RU2640124C2 - Способ теплового контроля сопротивления теплопередачи многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи - Google Patents

Способ теплового контроля сопротивления теплопередачи многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи Download PDF

Info

Publication number
RU2640124C2
RU2640124C2 RU2016113988A RU2016113988A RU2640124C2 RU 2640124 C2 RU2640124 C2 RU 2640124C2 RU 2016113988 A RU2016113988 A RU 2016113988A RU 2016113988 A RU2016113988 A RU 2016113988A RU 2640124 C2 RU2640124 C2 RU 2640124C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
values
heat flux
heat
multilayer structure
Prior art date
Application number
RU2016113988A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016113988A (ru
Inventor
Марк Алексеевич Щеглов
Олег Николаевич Будадин
Олег Игоревич Ерофеев
Софья Олеговна Козельская
Original Assignee
Общества с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "СИРИУС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общества с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "СИРИУС" filed Critical Общества с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "СИРИУС"
Priority to RU2016113988A priority Critical patent/RU2640124C2/ru
Publication of RU2016113988A publication Critical patent/RU2016113988A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2640124C2 publication Critical patent/RU2640124C2/ru

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
    • 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
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws

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 области измерительной техники, в частности к тепловому неразрушающему контролю объектов, и может быть использовано для технической диагностики качества неоднородных конструкций, например зданий и сооружений, по сопротивлению теплопроводности в условиях нестационарных внешних воздействий. Способ включает измерение температуры на наружной и внутренней поверхностях многослойной конструкции и теплового потока на внутренней ее стороне, накопление по каждому измерению значений температуры на противоположных сторонах многослойной конструкции и значения теплового потока на внутренней и наружной сторонах. В процессе накопления значений температуры и теплового потока измеряют за каждый период изменения наибольшее и наименьшее значения температуры и тепловых потоков на внутренней и наружной поверхностях многослойной конструкции, измеряют среднюю величину наибольшего и наименьшего значений температуры и теплового потока за период измерения, измеряют диапазон изменения наибольших и наименьших значений температуры и теплового потока на наружных и внутренних поверхностях многослойной конструкции с вероятностью 0,95. Ограничивают максимальные и минимальные значения измеряемых температуры и тепловых потоков и определяют сопротивление теплопередаче R многослойной конструкции в точке контролируемого участка поверхности исследуемого объекта с координатами Х, Y. Технический результат - повышение достоверности и производительности определения качества исследуемого объекта в нестационарных условиях теплопередачи за счет исключения влияния на результаты внешних мешающих факторов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к области измерительной технике, в частности к тепловому неразрушающему контролю объектов, и может быть использовано для технической диагностики качества неоднородных конструкций, например, зданий и сооружений по сопротивлению теплопроводности в условиях нестационарных внешних воздействий, в т.ч. при больших изменениях параметров внешних условий.
Из уровня техники известны способы теплового неразрушающего контроля неоднородных многослойных объектов, какими в частности, являются здания и сооружения, см. патент РФ №2219534.
Для осуществления известного способа определяют временной интервал, необходимый для получения достоверного результата. В течение этого времени периодически измеряют температуру и плотность теплового потока на наружной и внутренней поверхностях объекта. Задают значение теплопроводности нужного слоя. Используя модель, определяют возможную температуру и плотность для каждого заданного значения теплопроводности. Проводят тепловизионное обследование, измеряют температуры внутренних и наружных поверхностей. Сравнивают теоретические и полученные измерением результаты. Выбирают для дальнейших расчетов значение теплопроводности из числа заданных, которое может обеспечить условия сравнения. Способ позволяет определить локальные сопротивления теплопередаче обследуемых участков и найти более рациональное решение по обеспечению требуемого сопротивления, если оно окажется не соответствующим нормативному.
Однако известный способ используется только при постоянных (стационарных) характеристиках внешних воздействий (температура, скорость ветра, случайный человеческий фактор) и не применим для исследования нестационарных процессов, имеющих место в реальных условиях эксплуатации зданий и сооружений.
В Российской Федерации на практике используется способ определения качества объектов по анализу их сопротивления теплопередаче - см. ГОСТ 26254-84. Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Введен постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 2 августа 1984 года №127, УДК 624.01.001.006.354.
Описанный здесь способ заключается в создании теплового потока через контролируемый объект, одномоментном измерении величины теплового потока (q) и температуры (Тн, Тв) на противоположных сторонах контролируемого объекта и определении качества объекта по его сопротивлению теплопередаче в соответствии с формулой
Figure 00000001
Данный метод контроля прост, нагляден, имеет большую производительность. Однако имеет недостаток, который ограничивает область его применения и значительно снижает точность получаемых результатов.
Он заключается в том, что в соответствии с классическим определением сопротивления теплопередаче, метод применим только при условии стационарного процесса теплопередачи через контролируемый объект. Т.е. только при условии равенства потоков, входящих в объект на одной поверхности qн и выходящих qв из объекта на другой поверхности: qн=qв=q.
На практике эти условия практически никогда не соблюдаются. Например, при контроле строительных конструкций, разница температуры наружного воздуха в ночное и дневное время достигает 10-15 град.С. Это вызывает нестационарные процессы теплопередачи в исследуемых конструкциях и делает метод неприменимым.
Решение этой проблемы предложено в монографии Будадин О.Н. и др., Тепловой неразрушающий контроль изделий, М., Наука, 2002, с. 139-145. Оно заключается в решении обратной задачи нестационарной теплопроводности в многослойной среде. Метод универсален и в настоящее время находит широкое применение на практике. Однако широкое его применение сдерживается рядом недостатков, которые заключаются в следующем:
- имеется существенная нелинейная зависимость точности получаемых результатов от погрешности входных данных - результатов первичных измерений. Это приводит к необходимости обеспечивать малые значения погрешности результатов первичных измерений, что требует применение специальных измерительных приборов, квалифицированных операторов и т.п. Помимо этого, требуется соблюдение специальных климатических условий при проведении измерений.
- наличие ошибки входных данных может привести к случаю, когда обратная задача не сходится, т.е. будет отсутствовать решение.
- решением обратной задачи, как правило, является не само сопротивление теплопередаче, а величина теплопроводности одного из слоев, обычно слоя с наименьшим сопротивлением теплопередаче - теплоизоляционного слоя,
- в результате решения обратной задачи в силу специфических особенностей математического аппарата и физических принципов получаются кроме основного решения (глобального минимума функции «невязки») несколько локальных минимумов (ложных решений). Это приводит к необходимости выбора нужного «истинного» решения на основе других дополнительных входных данных и др.,
- перед применением метода обратной задачи необходимо провести цикл трудоемких исследований корректности, единственности, сходимости и устойчивости решения.
Известен способ теплового контроля сопротивления теплопередаче многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи по патенту №2420730, принятый в качестве прототипа.
Данный способ теплового контроля сопротивления теплопередаче многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи включает следующие операции:
1. Перед тепловизионным обследованием конструкции определяют время тепловой инерции (Δτин) и дискретность разрешения тепловизора, исходя из минимального дефекта,
2. тепловизионное обследование проводят путем измерения температурного поля Т(x, y) поверхности с пространственным периодом Δа, определяемым размерами минимального дефекта конструкции:
Figure 00000002
где Δxдmin, Δxдmax - геометрические размеры минимального дефекта контролируемой конструкции,
1.3. измеряют значения температуры Tн(ti), Tв(ti) на противоположных сторонах конструкции в области с координатами контура L(x, y) вблизи точки с координатами x0, y0, с временными интервалами τтн и τхв, соответственно, в течение интервалов времени:
а. на наружной поверхности Δτиз нар=(0.... τиз), на внутренней поверхности Δτиз вн=(Δτин .... (Δτин+τиз));
4. измеряют значения теплового потока на внутренней стороне конструкции qв(ti) с временным интервалом τq в последовательно во времени в течение интервала времени Δτиз вн=(Δτин .... (Δτин+τиз));
5. накапливают по каждому измерению значения температуры Tн(ti), Tв(ti) на противоположных сторонах конструкции и значения теплового потока qв(tj),
6. определяют сопротивление теплопередаче R многослойной конструкции в точке контролируемого участка поверхности исследуемого объекта с координатами х0, y0:
Figure 00000003
где N1 = (целое число) от Δτиз вн/τтв,
N2 = (целое число) от τиз/τтн,
N3 = (целое число) от Δτиз вн/τч,
i, j, k - индексы суммирования,
7. определяют термическое сопротивление по всей поверхности исследуемого объекта в произвольных координатах x, y:
R(x, y)=а Т(x, y)+b,
где
а=[R(x01, y01)-R(x02, y02)]/[T(x01, y01)-T(x02, y02)]=R(x01, y01)]
8. Геометрические размеры минимального дефекта контролируемой конструкции Δxдmin, Δyдmin измеряют следующим образом:
- производят послойную препарацию образцов контролируемой конструкции,
- измеряют размеры всех дефектов, содержащихся в образце, выявленных в результате препарации: Δxдi, Δyдi,
- определяют размеры минимального дефекта контролируемой конструкции Δxдmin, Δyдmin, решая систему уравнений:
Figure 00000004
где
δ - вероятность того, что (Δxдi, Δyдi)≥(Δxдmin, Δyдmin)
p(ΔXi) - функция распределения величин Δхдi, Δyдi.
9. Координаты контура на поверхности контролируемого объекта определяют следующим образом:
- измеряют разброс температурного поля по различным участкам исследуемой поверхности по результатам тепловизионного обследования с точностью, определяемой величиной изменения температуры ΔТдеф, обусловленной минимальным дефектом конструкции,
- по результатам проведенных измерений определяют те участки поверхности L(x, y), в области которых выполняется условие:
Figure 00000005
где
L(x, y) - контур области,
(x, y) - координаты контура области,
Тмах - наибольшая температура внутри области L(x, y),
Tmin - наименьшая температура внутри области L(x, y),
ΔТдеф - изменение температуры поверхности, обусловленной минимальным дефектом,
Dуч - размер участка L(x, y) по исследуемой поверхности,
Нконстр - толщина исследуемой конструкции,
Нконстр=Н1+Н2+…+Нn,
n - количество слоев конструкции.
10. Временные интервалы Δτиз нар и Δτиз вн проведения измерений температуры и теплового потока в области определенных участков L(x, y) в точке с координатами х0, y0 определяют на основе измерения времени тепловоз инерции (Δτин) исследуемой конструкции, измеряя время прохождения теплового импульса между поверхностями конструкции.
11. Оптимальный интервал последовательного измерения температурь τтн, τтв и теплового потока τq на исследуемой конструкции определяют путей решения уравнения
Figure 00000006
f(T) - плотность распределения длительности во времени информационного сигнала,
τ - временной интервал измерения,
Р - вероятность пропуска информационного сигнала
Т0 - временная разрешающая способность измерительных датчиков,
η - текущая переменная.
12. Температурные поля и тепловой поток измеряют измерителем температуры самопишущим, или электронным измерителем плотности тепловых потоков пятиканальным или тепловым зондом.
13. Координаты x0, y0 определяют путем решения системы уравнений:
Figure 00000007
14. Проводят тепловизионное обследование наружной поверхности исследуемого объекта.
15. Время прохождения теплового импульса между поверхностями конструкции определяют путем расчетов, исходя из теплотехнических характеристик материалов слоев конструкции, по формуле
Figure 00000008
где kn - определяется из решения уравнения
Figure 00000009
,
Fo - критериальное число Фурье;
y - безразмерная координата пластины;
Bi - критерий Био,
n - индекс суммирования.
Определение чисел Bi - критерий Био, Fo - критериальное число Фурье описано подробно в специальной литературе по теплопроводности, например, Лыков А.В. Теория теплопроводности // А.В. Лыков - М.: Высш школа, 1967. - 599 с.
Изобретение по патенту 2420730 обладает недостатками, затрудняющими его использование на практике:
1. Способ, принятый в качестве прототипа, может быть использован для определения термического сопротивления только в том случае, когда тепловой поток на одной из сторон контролируемой многослойной конструкции постоянный. На практике такие ситуации встречаются, но достаточно редко и нельзя априори определить: будет поток меняться или не будет? Поэтому погрешность определения термического сопротивления по способу, принятому в качестве прототипа, во-первых, является величиной заранее непредсказуемой, а, во-вторых, может достигать больших значений, что не приемлемо на практике.
2. При практическом использовании способа, принятого в качестве прототипа, на результаты изменения температуры и теплового потока влияют мешающие факторы, которые сильно искажают результаты измерений. Например, на короткое время «ушли» облака и припекло Солнце, что сильно в течение небольшого времени нагрело поверхность, на которой осуществляется измерение. Данные показания избыточной температуры и теплового потока являются нехарактерными для температурной истории и вносят большую погрешность в результаты измерений. Было достаточно много случаев влияния человеческого случайного фактора - например, случайный нагрев систем регистрации температуры и теплового потока.
Изобретение направлено на устранение перечисленных недостатков.
Технический результат, достигаемый при его использовании по сравнению с ближайшим аналогом-способом по патенту РФ №2420730, заключается в повышении достоверности и производительности определения качества исследуемого объекта в нестационарных условиях теплопередачи за счет исключения влияния на результаты внешних мешающих факторов.
В том числе, недостаток по п. 1 исключается дополнительным учетом изменения теплового потока на второй поверхности, а недостаток по п. 2 исключается введением в последовательность действий сравнение измеряемых температуры и теплового потока с некоторыми определяемыми пороговыми значениями температуры и теплового потока и исключением измерений тех значений температуры и теплового потока, которые выходят за пределы пороговых значений.
Технический результат достигается за счет того, что в описываемом способе теплового контроля сопротивления теплопередаче многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи по патенту №2420730, в процессе измерения и перед определением сопротивления теплопередаче по измеренным данным выполняют следующее:
- одновременно с измерением значения теплового потока на внутренней стороне конструкции qв(tj) с временным интервалом τqв в последовательно во времени в течение интервала времени Δτиз вн=(Δτив .... (Δτив+τиз)) измеряют значения теплового потока на наружной стороне конструкции qн(tj) с временным интервалом τqн в последовательно во времени в течение интервала времени Δτиз н=(Δτив .... (Δτин+τиз));
- накапливают по каждому измерению значения температуры Tн(ti), Tв(ti) на противоположных сторонах конструкции и значения тепловых потоков qв(tj) и qн(tj).
- в процессе накопления значений (qв(tj), qн(tj), Tн(ti), Tв(ti)) измеряют за каждый период изменения (р=1, 2, … Р) наибольшее и наименьшее значения температуры
Figure 00000010
и тепловых потоков
Figure 00000011
на внутренней и наружной поверхностях контролируемой конструкции,
- измеряют среднюю величину наибольшего и наименьшего значений температуры и теплового потока за период измерения:
Figure 00000012
Figure 00000013
- измеряют диапазон изменения наибольших и наименьших значений температуры и теплового потока на наружных и внутренних поверхностях
контролируемой конструкции с вероятностью 0,95 по формулам:
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
- ограничивают максимальные и минимальные значения измеряемых температуры и тепловых потоков следующим образом:
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000029
- определяют сопротивление теплопередаче R многослойной конструкции в точке контролируемого участка поверхности исследуемого объекта с координатами x0, y0 следующим образом:
Figure 00000030
где N1 = (целое число) от Δτиз вн/τтв
N2 = (целое число) от τиз/ттн,
N3 = (целое число) от Δτиз вн/τqв,
N4 = (целое число) от Δτиз н/xqн,
i, j, k - индексы суммирования,
Сущность изобретения и возможность достижения технического результата будут более понятны из последующего описания со ссылками на позиции чертежей, где:
На фиг. 1 приведена реальная «идеальная» реализация во времени температуры на наружной и внутренней поверхности многослойной конструкции.
На фиг. 2 приведена реализация во времени температуры на наружной поверхности с дополнительным тепловым воздействием.
На фиг. 3 приведена функциональная схема регистрации термограммы для измерения температурного поля Т(x, y).
Здесь x, y - координаты поверхности, на которой регистрируется термограмма.
На фиг. 4 показана схема проведения экспериментальных исследований.
На фиг. 5 приведен состав конструкции, на которой проводились экспериментальные исследования с теплотехническими и геометрическими характеристиками слоев.
На фигурах приняты следующие обозначения:
1 - тепловизионная система,
2 - объект контроля - многослойная конструкция,
3 - поле обзора тепловизионной системы,
4 - мгновенной линейное поле зрения (геометрическая разрешающая способность) тепловизионной системы,
5 - контактные микропроцессорные контактные преобразователи температуры (датчики температуры),
Адеф - размеры минимального дефекта ((геометрическая разрешающая способность),
S - расстояние от тепловизионной системы до объекта контроля 1
Предлагаемый 6 - контактные микропроцессорные контактные преобразователи теплового потока (датчики теплового потока),
7 - электронный блок сбора и обработки информации,
способ работает следующим образом.
Тепловизионная система размещается перед контролируемой поверхностью на расстоянии S, обеспечивающем (фиг. 3):
- во первых - одновременное наблюдение максимальной площади контролируемой поверхности с учетом поля обзора тепловизионной системы,
- во-вторых - достоверную регистрацию минимального по размерам локального участка изменения температуры (возможного дефектного участка) поверхности контролируемой поверхности.
При этих условиях расстояние от тепловизионной системы до контролируемой поверхности определяется следующим образом:
S≥Адеф/(2N tg(γ/2)),
где S - расстояние от тепловизионной системы 6 до фурменной зоны 3,
Адеф - характерный размер участка с локальным изменением температуры (дефектный участок),
N - коэффициент, определяющий достоверность регистрации локального участка (обычно на практике принимают N=3-10),
γ - угол мгновенного линейного поля зрения оптической системы тепловизионного прибора 6 (угловая разрешающая способность. Обычно, на практике, γ=5-10 угл. мин.),
tg - тригонометрическая функция «тангенс».
На исследуемую поверхность контролируемого объекта (2) устанавливают микропроцессорные датчики температуры и теплового потока (поз. 5, 6 фиг. 4), которые измеряют температуру и тепловой поток на наружной и внутренней поверхностях контролируемого объекта с заданной периодичностью и записывают измеренные значения в электронный блок сбора и обработки информации 7.
Температурные поля и тепловой поток измеряют, например, с использованием измерителя самопишущего ИС-203.2 OOO»ТехноАс», г. Коломна, Электронного измерителя плотности тепловых потоков пятиканального ИТП-МГ4.03 «ПОТОК» и зондов, выпускаемых ООО «Стройприбор», г. Челябинск. Все используемые электронные блоки построены на основе стандартных микропроцессорных схем и микропроцессорных сборок с перепрограммируемыми запоминающими устройствами (см. например, Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: учебн. пособие для вузов. - 3-е изд. перераб. и доп. - СПб.: - БХВ-Петербург, 2010.). В качестве тепловизионной системы используются тепловизоры фирмы FLIR, ИРТИС-2000 или аналогичные по техническим характеристикам. В проводимых экспериментах в рамках даннной заявки использовалась тепловизионная система FLIR 1500.
Измерения температуры и теплового потока осуществляется следующим образом.
Одновременно с измерением значения теплового потока на внутренней стороне конструкции qв(tj) с временным интервалом τqв в последовательно во времени в течение интервала времени Δτиз вн=(Δτив .... (Δτив+τиз)) измеряют значения теплового потока на наружной стороне конструкции qн(tj) с временным интервалом τqн в последовательно во времени в течение интервала времени Δτиз н=(Дхив .... (Δτин+τиз));
Накапливают по каждому измерению значения температуры Tн(ti), Tв(ti) на противоположных сторонах конструкции и значения тепловых потоков qв(tj) и qн(tj). Данные операции осуществляются в блоке (7).
В процессе накопления значений (qв(tj), qн(tj), Tн(tj), Tв(ti) измеряют за каждый период изменения (р=1, 2, … Р) наибольшее и наименьшее значения температуры
Figure 00000031
и тепловых потоков
Figure 00000032
на внутренней и наружной поверхностях контролируемой конструкции, Данные операции производятся в блоках (5, 6, 7).
Измеряют среднюю величину наибольшего и наименьшего значений температуры и теплового потока за период измерения:
Figure 00000033
Figure 00000034
. Данные операции осуществляются в блоке (7).
Измеряют диапазон изменения наибольших и наименьших значений температуры и теплового потока на наружных и внутренних поверхностях
Figure 00000035
Figure 00000036
Figure 00000037
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000041
Figure 00000042
- ограничивают максимальные и минимальные значения измеряемых температуры и тепловых потоков следующим образом:
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000046
Figure 00000047
Figure 00000048
Figure 00000049
Figure 00000050
Figure 00000051
Figure 00000052
Данная операция осуществляется в блоке (7).
Определяют сопротивление теплопередаче R многослойной конструкции в точке контролируемого участка поверхности исследуемого объекта с координатами Х0, У о следующим образом:
Figure 00000053
где N1 = (целое число) от Δτиз вн/τтв,
N2 = (целое число) от τиз/τтн,
N3 = (целое число) от Δτиз вн/τqв,
N4 = (целое число) от Δτиз н/τqн,
i, j, k - индексы суммирования,
Данная операция осуществляется в блоке 7.
На фиг. 4 показана схема проведения экспериментальных исследований и состав конструкции (фиг. 5) с теплотехническими и геометрическими характеристиками.
На наружную и внутреннюю поверхность контролируемого изделия 2 устанавливаются датчики температуры и теплового потока 5, 6, которые в течение заданного времени (времени тепловой инерции контролируемого объекта -τин регистрируют с периодом τи, значения температуры Tн(t), Tв(t) на противоположных сторонах конструкции и теплового потока значения теплового потока на внутренней и наружной поверхностях.
Далее осуществляется регистрация температурного поля Т(x, y) с поверхности контролируемого объекта (фиг. 3)
На основе измеренного температурного поля Т(x, y) определяют распределение термического сопротивления R(Х, Y) по все поверхности исследуемого объекта в произвольных координатах (X, Y):
R(X, Y)=а Т(x, y)+b,
где
а=[R(X01, Y01)-R(X02, Y02)]/[T(x01, y01)-Т(x02, у02)]
b=R(X01, Y01)-a T(x01, y01).
Здесь T(x01, y01) Т(х02, y02) - распределение температурного поля в точках поверхности (x01, y01) и (х02, y02) установки датчиков температуры.
R(X01, Y01) и R(X02, Y02) - термическое сопротивление поверхности контролируемого объекта в точках с координатами (Х01, Y01) и (Х02, Y02).
Данная операция осуществляется в блоке 7.
Проведен натурный эксперимент определения сопротивления теплопередаче реальной стены строительной конструкции в реальных климатических условиях (фиг. 5).
В таблице 1 приведены сравнительные характеристики значения сопротивления теплопередаче в реперной зоне, определенные в соответствии с заявляемым способом и ближайшим аналогом и рассчитанные на основании конструкции стены (фиг. 5). Также в таблице 1 приведена погрешность определения сопротивления теплопередаче R в соответствии с настоящим изобретением и ближайшим аналогом по сравнению с величиной, рассчитанной на основании конструкции стены по известной формуле:
Figure 00000054
где i - номер слоя многослойной конструкции,
δ - толщина i-го слоя,
λ - теплопроводность материала i-го слоя,
Р - количество слоев.
Figure 00000055
Отличие определенного сопротивления теплопередаче от истинного, определенного на основании известных теплотехнических и геометрических характеристик слоев строительной конструкции обусловлено наличием случайных шумов и помех, содержащихся в экспериментальных данных. Возможно снижение погрешности (менее 1,4%) за счет применения специальных методов шумоподавления (например, дополнительных методов фильтрации).
Результаты расширенного сравнения эксплуатационных и технических характеристик способов: заявляемого, принятого в качестве прототипа и принятого в качестве аналога приведены в таблице 2.
Figure 00000056
Figure 00000057
Figure 00000058
Подтверждено, что изобретение обеспечивает следующие технические преимущества перед аналогами:
- позволяет оперативно оценить качество контролируемых объектов, регистрировать это для оформления юридических документов (акта приемки-сдачи работ субподрядных организаций и т.д.) и последующего анализа причин несоответствия фактического состояния объектов их нормативным значениям и сокращает время ремонта, например, за счет сокращения сроков оперативного контроля качества ремонта, и повышает качество ремонта за счет повышения ответственности исполнителя работы;
- значительно повышает (до 0,995) достоверность результатов контроля технического состояния строительных объектов (выявления дефектов и энергоэффективность);
- снижает возможность аварий строительных конструкций (нет данных) за счет своевременного выявления дефектов;
- повышает надежность эксплуатации строительных объектов (с последующим выходом на определение остаточного ресурса и рекомендации по повышению надежности эксплуатации);
- обеспечивает прогрессивное развитие бесконтактных способов контроля и автоматизации выявления (диагностики) дефектов в строительных конструкциях.

Claims (35)

1. Способ теплового контроля сопротивления теплопередаче многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи, включающий:
- измерение температуры на наружной и внутренней поверхностях многослойной конструкции и теплового потока на внутренней ее стороне,
- накопление по каждому измерению значений температуры Tн(ti), Tв(ti) на противоположных сторонах многослойной конструкции и значения теплового потока на внутренней стороне qв(tj), и
- определение сопротивления теплопередаче,
отличающийся тем, что
- одновременно с измерением значения теплового потока на внутренней стороне многослойной конструкции qв(tj) с временным интервалом τqв последовательно во времени в течение интервала времени Δτиз вн=Δτив…(Δτив+τиз) измеряют значения теплового потока на наружной ее стороне qн(tj) с временным интервалом τqн последовательно во времени в течение интервала времени Δτиз н=Δτив…(Δτин+τиз);
- дополнительно к накоплению по каждому измерению значений температуры Tн(ti), Tв(ti) на противоположных сторонах многослойной конструкции и значения теплового потока qв(tj) на внутренней ее стороне накапливают значения теплового потока qн(tj) на наружной стороне многослойной конструкции,
- в процессе накопления значений qв(tj), qн(tj), Tн(ti), Tв(ti)) измеряют за каждый период изменения р=1, 2, …Р наибольшее и наименьшее значения температуры
Figure 00000059
и тепловых потоков
Figure 00000060
на внутренней и наружной поверхностях многослойной конструкции
- измеряют среднюю величину наибольшего и наименьшего значений температуры и теплового потока за период измерения:
Figure 00000061
- измеряют диапазон изменения наибольших и наименьших значений температуры и теплового потока на наружных и внутренних поверхностях многослойной конструкции с вероятностью 0,95 по формулам
Figure 00000062
Figure 00000063
Figure 00000064
Figure 00000065
Figure 00000066
Figure 00000067
Figure 00000068
Figure 00000069
- ограничивают максимальные и минимальные значения измеряемых температур и тепловых потоков следующим образом:
Figure 00000070
Figure 00000071
Figure 00000072
Figure 00000073
Figure 00000074
Figure 00000075
Figure 00000076
Figure 00000077
- определяют сопротивление теплопередаче R многослойной конструкции в точке контролируемого участка поверхности исследуемого объекта с координатами Х0, Y0 следующим образом:
Figure 00000078
где N1 = целое число от Δτиз вн/τтв,
N2 = целое число от τиз/τтн,
N3 = целое число от Δτиз вн/τqв,
N4 = целое число от Δτиз н/τqн,
i, j, k - индексы суммирования.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру и тепловой поток измеряют измерителем температуры самопишущим, электронным измерителем плотности тепловых потоков пятиканальным или тепловым зондом.
RU2016113988A 2016-04-12 2016-04-12 Способ теплового контроля сопротивления теплопередачи многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи RU2640124C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113988A RU2640124C2 (ru) 2016-04-12 2016-04-12 Способ теплового контроля сопротивления теплопередачи многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113988A RU2640124C2 (ru) 2016-04-12 2016-04-12 Способ теплового контроля сопротивления теплопередачи многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016113988A RU2016113988A (ru) 2017-10-17
RU2640124C2 true RU2640124C2 (ru) 2017-12-26

Family

ID=60120335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016113988A RU2640124C2 (ru) 2016-04-12 2016-04-12 Способ теплового контроля сопротивления теплопередачи многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2640124C2 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112115533B (zh) * 2020-09-02 2024-01-12 国检测试控股集团上海有限公司 非匀质围护结构二维稳态传热热工计算方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6517238B2 (en) * 2001-01-18 2003-02-11 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Thermal imaging measurement of lateral diffusivity and non-invasive material defect detection
RU2262686C1 (ru) * 2004-04-23 2005-10-20 ООО Технологический Институт Энергетических Обследований, Диагностики И Неразрушающего Контроля "ВЕМО" Способ теплового неразрушающего контроля
RU2383008C1 (ru) * 2008-12-19 2010-02-27 Олег Николаевич Будадин Способ теплового неразрушающего контроля теплотехнических характеристик материалов и конструкций
CN201477058U (zh) * 2009-08-26 2010-05-19 上海理工大学 建筑墙体保温性能动态测试装置
RU2420730C2 (ru) * 2009-07-09 2011-06-10 Елена Вячеславовна Абрамова Способ теплового контроля сопротивления теплопередаче многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи
RU2516203C2 (ru) * 2011-12-19 2014-05-20 Елена Вячеславовна Абрамова Способ интеллектуального энергосбережения на основе инструментального многопараметрового мониторингового энергетического аудита и устройство для его осуществления

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6517238B2 (en) * 2001-01-18 2003-02-11 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Thermal imaging measurement of lateral diffusivity and non-invasive material defect detection
RU2262686C1 (ru) * 2004-04-23 2005-10-20 ООО Технологический Институт Энергетических Обследований, Диагностики И Неразрушающего Контроля "ВЕМО" Способ теплового неразрушающего контроля
RU2383008C1 (ru) * 2008-12-19 2010-02-27 Олег Николаевич Будадин Способ теплового неразрушающего контроля теплотехнических характеристик материалов и конструкций
RU2420730C2 (ru) * 2009-07-09 2011-06-10 Елена Вячеславовна Абрамова Способ теплового контроля сопротивления теплопередаче многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи
CN201477058U (zh) * 2009-08-26 2010-05-19 上海理工大学 建筑墙体保温性能动态测试装置
RU2516203C2 (ru) * 2011-12-19 2014-05-20 Елена Вячеславовна Абрамова Способ интеллектуального энергосбережения на основе инструментального многопараметрового мониторингового энергетического аудита и устройство для его осуществления

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016113988A (ru) 2017-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2420730C2 (ru) Способ теплового контроля сопротивления теплопередаче многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи
Nardi et al. Quantification of heat energy losses through the building envelope: A state-of-the-art analysis with critical and comprehensive review on infrared thermography
RU2383008C1 (ru) Способ теплового неразрушающего контроля теплотехнических характеристик материалов и конструкций
Tomita et al. A review of infrared thermography for delamination detection on infrastructures and buildings
Muller et al. Structural health monitoring using lamb wave reflections and total focusing method for image reconstruction
CN106124062A (zh) 一种基于历史数据的红外测温自动补偿方法
Mezghani et al. Evaluation of paint coating thickness variations based on pulsed Infrared thermography laser technique
RU2578260C1 (ru) Способ теплового неразрушающего контроля скрытых дефектов вспененного изолирующего слоя в изделиях с многослойной структурой
Ferreira et al. Uncertainty analysis applied to electrical components diagnosis by infrared thermography
CN109540968A (zh) 一种定量检测设备内部三维缺陷的方法
Lim et al. Continuous fatigue crack length estimation for aluminum 6061-T6 plates with a notch
CN105466495B (zh) 一种同时获取壁内部非均匀温度场及壁厚的测量方法
RU2640124C2 (ru) Способ теплового контроля сопротивления теплопередачи многослойной конструкции в нестационарных условиях теплопередачи
Lewandowski et al. Quantitative study of free convective heat losses from thermodynamic partitions using Thermal Imaging
Zheng et al. Noninvasive Residential Building Envelope R-Value Measurement Method Based on Interfacial Thermal Resistance
US20210293736A1 (en) Suppressing thermally induced voltages for verifying structural integrity of materials
RU2516203C2 (ru) Способ интеллектуального энергосбережения на основе инструментального многопараметрового мониторингового энергетического аудита и устройство для его осуществления
RU2262686C1 (ru) Способ теплового неразрушающего контроля
Ihara et al. New ultrasonic thermometry and its applications to temperature profiling of heated materials
RU2512663C2 (ru) Устройство определения сопротивления теплопередачи многослойной конструкции в реальных условиях эксплуатации
JP2944248B2 (ja) 表層欠陥の検出装置
CN103091259B (zh) 在线检测托卡马克钨第一壁灰尘成分及厚度的太赫兹方法
JP3940335B2 (ja) 欠陥検査方法およびその装置
CN105403323B (zh) 一种基于相位检测的结构内部温度场测量方法
Eason et al. Ultrasonic thickness structural health monitoring photoelastic visualization and measurement accuracy for internal pipe corrosion

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180413