бөлме температурасына дейін жылыту керек. Батареяны төрт сағат ішінде толық зарядтаңыз. Зондты өлшеу жүргізілетін жерге қойыңыз. Зондты құралға қосыңыз. Құрылғыны дербес компьютермен бірге пайдалану қажет болса, құрылғыны қосу кабелі арқылы компьютердің бос COM портына қосу қажет. Желілік адаптерді құрылғыға қосыңыз және сипаттамаға сәйкес бағдарламалық құралды орнатыңыз. Түймені қысқа басу арқылы құрылғыны қосыңыз. Қажет болса, құрылғыны 2.4.6 тармағына сәйкес реттеңіз. Пайдалану жөніндегі нұсқаулықтар. Дербес компьютермен жұмыс істеу кезінде 2.4.8 тармағына сәйкес желілік мекенжай мен құрылғының айырбас бағамын орнатыңыз. Пайдалану жөніндегі нұсқаулықтар. Өлшеуді бастаңыз.

Төменде «Жұмыс» режимінде ауысу диаграммасы берілген.

Ғимарат қаптамаларын термиялық сынау кезінде өлшеулерді дайындау және жүргізу.

Жылу ағындарының тығыздығын қоршау конструкцияларының сыртынан өлшеуге рұқсат етіледі, егер оларды ішкі жағынан өлшеу мүмкін болмаса (агрессивті орта, ауа параметрлерінің ауытқуы), бетінде тұрақты температураны сақтау шартымен. Жылу беру жағдайларын бақылау температуралық зонд пен жылу ағынының тығыздығын өлшеуге арналған құралдарды қолдану арқылы жүзеге асырылады: 10 минут бойы өлшеу кезінде. олардың көрсеткіштері аспаптардың өлшеу қателігі шегінде болуы керек.

5. Жылу ағынының тығыздығын оперативті өлшеу кезінде түрлендіргіштің борпылдақ беті материал қабатымен жабыстырылады немесе оның беткі қабатының материалы сияқты 0,1 айырмашылығы бар сәуле шығару дәрежесі бірдей немесе ұқсас бояумен боялады. қоршау құрылымы.

Өлшеулерді дайындау және алу

(«Инфрақызыл сәулеленуден қорғау құралдарын зерттеу» зертханалық жұмыс мысалында зертханалық жұмыс кезінде).

IR көзін розеткаға қосыңыз. ИҚ сәулелену көзін (жоғарғы бөлігі) және IPP-2 жылу ағынының тығыздығын өлшегішті қосыңыз.

ИҚ ағынының тығыздығының қашықтыққа тәуелділігінің графигін тұрғызыңыз.

Параграфтарға сәйкес өлшемдерді қайталаңыз. 1 - 3 Өлшемдердің әртүрлі деректерімен кесте түрінде енгізу 1. Әрбір экран үшін ИК-сәулелену ағынының тығыздығының қашықтыққа тәуелділігінің графиктерін тұрғызыңыз.

1-кесте формасы

(3) формула бойынша экрандардың қорғаныс әрекетінің тиімділігін бағалаңыз.

Қорғаныш экранын орнатыңыз (мұғалім нұсқауы бойынша), оған шаңсорғыштың кең щеткасын салыңыз. Шаңсорғышты ауа сору режимінде, сорғыш желдету құрылғысын имитациялай отырып қосыңыз және 2-3 минуттан кейін (экранның жылу режимі орнатылғаннан кейін) 3-тармақта көрсетілгендей қашықтықта жылу сәулеленуінің қарқындылығын анықтаңыз. (3) формуласы бойынша аралас термиялық қорғаныстың тиімділігі.

Шығару желдеткіштерін және онсыз қорғау тиімділігінің графиктерін құру.

Шаңсорғыштың шлангісін тіректердің біріне бекітіңіз және шаңсорғышты «үрлеуші» режимінде қосыңыз, ауа ағынын жылу ағынына дерлік перпендикуляр (сәл қарай) бағыттаңыз - ауа пердесінің имитациясы. IPP-2 өлшегішінің көмегімен инфрақызыл сәулеленудің температурасын «үрлеуші»сіз және оның көмегімен өлшеңіз.

(4) формула бойынша «үрлеуші» қорғаныс тиімділігінің графиктерін тұрғызыңыз.

VI. Өлшеу нәтижелері және оларды түсіндіру

Кесте. Электр камині EXP-1,0/220. Ауыстырылатын экрандарды орналастыруға арналған сөре. Өлшеу бастиегін орнатуға арналған сөре. Жылу ағынының тығыздығын өлшегіш IPP-2M. Сызғыш. «Тайфун-1200» шаңсорғыш.

ИҚ сәулеленудің интенсивтілігі (ағынының тығыздығы) q мына формуламен анықталады:

q = 0,78 x S x (T4 x 10-8 - 110) / r2 [Вт/м2]

мұндағы S – сәулелену бетінің ауданы, м2;

Т – сәулелену бетінің температурасы, К;

r – сәулелену көзінен қашықтығы, м.

ИҚ-сәулеленуден қорғаудың ең кең таралған түрлерінің бірі - сәуле шығаратын беттерді экрандау.

Экранның үш түрі бар:

мөлдір емес;

· мөлдір;

мөлдір.

Жұмыс принципі бойынша экрандар бөлінеді:

· жылуды шағылыстыратын;

· жылуды сіңіретін;

жылуды таратушы.

1-кесте

Е экрандарының көмегімен термиялық сәулеленуден қорғаудың тиімділігі мына формулалармен анықталады:

E \u003d (q - q3) / q

мұндағы q – қорғаныссыз ИҚ сәулелену ағынының тығыздығы, Вт/м2;

q3 – қорғанысты пайдаланған кезде ИҚ сәулелену ағынының тығыздығы, Вт/м2.

Қорғаныс экрандарының түрлері (мөлдір емес):

1. Экран аралас – тізбекті пошта.

Электрондық пошта = (1550 - 560) / 1550 = 0,63

2. Бетi қараланған металл экран.

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

3. Жылу шағылыстыратын алюминий экран.

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

Әрбір экран үшін ИҚ ағынының тығыздығының қашықтыққа тәуелділігін графигін салайық.

Қорғаныс жоқ

Көріп отырғанымыздай, экрандардың қорғаныс әрекетінің тиімділігі әртүрлі:

1. Аралас экранның ең аз қорғаныш әсері – тізбекті пошта – 0,63;

2. Алюминий экраны қараланған беті - 0,86;

3. Жылу шағылыстыратын алюминий экраны ең үлкен қорғаныс әсеріне ие - 0,99.

Ғимараттардың конверттері мен құрылымдарының жылулық көрсеткіштерін бағалау және сыртқы құрылыс конверттері арқылы нақты жылу тұтынуды белгілеу кезінде келесі негізгі нормативтік құжаттар қолданылады:

· ГОСТ 25380-82. Ғимарат қоршаулары арқылы өтетін жылу ағындарының тығыздығын өлшеу әдісі.

· ГОСТ 12.1.005-88. SSBT. Жұмыс аймағының ауасы. Жалпы санитарлық-гигиеналық талаптар.

· ГОСТ 12.4.123-83. SSBT. Инфрақызыл сәулеленуден қорғау құралдары. Классификация. Жалпы техникалық талаптар.

Уақыт бірлігінде берілген бет арқылы өтетін жылу мөлшері деп аталады жылу ағыны Q, В .

Уақыт бірлігіндегі аудан бірлігіне келетін жылу мөлшері деп аталады жылу ағынының тығыздығынемесе меншікті жылу ағыны және жылу берудің қарқындылығын сипаттайды.

Жылу ағынының тығыздығы q, нормаль бойымен изотермиялық бетке температура градиентіне қарама-қарсы бағытта, яғни температураның төмендеуі бағытында бағытталған.

Егер таралу белгілі болса qбетінде Ф, содан кейін жалпы жылу мөлшері Qуақыт ішінде осы бет арқылы τ өтті τ , теңдеу бойынша табуға болады:

және жылу ағыны:

Мән болса qқарастырылатын бет бойынша тұрақты болса, онда:

Фурье заңы

Бұл заңжылу өткізгіштік арқылы жылуды беру кезінде жылу ағынының мөлшерін белгілейді. Француз ғалымы Ж.Б. Фурье 1807 жылы ол изотермиялық бет арқылы өтетін жылу ағынының тығыздығы температура градиентіне пропорционал екенін анықтады:

Минус белгісі (9.6) жылу ағынының температура градиентіне қарама-қарсы бағытта бағытталғанын көрсетеді (9.1. суретті қараңыз).

Ерікті бағыттағы жылу ағынының тығыздығы лқалыпты бағыт бойынша жылу ағынының осы бағытына проекциясын көрсетеді:

Жылу өткізгіштік коэффициенті

Коэффицент λ , Вт/(м·К), Фурье заңының теңдеуінде температура бірлік ұзындыққа бір Кельвинге (градус) төмендеген кездегі жылу ағынының тығыздығына сандық түрде тең. Әртүрлі заттардың жылу өткізгіштік коэффициенті олардың физикалық қасиеттеріне байланысты. Белгілі бір дене үшін жылу өткізгіштік коэффициентінің мәні дененің құрылымына, оның көлемдік салмағына, ылғалдылығына, химиялық құрамы, қысым, температура. Техникалық есептеулерде мән λ анықтамалық кестелерден алынады және кестеде жылу өткізгіштік коэффициентінің мәні берілген шарттар есептелген есептің шарттарына сәйкес келуін қамтамасыз ету қажет.

Жылу өткізгіштік коэффициенті әсіресе температураға қатты байланысты. Көптеген материалдар үшін, тәжірибе көрсеткендей, бұл тәуелділікті сызықтық формуламен көрсетуге болады:

қайда λ o - 0 °С температурадағы жылу өткізгіштік коэффициенті;

β - температура коэффициенті.

Газдардың жылу өткізгіштік коэффициенті, және әсіресе булар қысымға қатты тәуелді. Әртүрлі заттар үшін жылу өткізгіштік коэффициентінің сандық мәні өте кең ауқымда өзгереді - күміс үшін 425 Вт / (м К) бастап газдар үшін 0,01 Вт / (м К) мәндеріне дейін. Бұл әртүрлі физикалық орталарда жылу өткізгіштік арқылы жылу беру механизмінің әртүрлі болуымен түсіндіріледі.

Металдар ең жоғары жылу өткізгіштік мәніне ие. Металдардың жылу өткізгіштігі температураның жоғарылауымен төмендейді және қоспалар мен легірлеуші элементтердің қатысуымен күрт төмендейді. Сонымен, таза мыстың жылу өткізгіштігі 390 Вт / (м К), ал мышьяк іздері бар мыс 140 Вт / (м К) құрайды. Таза темірдің жылу өткізгіштігі 70 Вт / (м К), 0,5% көміртегі бар болат - 50 Вт / (м К), 18% хром және 9% никельді легирленген болат - тек 16 Вт / (м К).

Кейбір металдардың жылу өткізгіштігінің температураға тәуелділігі күріш. 9.2.

Газдардың жылу өткізгіштігі төмен (0,01...1 Вт/(м К)), ол температураның жоғарылауымен қатты артады.

Сұйықтықтардың жылу өткізгіштігі температураның жоғарылауымен нашарлайды. Ерекшелік - су және глицерин. Тұтастай алғанда, тамызатын сұйықтықтардың (су, май, глицерин) жылу өткізгіштік коэффициенті газдарға қарағанда жоғары, бірақ қатты заттарға қарағанда төмен және 0,1-ден 0,7 Вт/(м К) аралығында болады.

Күріш. 9.2. Металдардың жылу өткізгіштігіне температураның әсері

1 Негізгі ұғымдар мен анықтамалар – температура өрісі, градиент, жылу ағыны, жылу ағынының тығыздығы (q, Q), Фурье заңы.

температура өрісі– уақыттың әрбір сәті үшін зерттелетін кеңістіктің барлық нүктелеріндегі температура мәндерінің жиынтығы..gif" width="131" height="32 src=">

F ауданының изотермиялық беті арқылы уақыт бірлігінде өтетін жылу мөлшері Вт деп аталады жылу ағыныжәне өрнектен анықталады: https://pandia.ru/text/78/654/images/image004_12.gif" width="15" height="32">, W/m2, деп аталады жылу ағынының тығыздығы: .

Изотермиялық бетінде орналасқан dF элементар ауданынан dt уақыт ішінде өтетін dQ, J жылу мөлшері мен dt/dn температура градиенті арасындағы байланыс Фурье заңымен белгіленеді: .

2. Жылуөткізгіштік теңдеуі, бірегейлік шарттары.

Жылу өткізгіштіктің дифференциалдық теңдеуі келесі болжамдармен шығарылады:

Дене біртекті және изотропты;

Физикалық параметрлер тұрақты;

Температураның өзгеруіне байланысты қарастырылатын көлемнің деформациясы көлемнің өзімен салыстырғанда өте аз;

Денедегі ішкі жылу көздері, олар жалпы жағдайда ретінде берілуі мүмкін , біркелкі бөлінеді.

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

Жылуөткізгіштіктің дифференциалдық теңдеуі жылуөткізгіштік процесі жүретін дененің кез келген нүктесінде температураның уақытша және кеңістіктік өзгерістері арасындағы байланысты белгілейді.

Егер теңдеуді шығару кезінде қабылданған термофизикалық сипаттамалардың тұрақты мәнін алсақ, онда difur келесі пішінді алады: https://pandia.ru/text/78/654/images/image011_4.gif" width="51" height="" 44"> - жылу диффузиялық коэффициенті.

және , қайда декарттық координаталар жүйесіндегі Лаплас операторы болып табылады.

Содан кейін .

Бірегейлік шарттары немесе шекаралық шарттар мыналарды қамтиды:

геометриялық терминдер,

3. Қабырғадағы жылу өткізгіштік (1-ші текті шекаралық шарттар).

Бір қабатты қабырғаның жылу өткізгіштігі.

Қалыңдығы d біртекті жазық қабырғаны қарастырайық. Қабырғаның сыртқы беттерінде уақыт бойынша тұрақты tc1 және tc2 температуралары сақталады. Қабырғалық материалдың жылу өткізгіштігі тұрақты және l-ге тең.

Стационарлық режимде, сонымен қатар, температура тек стек жазықтығына перпендикуляр бағытта өзгереді (ось 0x): ..gif" ені="129" биіктігі="47">

Жазық қабырға арқылы өтетін жылу ағынының тығыздығын анықтайық. Фурье заңына сәйкес (*) теңдігін ескере отырып, былай жазуға болады: .

Демек (**).

(**) теңдеудегі температура айырмашылығы деп аталады температура айырмашылығы. Бұл теңдеуден жылу ағынының тығыздығы q жылу өткізгіштікке l және температура айырмашылығы Dt тура пропорционалды және қабырға қалыңдығы d кері пропорционалды өзгеретінін көруге болады.

Қатынас қабырғаның жылу өткізгіштігі деп аталады және оның өзара https://pandia.ru/text/78/654/images/image023_1.gif" width="213" height="25">.

Жылу өткізгіштік l орташа қабырға температурасында қабылдануы керек.

Көп қабатты қабырғаның жылу өткізгіштігі.

Әрбір қабат үшін: ; ; https://pandia.ru/text/78/654/images/image027_1.gif" ені="433" биіктігі="87 src=">

Көп қабатты жазық қабырғаның жылу өткізгіштік қасиеттерін біртекті материалдардың қасиеттерімен салыстыру үшін тұжырымдама енгізіледі. эквивалентті жылу өткізгіштік.Бұл бір қабатты қабырғаның жылу өткізгіштігі, оның қалыңдығы қарастырылып жатқан көп қабатты қабырғаның қалыңдығына тең, яғни.gif" width="331" height="52">

Демек, бізде:

4. Тегіс қабырға арқылы жылу беру (3-ші текті шекаралық шарттар).

Жылудың бір қозғалатын ортадан (сұйық немесе газ) екіншісіне оларды бөлетін кез келген пішіндегі қатты қабырға арқылы берілуі жылу алмасу деп аталады. Жылу беру кезінде қабырға шекарасындағы процестің ерекшеліктері қабырғаның бір және екінші жағындағы сұйықтық температурасының мәндерімен белгіленетін үшінші текті шекаралық шарттармен сипатталады, сондай-ақ жылу беру коэффициенттерінің сәйкес мәндері.

Қалыңдығы d шексіз біртекті жазық қабырға арқылы жылудың стационарлық процесін қарастырайық. Қабырғаның жылу өткізгіштігі l, қоршаған ортаның температуралары tl1 және tl2, жылу беру коэффициенттері a1 және a2 берілген. Ыстық сұйықтықтан суыққа дейінгі жылу ағынын және tc1 және tc2 қабырға беттеріндегі температураларды табу керек. Ыстық ортадан қабырғаға жылу ағынының тығыздығы мына теңдеумен анықталады: . Бірдей жылу ағыны қатты қабырға арқылы жылу өткізгіштік арқылы беріледі: және екінші қабырға бетінен суық ортаға дейін: DIV_ADBLOCK119">

Содан кейін https://pandia.ru/text/78/654/images/image035_0.gif" width="128" height="75 src="> - жылу беру коэффициенті, k сандық мәні уақыт бірлігінде қабырға бетінің бірлігі арқылы өтетін жылу мөлшерін білдіреді pr ыстық және суық орта арасындағы температура айырмашылығы 1К және жылу беру коэффициенті сияқты өлшем бірлігіне ие, J / (s * м2К) немесе Вт / (м2К).

Жылу беру коэффициентінің кері шамасы деп аталады Жылу алмасуға термиялық төзімділік:.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image038_0.gif" width="37" height="25"> жылу өткізгіштіктің жылу кедергісі.

Сэндвич қабырғаға арналған .

Көп қабатты қабырға арқылы өтетін жылу ағынының тығыздығы: .

Бетінің ауданы F жазық қабырғадан өтетін Q, W жылу ағыны мынаған тең: .

Үшінші текті шекаралық жағдайларда кез келген екі қабаттың шекарасындағы температураны теңдеу арқылы анықтауға болады. . Сондай-ақ температураны графикалық түрде анықтауға болады.

5. Цилиндрлік қабырғадағы жылу өткізгіштік (1-ші текті шекаралық шарттар).

Ішкі радиусы r1 және сыртқы радиусы r2 ұзындығы l біртекті цилиндрлік қабырға (құбыр) арқылы жылудың стационарлық процесін қарастырайық. Қабырға материалының жылу өткізгіштігі l тұрақты шама. Қабырға бетінде tc1 және tc2 тұрақты температуралар орнатылады.

(l>>r) жағдайда изотермиялық беттер цилиндрлік, ал температура өрісі бір өлшемді болады. Яғни, t=f(r), мұндағы r - цилиндрлік жүйенің ағымдағы координатасы, r1£r£r2..gif" width="113" height="48">.

Жаңа айнымалыны енгізу бізге теңдеуді келесі пішінге келтіруге мүмкіндік береді: https://pandia.ru/text/78/654/images/image047.gif" width="107" height="25">, бізде бар :

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

C1 және C2 мәндерін теңдеуде ауыстыру , Біз алып жатырмыз:

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

Бұл өрнек логарифмдік қисықтың теңдеуі болып табылады. Демек, жылу өткізгіштіктің тұрақты мәні кезінде біртекті цилиндрлік қабырғаның ішінде температура логарифмдік заңға сәйкес өзгереді.

Цилиндрлік қабырға бетінің ауданы F арқылы уақыт бірлігінде өтетін жылу мөлшерін табу үшін Фурье заңын қолдануға болады:

Фурье заңының теңдеуіне температура градиентінің мәнін теңдеу бойынша ауыстыру Біз алып жатырмыз: (*) ® Q мәні қабырға қалыңдығына емес, оның сыртқы диаметрінің ішкі диаметріне қатынасына байланысты.

Егер сіз цилиндрлік қабырғаның ұзындығы бірлігіне жылу ағынын көрсетсеңіз, онда (*) теңдеуді https://pandia.ru/text/78/654/images/image056.gif" width="67" биіктігі ретінде жазуға болады. ="52 src="> - цилиндрлік қабырғаның жылу өткізгіштігінің жылу кедергісі.

Көп қабатты цилиндрлік қабырға үшін https://pandia.ru/text/78/654/images/image058.gif" width="225" height="57 src=">.

6. Цилиндрлік қабырға арқылы жылу беру (3-ші текті шекаралық шарттар).

Ішкі диаметрі d1, сыртқы диаметрі d2 және тұрақты жылу өткізгіштігі бар үлкен ұзындықтағы біртекті цилиндрлік қабырғаны қарастырайық. Ыстық tl1 және суық tl2 ортаның температуралық мәндері және a1 және a2 жылу беру коэффициенттері берілген. стационарлық режим үшін мынаны жаза аламыз:

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

қайда - сызықтық жылу беру коэффициенті,оларды бөлетін қабырға арқылы бір сұйықтықтан екіншісіне жылу беру қарқындылығын сипаттайды; олардың арасындағы температура айырмашылығы 1 К болатын уақыт бірлігінде ұзындығы 1 м құбыр қабырғасы арқылы бір ортадан екіншісіне өтетін жылу мөлшеріне сандық түрде тең.

Сызықтық жылу беру коэффициентінің кері шамасы деп аталады жылу алмасуға сызықтық жылу кедергісі.

Көп қабатты қабырға үшін жылу алмасуға сызықтық жылу кедергісі жылу алмасуға сызықтық жылу кедергілерінің қосындысы және қабаттардың жылу өткізгіштігіне сызықтық жылу кедергілерінің қосындысы болып табылады.

Қабаттар арасындағы шекарадағы температуралар: https://pandia.ru/text/78/654/images/image065.gif" width="145" height="29">; ; https://pandia.ru/text/78/654/images/image068.gif" ені="160" биіктігі="25 src=">

қайда – шар қабырғасының жылу беру коэффициенті.

Сфералық қабырғаның жылу беру коэффициентінің кері шамасы деп аталады сфералық қабырғаның жылу беруіне жылу кедергісі.

Шекара шарттарымен мейірімді.

Ішкі және сыртқы бетінің радиустары r1 және r2, тұрақты жылу өткізгіштігі бар және tc1 және tc2 бетінің біркелкі бөлінген температуралары берілген шар болсын.

Бұл жағдайларда температура тек r радиусына байланысты. Фурье заңы бойынша сфералық қабырға арқылы өтетін жылу ағыны мынаған тең: .

Теңдеуді интегралдау сфералық қабаттағы температураның келесідей таралуын береді:

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

Демек , d - қабырға қалыңдығы.

Температураның таралуы: ® тұрақты жылу өткізгіштікте сфералық қабырғадағы температура гиперболалық заңға сәйкес өзгереді.

8. Жылу кедергісі.

Бір қабатты жалпақ қабырға:

1-ші түрдегі шекаралық шарттар

Қатынас қабырғаның жылу өткізгіштігі деп аталады және оның өзара https://pandia.ru/text/78/654/images/image036_0.gif" width="349" height="55">.

Бір қабатты цилиндрлік қабырға:

1-ші түрдегі шекаралық шарттар

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

3-ші түрдегі шекаралық шарттар

Жылу алмасуға сызықтық жылу кедергісі: https://pandia.ru/text/78/654/images/image078.gif" width="249" height="53"> (көпқабатты қабырға)

9. Критикалық оқшаулау диаметрі.

Құбырдың сыртқы диаметрі d3 болатын бір қабатты жылу оқшаулағышымен жабылған жағдайды қарастырайық. a1 және a2 берілген және тұрақты жылу беру коэффициенттерін, екі сұйықтықтың температурасы tl1 және tl2, құбырдың жылу өткізгіштігі l1 және оқшаулау l2 деп есептейміз.

Теңдеу бойынша , екі қабатты цилиндрлік қабырға арқылы жылу берудің сызықтық жылу кедергісінің өрнегі келесі пішінге ие: https://pandia.ru/text/78/654/images/image080.gif" width="72" height="" 52 src="> артады, ал термин азаяды. Басқаша айтқанда, оқшаулаудың сыртқы диаметрінің ұлғаюы оқшаулаудың жылу өткізгіштігіне жылу кедергісінің жоғарылауына және жылу өткізгіштікке жылу кедергісінің төмендеуіне әкеледі. оның сыртқы беті. Соңғысы сыртқы бетінің ауданының ұлғаюына байланысты.

Функцияның экстремумы Rl – – сыни диаметрі dcr ретінде белгіленеді. Берілген жылу беру коэффициенті a2 кезінде берілген сыртқы диаметрі d2 бар құбыр үшін материалдың жылу оқшаулау ретінде пайдалануға жарамдылығының көрсеткіші ретінде қызмет етеді.

10. Критикалық диаметрге сәйкес жылу оқшаулауды таңдау.

9-сұрақты қараңыз. Оқшаулаудың диаметрі оқшаулаудың сыни диаметрінен асып кетуі керек.

11. Қабырғалы қабырға арқылы жылу беру. Финнинг факторы.

Қалыңдығы d және жылу өткізгіштігі l болатын қырлы қабырғаны қарастырайық. Тегіс жағында бетінің ауданы F1, ал қырлы жағында F2. уақыт бойынша тұрақты tl1 және tl2 температуралары, сондай-ақ a1 және a2 жылу беру коэффициенттері белгіленеді.

Тегіс беттің температурасын tc1 деп белгілейік. Қанаттардың беттері мен қабырғаның өзінің температуралары бірдей және tc2-ге тең деп алайық. Мұндай болжам, жалпы айтқанда, шындыққа сәйкес келмейді, бірақ ол есептеулерді жеңілдетеді және жиі қолданылады.

tl1 > tl2 болғанда Q жылу ағыны үшін келесі өрнектерді жазуға болады:

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

қайда – қырлы қабырға үшін жылу беру коэффициенті.

Қабырғалардың қырлы емес бетінің бірлігіне жылу ағынының тығыздығын есептеу кезінде біз мынаны аламыз: . k1 - қабырғаның қапталмаған бетіне қатысты жылу беру коэффициенті.

Қабырғалы беттің ауданының тегіс бетінің ауданына қатынасы F2/F1 деп аталады. финнинг факторы.

12. Стационарлық емес жылу өткізгіштік. Нұсқаулық нүкте. Би, Фо физикалық мағынасы.

Стационарлы емес жылуөткізгіштік - бұл қатты дененің берілген нүктесіндегі температурасы уақыт бойынша өзгеретін және көрсетілген температуралар жиынтығы стационарлық емес температура өрісін құрайтын процесс, оны анықтау стационарлық емес жылу өткізгіштіктің негізгі міндеті болып табылады. өткізгіштік. Өтпелі жылуөткізгіштік процестердің жылыту, желдету, ауаны баптау, жылумен жабдықтау және жылу өндіретін қондырғылар үшін үлкен маңызы бар. Ғимараттардың қоршаулары сыртқы ауа жағынан да, бөлме жағынан да уақыт бойынша өзгеретін жылу әсерлерін сезінеді, осылайша, стационарлық емес жылу өткізгіштік процесі ғимарат конвертінің массивінде жүзеге асырылады. Үш өлшемді температуралық өрісті табу мәселесі «жылу алмасу есептерін математикалық тұжырымдау» бөлімінде көрсетілген принциптерге сәйкес тұжырымдалуы мүмкін. Есептің тұжырымы жылуөткізгіштік теңдеуін қамтиды: , мұндағы жылу диффузиялық коэффициенті м2/с, сонымен қатар мәні бойынша ерекшеленетін теңдеу шешімдерінің жиынынан жалғыз шешімді бөліп алуға мүмкіндік беретін бірегейлік шарттары. интегралдаушы тұрақтылар.

Бірегейлік шарттары бастапқы және шекаралық шарттарды қамтиды. Бастапқы шарттар барлық D аймағы бойынша уақыттың бастапқы сәтінде t қажетті функцияның мәндерін белгілейді. Температура өрісін табу қажет D аймағы ретінде біз өлшемдері 2d тік бұрышты параллелепипедті қарастырамыз, 2ly, 2lz, мысалы, құрылыс құрылымының элементі. Сонда бастапқы шарттарды былай жазуға болады: t =0 және - d£x£d үшін; - ly£y£ly; -lz£z£lz бізде t = t(x, y, z, 0) = t0(x, y, z) болады. Бұл жазбадан декарттық координаталар жүйесінің басы параллелепипедтің симметрия центрінде орналасқанын көруге болады.

Шекаралық шарттарды тәжірибеде жиі кездесетін үшінші текті шекаралық шарттар түрінде тұжырымдаймыз. III түрдегі шекаралық шарттар D аймағының шекарасында кез келген уақыт моментіне жылу беру коэффициенті мен қоршаған орта температурасын белгілейді. Жалпы жағдайда бұл мәндер D аймағының S бетінің әртүрлі бөліктерінде әртүрлі болуы мүмкін. Бүкіл S бетінде бірдей жылу беру коэффициенті а және барлық жерде бірдей қоршаған орта температурасы tzh болған жағдайда, t > 0 кезінде үшінші текті шекаралық шарттарды былай жазуға болады: ; ;

қайда. S - D ауданын шектейтін бет.

Әрбір үш теңдеудегі температура параллелепипедтің сәйкес бетінде алынады.

Жоғарыда тұжырымдалған есептің аналитикалық шешімін бір өлшемді нұсқада, яғни ly, lz »d шартымен қарастырайық. Бұл жағдайда t = t(x, t) түріндегі температуралық өрісті табу талап етіледі. Мәселенің мәлімдемесін жазайық:

теңдеу ;

бастапқы шарт: t = 0 кезінде бізде t(x, 0) = t0 = const;

шекаралық шарт: x = ±d, t > 0 үшін бізде https://pandia.ru/text/78/654/images/image095.gif" width="141" height="27">. Мәселе мына жерде белгілі бір формуланы алу үшін t = t(x, t), бұл пластинаның кез келген нүктесіндегі t температурасын еркін уақыт моментінде табуға мүмкіндік береді.

Мәселені өлшемсіз айнымалыларда тұжырымдаймыз, бұл жазбаларды азайтады және шешімді әмбебап етеді. Өлшемсіз температура , өлшемсіз координат X = x/d..gif" width="149" height="27 src=">.gif" width="120" height="25">, мұндағы – биот саны.

Есептің өлшемсіз формада тұжырымдалуында жалғыз параметр – Биот саны бар, бұл жағдайда ол критерий болып табылады, өйткені ол тек бірегейлік шартына кіретін шамалардан тұрады. Биот санын пайдалану қатты денедегі температура өрісін табумен байланысты, сондықтан Би бөлгіші қатты дененің жылу өткізгіштігі болып табылады. Bi - алдын ала анықталған параметр және критерий.

Биот сандары бірдей стационарлы емес жылуөткізгіштіктің 2 процесін қарастырсақ, онда үшінші ұқсастық теоремасы бойынша бұл процестер ұқсас. Бұл ұқсас нүктелерде (яғни X1=X2; Fo1=Fo2 кезінде) өлшемсіз температуралар сандық түрде тең болады: Q1=Q2. сондықтан өлшемсіз формада бір есептеуді жүргізе отырып, a, l, d, t0 және tl өлшемдік параметрлерінде ерекшеленуі мүмкін ұқсас құбылыстар класы үшін жарамды нәтиже аламыз.

13. Шексіз жазық қабырға үшін стационарлық емес жылу өткізгіштік.

12 сұрақты қараңыз.

17. Энергия теңдеуі. анық еместігі үшін шарттар.

Энергия теңдеуі материалдық ортадағы жылу алмасу процесін сипаттайды. Сонымен бірге оның таралуы энергияның басқа түрлеріне айналуымен байланысты. Оның түрлену процестеріне қатысты энергияның сақталу заңы энергия теңдеуін шығаруға негіз болатын термодинамиканың бірінші бастамасы түрінде тұжырымдалады. Жылу таралатын орта үздіксіз деп есептеледі; ол тұрақты немесе қозғалмалы болуы мүмкін. Қозғалыс ортасының жағдайы неғұрлым жалпы болғандықтан, ағын үшін термодинамиканың бірінші заңының өрнекін қолданамыз: (17.1) , мұндағы q – кіріс жылуы, Дж/кг; h – энтальпия, Дж/кг; w – қарастырылатын нүктедегі ортаның жылдамдығы, м/с; g – еркін түсу үдеуі; z – ортаның қарастырылатын элементі орналасқан биіктік, м; ltr – ішкі үйкеліс күштеріне қарсы жұмыс, Дж/кг.

17.1 теңдеуіне сәйкес жылу шығыны гравитация аймағындағы энтальпияны, кинематикалық энергияны және потенциалдық энергияны арттыруға, сонымен қатар тұтқыр күштерге қарсы жұмыстарды орындауға жұмсалады..gif" width="265 height=28" height= "28"> (17.2) .

Т. (17.3) .

Тік бұрышты параллелепипед түріндегі орташа элемент үшін уақыт бірлігіндегі кіріс және шығыс жылу мөлшерін есептейік, оның өлшемдері оның шегінде жылу ағынының тығыздығының сызықтық өзгеруін қабылдауға жеткілікті кішкентай..gif» ені. ="236" height="52">; олардың айырмашылығы .

0y және 0z осьтері үшін ұқсас операцияны орындай отырып, сәйкесінше айырмашылықтарды аламыз: айырмашылық уақыт бірлігінде элементке берілген (немесе жойылған) жылу мөлшерін аламыз.

Біз орташа жылдамдықпен ағынмен шектелеміз, онда берілген жылу мөлшері энтальпияның өзгеруіне тең болады. Егер қарапайым параллелепипед кеңістікте бекітілген және оның беттері ағынды өткізеді деп есептесек, онда көрсетілген қатынасты келесідей көрсетуге болады: https://pandia.ru/text/78/654/images/image114.gif» ені ="18" биіктік="31"> – элементар параллелепипедпен қоршалған кеңістіктегі бекітілген нүктедегі энтальпияның өзгеру жылдамдығы; жылу беру мен энтальпияның өзгеруіне сәйкес келетін минус таңбасы енгізіледі: нәтижесінде жылу ағыны.<0 должен вызывать увеличение энтальпии.

(17.10) .

Энергия теңдеуін шығару (17.6) және (17.10) өрнектерін (17.4) теңдеуіне ауыстыру арқылы аяқталады. бұл операция формальды сипатта болғандықтан, біз тек 0x осі үшін түрлендірулерді орындаймыз: (17.11) .

Ортаның тұрақты физикалық параметрлерімен туынды үшін келесі өрнекті аламыз: (17.12) . Басқа осьтердегі проекциялар үшін ұқсас өрнектерді алып, олардан (17.4) теңдеудің оң жағындағы жақшаға алынған қосындыны құраймыз. Ал кейбір өзгерістерден кейін біз аламыз энергия теңдеуіорташа ағын жылдамдығымен сығылмайтын орта үшін:

(17.13) .

Теңдеудің сол жағы қозғалыстағы сұйық бөлшектерінің температураның өзгеру жылдамдығын сипаттайды. Теңдеудің оң жағы пішіннің туындыларының қосындысы болып табылады және, демек, жылу өткізгіштікке байланысты жылуды беруді (немесе жоюды) анықтайды.

Сонымен, энергетикалық теңдеу нақты физикалық мағынаға ие: қозғалатын жеке сұйық бөлшектерінің температурасының өзгеруі (сол жағы) жылу өткізгіштігінің (оң жағы) арқасында оны қоршаған сұйықтықтан осы бөлшекке жылудың түсуімен анықталады.

Стационарлық орта үшін конвективті мүшелер https://pandia.ru/text/78/654/images/image128.gif" width="168" height="51">.gif" width="76" height="20" src= ">.

анық еместігі үшін шарттар.

Дифференциалдық теңдеулердің шешімдерінің шексіз саны бар, формальды түрде бұл факт интеграцияның ерікті константаларының болуымен көрінеді. Нақты инженерлік есепті шешу үшін осы есептің мәні мен айрықша белгілеріне қатысты теңдеулерге кейбір қосымша шарттарды қосу керек.

Қажетті функциялардың өрістері - температура, жылдамдық және қысым - белгілі бір аймақта, ол үшін пішіні мен өлшемдері көрсетілуі керек және белгілі бір уақыт аралығында болады. Мүмкін болатындар жиынтығынан есептің жалғыз шешімін шығару үшін ізделетін функциялардың мәндерін орнату қажет: уақыттың бастапқы сәтінде барлық қарастырылатын аймақта; кез келген уақытта қарастырылатын аумақтың шекарасында.