RU2610348C1 - Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции на поверхности плоского источника теплоты - Google Patents
Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции на поверхности плоского источника теплоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610348C1 RU2610348C1 RU2015147077A RU2015147077A RU2610348C1 RU 2610348 C1 RU2610348 C1 RU 2610348C1 RU 2015147077 A RU2015147077 A RU 2015147077A RU 2015147077 A RU2015147077 A RU 2015147077A RU 2610348 C1 RU2610348 C1 RU 2610348C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- flat
- heat source
- thermal insulation
- temperature
- 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
Изобретение относится к стационарным способам определения коэффициента теплопроводности жидких теплоизоляционных материалов. Разработанный способ может применяться в строительстве и теплоэнергетике для исследования теплопроводных качеств сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий на поверхностях плоских источников теплоты. Сущность способа заключается в локальном нанесении на поверхность плоского источника теплоты слоя жидкой тепловой изоляции известной толщины. По известным значениям температуры поверхности плоского источника теплоты, температуры поверхности теплоизолированного участка и температуры окружающей среды, а также по толщине слоя тепловой изоляции вычисляют по специальной расчетной формуле в зависимости от расположения в пространстве поверхности плоского источника теплоты коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции. Технический результат - повышение точности определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции на поверхности плоского источника теплоты. 5 ил.
Description
Изобретение относится к стационарным способам определения коэффициента теплопроводности жидких теплоизоляционных материалов. Разработанный способ может применяться в строительстве и теплоэнергетике для исследования теплопроводных качеств сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий на поверхностях плоских источников теплоты.
Известен 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 и повторно проводят 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].
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 локальных и среднеинтегрального значений коэффициента теплопроводности теплозащитного покрытия.
Наиболее близким к заявленному изобретению является 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 с равным коэффициентом теплопроводности материала, нагревают с помощью плоского терморегулируемого источника теплоты и измеряют температуру поверхности источника теплоты, а также температуру между слоями. Температуру наружной поверхности верхнего слоя определяют расчетным способом. На втором этапе на наружной поверхности плоскопараллельной стенки закрепляют металлическую пластину известной толщины с известным коэффициентом теплопроводности. Далее на наружную поверхность металлической пластины наносят слой сверхтонкого жидкого теплоизоляционного покрытия известной толщины и измеряют 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].
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 измерительной системы и искажающих ее стационарное температурное поле. 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.
Целью изобретения является упрощение способа и повышение точности определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции на поверхности плоского источника теплоты.
Поставленная цель достигается тем, что слой жидкой тепловой изоляции известной толщины локально наносят на поверхность плоского источника теплоты. Производят отдельно измерения температуры поверхности плоского источника теплоты, температуры поверхности теплоизолированного участка и температуры окружающей среды. По известным значениям температуры поверхности плоского источника теплоты, температуры поверхности теплоизолированного участка и температуры окружающей среды, а также по известной толщине слоя тепловой изоляции вычисляют по специальной расчетной формуле в зависимости от расположения в пространстве поверхности плоского источника теплоты коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции.
На фиг. 1 показана принципиальная схема реализации способа определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции на поверхности плоского источника теплоты.
На фиг. 2 показан график для определения коэффициента теплоотдачи α1 в зависимости от температуры поверхности теплоизолированного участка tc2 и температуры окружающей среды tв при вертикальном расположении в пространстве поверхности плоского источника теплоты.
На фиг. 3 показан график для определения коэффициента теплоотдачи α2 в зависимости от температуры поверхности теплоизолированного участка tc2 и температуры окружающей среды tв при горизонтальном расположении в пространстве поверхности плоского источника теплоты.
На фиг. 4 показан пример конкретной реализации способа определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции на поверхности плоского источника теплоты (на примере конфорки электрической плитки).
На фиг. 5 показано тепловое изображение (термограмма) поверхности плоского источника теплоты и поверхности теплоизолированного участка при стационарном тепловом режиме (на примере конфорки электрической плитки).
На поверхности плоского источника теплоты 1 локально расположен слой жидкой тепловой изоляции 2 толщиной δиз (фиг. 1). Температура поверхности плоского источника теплоты 1 равна tc1, температура поверхности теплоизолированного участка - tc2 и температура окружающей среды - tв. Тепловой режим поверхности плоского источника теплоты 1 и поверхности теплоизолированного участка 2 стационарный.
Устройство для реализации предложенного способа работает следующим образом (фиг. 1).
При стационарном тепловом режиме производят отдельно измерения температуры поверхности плоского источника теплоты 1 tc1, температуры поверхности теплоизолированного участка 2 tc2 и температуры окружающей среды tв.
Коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции 2 в зависимости от расположения в пространстве поверхности плоского источника теплоты 1 вычисляют по специальной расчетной формуле:
- при вертикальном расположении в пространстве поверхности плоского источника теплоты 1:
- при горизонтальном расположении в пространстве плоского источника теплоты 1 с теплоотдающей поверхностью, обращенной вверх:
- при горизонтальном расположении в пространстве плоского источника теплоты 1 с теплоотдающей поверхностью, обращенной вниз:
где α1 и α2 - коэффициенты теплоотдачи между поверхностью теплоизолированного участка 2 и окружающей средой соответственно при вертикальном и горизонтальном расположениях плоского источника теплоты 1 (соответственно фиг. 2 и фиг. 3); δиз - толщина слоя жидкой тепловой изоляции 2; tc1 - температура поверхности плоского источника теплоты 1; tc2 - температура поверхности теплоизолированного участка 2; tв - температура окружающей среды.
Достоинствами предложенного способа являются техническая простота проведения теплофизических измерений и математическая простота вычисления коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции на поверхности плоского источника теплоты. Высокая точность результатов расчета достигается за счет применения формул, выведенных из классических уравнений теплопроводности для плоской стенки при стационарном тепловом режиме и конвективного теплообмена, а также графиков, полученных с помощью теории подобия тепловых процессов.
Пример конкретной реализации способа (фиг. 4)
Определим коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции на примере теплоизоляционной краски Броня 2, нанесенной на половину поверхности конфорки электрической плитки 1, с толщиной слоя жидкой тепловой изоляции δиз=2,0⋅10-3 м. Средние значения температуры поверхности конфорки электрической плитки 1 и поверхности теплоизолированного участка 2 по данным тепловизора DALI-700E (фиг. 5) соответственно составили tc1=210,9°C и tc2=133,3°C. Температура окружающей среды по результатам измерений равна tв=22,4°C.
Тогда коэффициент теплоотдачи вертикально расположенной конфорки электрической плитки 1, согласно фиг. 2, равен α1=8,1 Вт/(м2⋅К).
Коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции Броня 2 по формуле (1) составил:
Относительная погрешность измерительной системы равна ±8%.
Claims (8)
- Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции на поверхности плоского источника теплоты, включающий нагрев и измерение температуры поверхности плоского источника теплоты, определение коэффициента теплопроводности жидкого теплоизоляционного покрытия известной толщины, отличающийся тем, что слой жидкой тепловой изоляции наносят на поверхность плоского источника теплоты локально, измеряют температуру поверхности теплоизолированного участка и температуру окружающей среды, коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции в зависимости от расположения в пространстве поверхности плоского источника теплоты вычисляют по формуле:
- - при вертикальном расположении в пространстве поверхности плоского источника теплоты:
- - при горизонтальном расположении в пространстве плоского источника теплоты с теплоотдающей поверхностью, обращенной вверх:
- - при горизонтальном расположении в пространстве плоского источника теплоты с теплоотдающей поверхностью, обращенной вниз:
- где α1 и α2 - коэффициенты теплоотдачи между поверхностью теплоизолированного участка и окружающей средой соответственно при вертикальном и горизонтальном расположениях плоского источника теплоты, определяемые по специальным графикам; δиз - толщина слоя жидкой тепловой изоляции; tс1 - температура поверхности плоского источника теплоты; tс2 - температура поверхности теплоизолированного участка; tв - температура окружающей среды.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015147077A RU2610348C1 (ru) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции на поверхности плоского источника теплоты |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015147077A RU2610348C1 (ru) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции на поверхности плоского источника теплоты |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2610348C1 true RU2610348C1 (ru) | 2017-02-09 |
Family
ID=58457874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015147077A RU2610348C1 (ru) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции на поверхности плоского источника теплоты |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2610348C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000137012A (ja) * | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | コーティング層熱抵抗測定法 |
RU2426106C1 (ru) * | 2009-12-31 | 2011-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М.Громова" | Способ определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий и устройство для его осуществления |
RU2478936C1 (ru) * | 2011-11-07 | 2013-04-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КазГАСУ | Способ определения коэффициента теплопроводности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий |
RU2490619C1 (ru) * | 2012-01-10 | 2013-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КГАСУ) | Способ определения коэффициента эффективности сверхтонких теплоизоляционных покрытий |
-
2015
- 2015-11-02 RU RU2015147077A patent/RU2610348C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000137012A (ja) * | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | コーティング層熱抵抗測定法 |
RU2426106C1 (ru) * | 2009-12-31 | 2011-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М.Громова" | Способ определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий и устройство для его осуществления |
RU2478936C1 (ru) * | 2011-11-07 | 2013-04-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КазГАСУ | Способ определения коэффициента теплопроводности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий |
RU2490619C1 (ru) * | 2012-01-10 | 2013-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КГАСУ) | Способ определения коэффициента эффективности сверхтонких теплоизоляционных покрытий |
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. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
He et al. | Volume or inside heating thermography using electromagnetic excitation for advanced composite materials | |
Kobari et al. | Development of guarded hot plate apparatus utilizing Peltier module for precise thermal conductivity measurement of insulation materials | |
RU2478936C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий | |
RU2426106C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий и устройство для его осуществления | |
Lu et al. | Inverse estimation of the inner wall temperature fluctuations in a pipe elbow | |
Tang et al. | Theoretical and experimental study on thermal barrier coating (TBC) uneven thickness detection using pulsed infrared thermography technology | |
Chaffar et al. | Thermal characterization of homogeneous walls using inverse method | |
Zhang et al. | A numerical study on the influence of insulating layer of the hot disk sensor on the thermal conductivity measuring accuracy | |
Liu et al. | Inverse radiation problem of sources and emissivities in one-dimensional semitransparent media | |
Su | Geometry estimation of the furnace inner wall by an inverse approach | |
Lewandowski et al. | Possibility of thermal imaging use in studies of natural convection heat transfer on the example of an isothermal vertical plate | |
Chudzik | Measurement of thermal parameters of a heat insulating material using infrared thermography | |
Evangelisti et al. | Comparison between heat-flow meter and Air-Surface Temperature Ratio techniques for assembled panels thermal characterization | |
Parikh et al. | A comprehensive experimental and numerical estimation of thermal contact conductance | |
Abreu et al. | Thermography detection of contact failures in double layered materials using the reciprocity functional approach | |
RU2646437C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции при нестационарном тепловом режиме | |
Malheiros et al. | Estimation of thermal properties using only one surface by means of infrared thermography | |
Zhang et al. | Determination of temperature dependent thermophysical properties using an inverse method and an infrared line camera | |
Ma et al. | Convective mass transfer from a horizontal rotating large-diameter cylinder | |
RU2568983C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в лабораторных условиях | |
RU2610348C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции на поверхности плоского источника теплоты | |
Chudzik | Applying infrared measurements in a measuring system for determining thermal parameters of thermal insulation materials | |
Piasecka et al. | Comparison of two methods for contactless surface temperature measurement | |
Ma et al. | Experimental investigation on the steady, external laminar mixed convection heat transfer characteristics around a large diameter horizontal rotating cylinder | |
RU2602595C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в натурных условиях |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171103 |