Метод измерения плотности теплового потока

Метод измерения плотности теплового потока основан на принципе вспомогательной стенки. На преобразователе теплового потока, который прикладывают к поверхности ограждающей конструкции, в установившемся режиме теплообмена создается температурный перепад, пропорциональный плотности теплового потока, проходящего через ограждение.

Схема измерения плотности теплового потока показана на рис. 6.10.

Плотность теплового потока через ограждающие конструкции измеряется прибором ИТП-7. Он представляет собой совокупность преобразователя теплового потока в электрический сигнал постоянного тока с измерительным устройством, содержащим автокомпенсационный микромилливольтметр постоянного тока, шкала измерительного механизма которого проградуирована в единицах теплового потока.

Плотность теплового потока через ограждение для стационарного режима теплообмена определяется выражением

q=k(t_B-t_H) Вт/м²,

где к — коэффициент теплопередачи, Вт/м2 • °С; t_в, t_н — температуры внутреннего и наружного воздуха, °С.

На ограждающую конструкцию, имеющую полное термическое сопротивление RT, накладывается преобразователь теплового потока с термическим сопротивлением Rn. Тепловой поток пронизывает все элементы конструкции ограждения и преобразователь теплового потока, создавая на них температурные перепады. Поскольку инерционность ограждения значительно превышает инерционность преобразователя теплового потока Rr » Rn, температура под преобразователем при наложении его не успевает измениться за время измерения. Поэтому пронизывающий преобразователь потока будет пропорционален коэффициенту теплоотдачи ав от внутренней поверхности ограждения к окружающему воздуху и разности температур между ними. Возникающее при этом несоответствие между тепловым потоком через ограждение до наложения преобразователя и пронизывающим преобразователем определяется выражением

где q — плотность теплового потока до наложения преобразователя теплового потока; q' — плотность теплового потока, пронизывающего преобразователь.

Поправка на искажение величины теплового потока может быть учтена при расчетах теплотехнических свойств ограждений. Во многих случаях это искажение можно отнести к погрешности измерения, так как при типовых значениях термического сопротивления Rn = 0,003 м2 • °С/Вт и коэффициента теплоотдачи свободной конвекцией ав = 5 Вт/м2-°С поправка составит 1,5%. 366

По результатам измерения теплового потока, зная толщину ограждения и измерив предварительно температуры t_в, t_н, тв и т„, определяют основные теплотехнические свойства ограждающей конструкции по следующим соотношениям.

Термическое сопротивление (м2 • °С/Вт):

где тв, тн — температуры на внутренней и наружной поверхностях ограждения, °С.

Сопротивление теплопередаче (м2 • °С/Вт):

Коэффициент теплопередачи определяется по сопротивлению теплопередаче.