Методы расчета теплофизических свойств строительных, облицовочных и теплоизоляционных материалов для ограждений зданий. Метод квазистационарного, регулярного и монотонного тепловых режимов, температурных волн. Классификация погрешностей средств измерений.
Аннотация к работе
В настоящее время одной из наиболее актуальных проблем, является поиск и создание точных, надежных и простых в реализации методов теплового расчета наружных ограждений и потерь теплоты через них, а также оценка теплофизических свойств (ТФС), используемых и вновь разрабатываемых строительных, теплоизоляционных, облицовочных материалов и изделий. Теплофизические свойства ограждений существенно влияют на тепловой и воздушный режим зданий различного назначения, а также на работу систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, потребляющих в настоящее время значительное количество тепловой энергии. Проблемы энергосбережения и снижения потерь теплоты в окружающую среду существенно влияют на экологическую ситуацию, технико-экономические показатели и капитальные затраты на ограждения зданий. Поэтому при возведении объектов различного назначения в ходе строительства необходимо знание ТФС строительных, теплоизоляционных материалов и изделий, а в процессе эксплуатации здания необходимо проводить мониторинг ТФС ограждения.При нагреве или охлаждении ограждения здания (тела) наблюдается несколько характерных тепловых режимов, протекающих последовательно: начальный и упорядоченный - если граничные условия симметричные; начальный, упорядоченный и стационарный - если граничные условия несимметричные. Существует множество способов и методов раздельного и комплексного определения теплофизических свойств материала ограждения здания, использующих весь диапазон нагрева - от начального до стационарного. Временные или начальные условия характеризуют особенности протекания процесса во времени или распределение температуры внутри тела в начальный момент времени. 4 рода (условия сопряжения) - характеризуют процессы теплопроводности между соприкасающимися поверхностями различных тел, когда температура в точке сопряжения тел одинакова, но тепловые потоки разные. Из нестационарных методов для исследования ТФС материалов при температурах, близких к комнатным, наибольшее применение находят методы регулярного режима 1 рода, а при температурах от минус 50 до плюс 80 °С - методы монотонного режима.Метод регулярного теплового режима получил весьма широкое распространение в теплотехнических лабораториях по определению ТФС строительных, теплоизоляционных, облицовочных твердых, сыпучих и порошковых материалов, для определения коэффициента температуропроводности коэффициента теплопроводности ?, а также теплоемкости с материалов. Для регулярного режима 1 рода, под которым принято понимать упорядоченную, свободную от начальных условий стадию охлаждения (нагрева) тела в среде с температурой t c = const и коэффициентом теплоотдачи ? = const, изменение температуры во времени для любой точки тела описывается показательной функцией: ? = t - t c = AUE-m?, где ? - избыточная температура тела; Смысл эксперимента состоит в следующем: образец в форме пластины, шара, параллелепипеда или короткого цилиндра с начальной температурой t 0 в начальный момент времени погружается в жидкость с температурой t с, которая перемешивается с помощью мешалки и тем самым создается бесконечно большой коэффициент теплоотдачи ? между жидкостью и телом. Для определения темпа охлаждения по данным измерения температуры тела во времени строят график ln? = f (?), в котором m представляет собой угловой коэффициент линейного участка, характеризующего регулярный режим. Теория регулярного режима устанавливает зависимость темпа нагрева (охлаждения) тела от его физических характеристик, геометрической формы и размеров, а также условий теплообмена с окружающей средой.Методы монотонного теплового режима основываются на закономерностях приближенного анализа нелинейного уравнения теплопроводности. Под монотонным тепловым режимом принято понимать плавный разогрев или охлаждение тел в широком диапазоне изменения температуры со слабопеременным полем скорости внутри образца. Методы монотонного теплового режима позволяют из одного опыта получить температурную зависимость исследуемого параметра во всем интервале нагрева образца и носят иногда название динамических методов. Метод тонкой пластины основан на закономерностях монотонного разогрева исследуемого образца в режиме, когда его температурное поле остается близким к стационарному режиму и использует расчетные уравнения для коэффициента ?, приведенные в. Условия опыта создаются такими, при которых перепад температуры в стержне остается малым по сравнению с перепадом в образце и скорость разогрева стержня практически совпадает со скоростью разогрева для контактирующей грани образца.Особого внимания заслуживают методы измерений, основанные на использовании периодического нагрева температурными волнами. Изучение распространения плоских и квазиплоских (цилиндрических, сферических) температурных волн позволило использовать данное явление для определения теплофизических характеристик твердых материалов.
План
Содержание
Введение
1. Обзор методов теплообмена и тепловых режимах в ограждениях зданий
2. Обзор методов расчета теплофизических свойств материалов. Метод регулярного теплового режима