RU2602595C1 - Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation in natural conditions - Google Patents
Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation in natural conditions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2602595C1 RU2602595C1 RU2015112401/28A RU2015112401A RU2602595C1 RU 2602595 C1 RU2602595 C1 RU 2602595C1 RU 2015112401/28 A RU2015112401/28 A RU 2015112401/28A RU 2015112401 A RU2015112401 A RU 2015112401A RU 2602595 C1 RU2602595 C1 RU 2602595C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wall
- flat outer
- thermal insulation
- liquid heat
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к стационарным способам определения коэффициента теплопроводности жидких теплоизоляционных материалов. Разработанный способ может применяться в строительстве и промышленной теплоэнергетике для исследования в натурных условиях теплопроводных качеств сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий.The invention relates to stationary methods for determining the coefficient of thermal conductivity of liquid heat-insulating materials. The developed method can be used in construction and industrial heat power engineering to study in situ conditions the heat-conducting qualities of ultra-thin liquid heat-insulating coatings.
Известен способ определения коэффициента теплопроводности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий, проводимый в два этапа. На первом этапе нижнюю поверхность плоскопараллельной стенки, состоящей из двух слоев одинаковой толщины и с равным коэффициентом теплопроводности материала, нагревают с помощью терморегулируемого источника теплоты и измеряют температуру наружной поверхности верхнего слоя. На втором этапе на наружной поверхности плоскопараллельной стенки закрепляют металлическую пластину известной толщины и коэффициентом теплопроводности с нанесенным на ее наружную поверхность сверхтонким жидким теплоизоляционным покрытием и повторно проводят те же самые испытания, измеряя температуру поверхности контакта верхнего слоя плоскопараллельной стенки и металлической пластины со сверхтонким жидким теплоизоляционным покрытием. По специальной расчетной формуле вычисляют коэффициент теплопроводности жидкого теплоизоляционного покрытия [Патент РФ 2478936, кл. G01N 25/18, G01N 25/20, 2013].A known method for determining the coefficient of thermal conductivity of ultrathin liquid thermal insulation coatings, carried out in two stages. At the first stage, the lower surface of the plane-parallel wall, consisting of two layers of the same thickness and with an equal coefficient of thermal conductivity of the material, is heated using a thermally controlled heat source and the temperature of the outer surface of the upper layer is measured. At the second stage, on the outer surface of the plane-parallel wall, a metal plate of known thickness and thermal conductivity coefficient is fixed with an ultra-thin liquid heat-insulating coating applied to its outer surface and the same tests are repeated, measuring the contact surface temperature of the upper layer of the plane-parallel wall and a metal plate with an ultra-thin liquid heat-insulating coating . Using a special calculation formula, the thermal conductivity coefficient of the liquid heat-insulating coating is calculated [RF Patent 2478936, cl. G01N 25/18, G01N 25/20, 2013].
К недостаткам данного способа можно отнести использование большого количества элементов: терморегулируемого источника теплоты, двух слоев плоскопараллельной стенки, металлической пластины, а также применение контактных измерителей температуры, расположенных между соседними слоями измерительного устройства и искажающих стационарное температурное поле всей системы. Сложность способа также заключается в необходимости априорного знания значений коэффициентов теплопроводности двухслойной плоскопараллельной стенки и металлической пластины. Исходные уравнения для вывода итоговой расчетной формулы в некоторой степени не соответствуют классическим законам теплообмена.The disadvantages of this method include the use of a large number of elements: a temperature-controlled heat source, two layers of a plane-parallel wall, a metal plate, as well as the use of contact temperature meters located between adjacent layers of the measuring device and distorting the stationary temperature field of the entire system. The complexity of the method also lies in the need for a priori knowledge of the values of the thermal conductivity of a two-layer plane-parallel wall and a metal plate. The initial equations for deriving the final calculation formula to some extent do not correspond to the classical laws of heat transfer.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий, проводимый в два этапа. На первом этапе с помощью нагревателя с постоянной температурой равномерно на дистанции нагревают всю внешнюю поверхность образца без теплозащитного покрытия, одновременно охлаждая обратную сторону образца воздушным потоком, движущимся в теплоизолированном вентиляционном канале. На втором этапе наносят теплозащитное покрытие известной толщины на внешнюю поверхность образца, повторно проводя те же самые испытания. По результатам бесконтактного измерения термографами температурных полей поверхностей образца до и после нанесения на одну из его сторон теплозащитного покрытия, а также по температуре охлаждающего воздуха вычисляют по специальным расчетным формулам коэффициент теплопроводности теплозащитного покрытия [Патент РФ 2426106, кл. G01N 25/18, 2011].Closest to the claimed invention is a method for determining the coefficient of thermal conductivity of thin-walled heat-resistant coatings, carried out in two stages. At the first stage, with the help of a constant temperature heater, the entire external surface of the sample is heated uniformly over a distance without a heat-shielding coating, while cooling the reverse side of the sample with an air flow moving in a heat-insulated ventilation duct. In the second stage, a heat-shielding coating of known thickness is applied to the outer surface of the sample, repeating the same tests. According to the results of non-contact thermographs measuring the temperature fields of the sample surfaces before and after applying a heat-shielding coating to one of its sides, as well as the temperature of the cooling air, the thermal conductivity coefficient of the heat-shielding coating is calculated using special calculation formulas [RF Patent 2426106, cl. G01N 25/18, 2011].
К недостаткам данного способа можно отнести использование большого количества элементов: нагревателя, вентиляционного канала, компрессора, инфракрасного прозрачного стекла, компьютерных термографов, а также достаточно сложный порядок выполнения расчета: определение по результатам первого этапа измерений по уравнению теплового баланса коэффициента теплоотдачи между образцом и холодным циркулирующим воздухом в вентиляционном канале, нахождение по результатам второго этапа измерений температуры на границе образца и теплозащитного покрытия, что является весьма затруднительным с технической точки зрения, итоговое вычисление локального и среднего интегрального значений коэффициента теплопроводности теплозащитного покрытия.The disadvantages of this method include the use of a large number of elements: a heater, a ventilation duct, a compressor, infrared transparent glass, computer thermographs, as well as a rather complicated calculation procedure: determination of the heat transfer coefficient between the sample and the cold circulating according to the results of the first stage of measurements air in the ventilation duct, finding according to the results of the second stage of temperature measurements at the boundary of the sample and heat shield PTFE coating, which is very difficult from a technical point of view, the final calculation of the local and average values of the integral thermal conductivity thermal barrier coating.
Целью изобретения является упрощение способа и повышение точности определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в натурных условиях.The aim of the invention is to simplify the method and improve the accuracy of determining the coefficient of thermal conductivity of liquid thermal insulation in natural conditions.
Поставленная цель достигается тем, что перед нанесением слоя жидкой тепловой изоляции на одну из поверхностей плоской наружной стены производят замеры температуры внутренней и наружной поверхностей плоской наружной стены, а также плотности теплового потока, проходящего из отапливаемого помещения через исследуемую плоскую наружную стену в окружающую среду. После нанесения слоя жидкой тепловой изоляции известной толщины на одну из поверхностей плоской наружной стены производят аналогичные замеры (с учетом слоя жидкой тепловой изоляции). По известным значениям температуры поверхностей плоской наружной стены и плотности теплового потока до и после нанесения слоя жидкой тепловой изоляции известной толщины вычисляют по специальной расчетной формуле коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции.This goal is achieved in that before applying a layer of liquid thermal insulation to one of the surfaces of the flat outer wall, the temperature of the inner and outer surfaces of the flat outer wall is measured, as well as the density of the heat flux passing from the heated room through the flat outer wall to the environment. After applying a layer of liquid thermal insulation of known thickness to one of the surfaces of a flat external wall, similar measurements are made (taking into account the layer of liquid thermal insulation). Using the known values of the temperature of the surfaces of a flat outer wall and the heat flux density before and after applying a layer of liquid thermal insulation of known thickness, the thermal conductivity coefficient of liquid thermal insulation is calculated using a special calculation formula.
На фиг. 1 и 2 показана принципиальная схема реализации способа определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в натурных условиях.In FIG. 1 and 2 show a schematic diagram of the implementation of a method for determining the coefficient of thermal conductivity of liquid thermal insulation in natural conditions.
На фиг. 3 показан пример конкретной реализации способа определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в натурных условиях.In FIG. Figure 3 shows an example of a specific implementation of the method for determining the coefficient of thermal conductivity of liquid thermal insulation in natural conditions.
Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в натурных условиях состоит из двух этапов. На первом этапе (фиг. 1) плоская наружная стена 1 имеет внутреннюю и наружную поверхности, которые соответственно контактируют с внутренним воздухом отапливаемого помещения и наружным воздухом окружающей среды. На втором этапе (фиг. 2) на одной из поверхностей плоской наружной стены 1 расположен слой жидкой тепловой изоляции 2 толщиной δиз. Значение температуры внутреннего воздуха отапливаемого помещения на обоих этапах превышает значение температуры наружного воздуха окружающей среды. Тепловой режим плоской наружной стены 1 на обоих этапах реализации способа является стационарным.The method for determining the coefficient of thermal conductivity of liquid thermal insulation in natural conditions consists of two stages. At the first stage (Fig. 1), the flat
Устройство для реализации предложенного способа работает следующим образом (фиг. 1, 2).A device for implementing the proposed method works as follows (Fig. 1, 2).
Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в натурных условиях проводят в два этапа. На первом этапе (фиг. 1), перед нанесением слоя жидкой тепловой изоляции 2 на одну из поверхностей плоской наружной стены 1, производят замеры температуры внутренней tc11 и наружной tc12 поверхностей плоской наружной стены 1, а также плотности теплового потока q1, проходящего из отапливаемого помещения через исследуемую плоскую наружную стену 1 в окружающую среду. На втором этапе (фиг. 2), после нанесения слоя жидкой тепловой изоляции 2 толщиной δиз на одну из поверхностей плоской наружной стены 1, производят аналогичные замеры температуры внутренней tc21 и наружной tc22 поверхностей плоской наружной стены 1 (с учетом слоя жидкой тепловой изоляции 2), а также плотности теплового потока q2.The method for determining the coefficient of thermal conductivity of liquid thermal insulation in natural conditions is carried out in two stages. At the first stage (Fig. 1), before applying a layer of liquid
Коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции λиз вычисляют по специальной расчетной формуле:The thermal conductivity coefficient of liquid thermal insulation λ of is calculated by a special calculation formula:
где δиз - толщина слоя жидкой тепловой изоляции 2; tc11 и tc12 - температура соответственно на внутренней и наружной поверхностях плоской наружной стены 1 до нанесения слоя жидкой тепловой изоляции 2; tc21 и tc22 - температура соответственно на внутренней и наружной поверхностях плоской наружной стены 1 после нанесения слоя жидкой тепловой изоляции 2 (с учетом слоя жидкой тепловой изоляции 2); q1 и q2 - плотность теплового потока, проходящего из отапливаемого помещения через исследуемую плоскую наружную стену 1 в окружающую среду, соответственно до и после нанесения слоя жидкой тепловой изоляции 2.where δ from - the thickness of the layer of liquid
Достоинствами предложенного способа являются техническая простота проведения теплофизических измерений и математическая простота вычисления коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в натурных условиях. Высокая точность результатов натурных исследований достигается за счет применения специальной расчетной формулы, выведенной из классического уравнения теплопроводности для плоской стенки при стационарном тепловом режиме.The advantages of the proposed method are the technical simplicity of conducting thermophysical measurements and the mathematical simplicity of calculating the coefficient of thermal conductivity of liquid thermal insulation in natural conditions. High accuracy of the results of full-scale studies is achieved through the use of a special calculation formula derived from the classical heat equation for a flat wall under stationary thermal conditions.
Пример конкретной реализации способа (фиг. 3)An example of a specific implementation of the method (Fig. 3)
Определим коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции в натурных условиях на примере теплоизоляционной краски Теплометт Фасад 2, нанесенной на наружную поверхность плоской наружной стены 1 отапливаемого помещения, со средней толщиной слоя краски 2 δиз=1,1·10-3 м, найденной с помощью магнитного толщиномера МТП-1. Значения температуры внутренней и наружной поверхностей исследуемой плоской наружной стены 1 по результатам измерений поверхностным температурным зондом измерителя плотности теплового потока ИПП-2 соответственно составили: до нанесения теплоизоляционной краски 2 tc11=17,7°С и tc12=-2,7°С, после нанесения - tc21=18,6°С и tc22=-3,0°С. Плотность теплового потока, найденная с помощью измерителя плотности теплового потока ИПП-2, составила: до нанесения теплоизоляционной краски 2 q1=30,1 Вт/м2, после нанесения - q2=23,1 Вт/м2.Let us determine the thermal conductivity coefficient of liquid thermal insulation in natural conditions using the example of heat-insulating
Коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции Теплометт Фасад 2 по специальной расчетной формуле будет равен:The thermal conductivity coefficient of liquid thermal insulation Teplomett Facade 2 according to a special calculation formula will be equal to:
Относительная погрешность всей измерительной системы ±5%.The relative error of the entire measuring system is ± 5%.
Значение коэффициента теплопроводности теплоизоляционной краски Теплометт Фасад 2, полученное в натурных условиях, сопоставимо с заявленным производителем коэффициентом теплопроводности материала, равным λиз=0,003 Вт/(м·К).The value of the thermal conductivity coefficient of the heat-insulating
Claims (1)
где δиз - толщина слоя жидкой тепловой изоляции; tc11 и tc12 - температура соответственно на внутренней и наружной поверхностях плоской наружной стены до нанесения слоя жидкой тепловой изоляции; tc21 и tc22 - температура соответственно на внутренней и наружной поверхностях плоской наружной стены после нанесения слоя жидкой тепловой изоляции (с учетом слоя жидкой тепловой изоляции); q1 и q2 - плотность теплового потока, проходящего из отапливаемого помещения через исследуемую плоскую наружную стену в окружающую среду, соответственно до и после нанесения слоя жидкой тепловой изоляции. A method for determining the thermal conductivity coefficient of liquid thermal insulation under natural conditions, carried out in two stages, including heating with a constant temperature of the external surface of the sample and cooling the reverse side of the sample by air flow, measuring the temperature of the surfaces of the sample before and after applying a heat-resistant coating of known thickness to one of its sides, characterized in that a layer of liquid thermal insulation is applied to one of the surfaces of a flat outer wall, heat density measurements are carried out at both stages th stream flowing from the heated room through a flat outer wall to the environment, before and after applying a liquid layer of thermal insulation on one of the flat outer surfaces of the investigated wall, the thermal conductivity of the liquid thermal insulation is calculated by the formula:
where δ from - the thickness of the layer of liquid thermal insulation; t c11 and t c12 are the temperatures on the inner and outer surfaces of the flat outer wall, respectively, before applying a layer of liquid thermal insulation; t c21 and t c22 are the temperatures on the inner and outer surfaces of the flat outer wall, respectively, after applying a layer of liquid thermal insulation (taking into account the layer of liquid thermal insulation); q 1 and q 2 - the density of the heat flux passing from the heated room through the investigated flat outer wall into the environment, respectively, before and after applying a layer of liquid thermal insulation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015112401/28A RU2602595C1 (en) | 2015-04-06 | 2015-04-06 | Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation in natural conditions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015112401/28A RU2602595C1 (en) | 2015-04-06 | 2015-04-06 | Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation in natural conditions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2602595C1 true RU2602595C1 (en) | 2016-11-20 |
Family
ID=57760251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015112401/28A RU2602595C1 (en) | 2015-04-06 | 2015-04-06 | Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation in natural conditions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2602595C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2426106C1 (en) * | 2009-12-31 | 2011-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М.Громова" | Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end |
RU2478936C1 (en) * | 2011-11-07 | 2013-04-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КазГАСУ | Method of determining thermal conductivity coefficient of super-thin liquid heat-insulating coatings |
-
2015
- 2015-04-06 RU RU2015112401/28A patent/RU2602595C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2426106C1 (en) * | 2009-12-31 | 2011-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М.Громова" | Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end |
RU2478936C1 (en) * | 2011-11-07 | 2013-04-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КазГАСУ | Method of determining thermal conductivity coefficient of super-thin liquid heat-insulating coatings |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПАВЛОВ М.В., КАРПОВ Д.Ф., ЮРЧИК М.С., СМИРНОВА В.Ю., ТИХОМИРОВ С.Н., ";РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЖИДКОЙ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ НА УЧАСТКЕ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ";, ВЕСТНИК МГСУ, 2013, N10, с.147-155;RU 2490619 C1, 20.08.2013;SU 1804617 A3, 23.03.1993;JP 2000137012 A, 16.05.2000. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2426106C1 (en) | Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end | |
WO2016101903A1 (en) | Heat transfer coefficient measurement device | |
RU2478936C1 (en) | Method of determining thermal conductivity coefficient of super-thin liquid heat-insulating coatings | |
Tang et al. | Theoretical and experimental study on thermal barrier coating (TBC) uneven thickness detection using pulsed infrared thermography technology | |
Lu et al. | Inverse estimation of the inner wall temperature fluctuations in a pipe elbow | |
Zhang et al. | A numerical study on the influence of insulating layer of the hot disk sensor on the thermal conductivity measuring accuracy | |
RU2387981C1 (en) | Method for complex detection of thermal characteristics of materials | |
Zhang et al. | A new measurement method of coatings thickness based on lock-in thermography | |
Yang et al. | In situ methodology for thermal performance evaluation of building wall: A review | |
Lewandowski et al. | Possibility of thermal imaging use in studies of natural convection heat transfer on the example of an isothermal vertical plate | |
RU2490619C1 (en) | Method of determining efficiency factor of super-thin liquid heat-insulating coatings | |
Abreu et al. | Thermography detection of contact failures in double layered materials using the reciprocity functional approach | |
Goodarzi et al. | Reducing thermal contact resistance using nanocoating | |
Zhang et al. | Determination of temperature dependent thermophysical properties using an inverse method and an infrared line camera | |
RU2646437C1 (en) | Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation at non-stationary thermal mode | |
RU2568983C1 (en) | Method to determine coefficient of heat conductivity of liquid heat insulation in laboratory conditions | |
Lewandowski et al. | Quantitative study of free convective heat losses from thermodynamic partitions using Thermal Imaging | |
Simões et al. | Laboratory assessment of thermal transmittance of homogeneous building elements using infrared thermography | |
Pan et al. | Identification of temperature-dependent thermal conductivity and experimental verification | |
RU2602595C1 (en) | Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation in natural conditions | |
Asdrubali et al. | Comparative analysis of different methods to evaluate the thermal conductivity of homogenous materials | |
RU2610348C1 (en) | Method for determining factor of thermal conductivity liquid thermal isolation on surface of flat heating source | |
RU2460063C1 (en) | Method of determining heat conductivity and temperature conductivity of solid-state body in nonsteady thermal conditions | |
RU2594388C2 (en) | Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat-insulating coatings | |
RU2551663C2 (en) | Method of determining thermal conductivity of solid body of cylindrical shape under steady temperature condition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170407 |