RU2762534C1 - Method for determining heat transfer coefficient of materials and device for its implementation - Google Patents

Method for determining heat transfer coefficient of materials and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2762534C1
RU2762534C1 RU2021114998A RU2021114998A RU2762534C1 RU 2762534 C1 RU2762534 C1 RU 2762534C1 RU 2021114998 A RU2021114998 A RU 2021114998A RU 2021114998 A RU2021114998 A RU 2021114998A RU 2762534 C1 RU2762534 C1 RU 2762534C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
transfer coefficient
sample
heat transfer
insulated
Prior art date
Application number
RU2021114998A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Павлович Бороненко
Бахром Актамович Абдуллаев
Анфиса Сергеевна Даукша
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" ФГБОУ ВО ПГУПС
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" ФГБОУ ВО ПГУПС filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" ФГБОУ ВО ПГУПС
Priority to RU2021114998A priority Critical patent/RU2762534C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2762534C1 publication Critical patent/RU2762534C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K17/00—Measuring quantity of heat
    • G01K17/06—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device
    • G01K17/08—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature
    • G01K17/20—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature across a radiating surface, combined with ascertainment of the heat transmission coefficient
    • 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

Abstract

FIELD: thermal physics.
SUBSTANCE: inventions relate to thermal physics and can be used to measure the value of the heat transfer coefficient of various materials. A method for determining the heat transfer coefficient of materials is proposed, which consists in measuring the surface temperature of the test sample, according to which two graduated samples of the same material as the heat-insulated body are alternately installed in the recess of the heat-insulated body, and the thickness of the first graduated sample coincides with the thickness of the walls and bottom of the heat-insulated body, the thickness of the second graduated sample is two equal to less than the thickness of the first graduated sample; then the samples are exposed to a heat flow, at the same time they are cooled in the climatic chamber with an electric fan, the temperature difference and the power consumption are determined; on the basis of the data, the heat transfer coefficient of the material of the heat-insulated body is calculated, after which a sample from various test materials is placed in a recess of the heat-insulated body, a heat flow is applied to the sample, and at the same time cooling is carried out in a climatic chamber; the temperature difference and power consumption are determined; based on the data, the heat transfer coefficient of the materials of the test sample is calculated. Also proposed is a device for determining the heat transfer coefficient of materials, containing a heat-insulated case, inside which there are an electric heater, thermocouples, a thermostat sensor and an electric fan, while the output of the electric heater is used for connection to an electric meter. The device also contains a climatic chamber, inside of which there is a heat-insulated casing with the same thickness of side walls and bottom, an electric fan and a thermostat are attached to the inner side of the climatic chamber, and a thermally insulated casing in the upper part is made with protrusions to accommodate the test sample.
EFFECT: increasing the accuracy of determining the heat transfer coefficient of materials.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретения относятся к теплофизике и могут быть использованы для измерения величины коэффициента теплопередачи различных материалов.The inventions relate to thermal physics and can be used to measure the value of the heat transfer coefficient of various materials.

Известен способ определения коэффициента теплопередачи (SU 1081504, G01N 25/18, опубл. 13. 09. 82), сущность которого заключается в том, что деталь помещают в расплавленный металл и при температуре кристаллизации продувают охлаждающей средой, фиксируя время продувки, затем вынимают, измеряют толщину образовавшейся корки металла и вычисляют коэффициент теплопередачи.There is a known method for determining the heat transfer coefficient (SU 1081504, G01N 25/18, publ. 13.09.82), the essence of which is that the part is placed in molten metal and at the crystallization temperature is purged with a cooling medium, fixing the purge time, then removed, measure the thickness of the formed metal crust and calculate the heat transfer coefficient.

Недостатком способа является высокая трудоемкость и высокая погрешность определения коэффициента теплопередачи.The disadvantage of this method is the high labor intensity and high error in determining the heat transfer coefficient.

Наиболее близким по технической сущности в качестве прототипа был выбран способ измерения нестационарного теплового потока (SU №958880, G01K 17/08, опубл. 15. 09. 82), заключающийся в измерении величины теплового потока, проходящего через термочувствительный элемент датчика теплового потока, измерении температуры лицевой поверхности термочувствительного элемента и вычислении величины нестационарного теплового потока, в дополнительном измерении температуры обратной поверхности термочувствительного элемента, а величину нестационарного теплового потока определяют по формуле.The closest in technical essence as a prototype was a method for measuring a non-stationary heat flux (SU No. 958880, G01K 17/08, publ. 15.09.82), which consists in measuring the magnitude of the heat flux passing through the thermosensitive element of the heat flux sensor, measuring temperature of the front surface of the thermosensitive element and calculating the value of the non-stationary heat flux, in an additional measurement of the temperature of the reverse surface of the temperature-sensitive element, and the value of the non-stationary heat flux is determined by the formula.

Недостатком способа является то, что при измерении существенно нестационарных тепловых потоков информация от основного термочувствительного элемента и вспомогательных устройств имеет случайную погрешность за счет наличия высокочастотной составляющей в суммарном сигнале.The disadvantage of this method is that when measuring substantially non-stationary heat fluxes, information from the main temperature-sensitive element and auxiliary devices has a random error due to the presence of a high-frequency component in the total signal.

Известно устройство для измерения нестационарного теплового потока, (SU №958880, G01K 17/08, опубл. 15. 09. 1982), содержащее датчик теплового потока с термочувствительным элементом, подключенным через усилитель к входу сумматора и закрепленным на его лицевой поверхности термоэлектрическим преобразователем.A device for measuring non-stationary heat flux is known (SU No. 958880, G01K 17/08, publ. 15.09.1982), containing a heat flux sensor with a thermosensitive element connected through an amplifier to the input of the adder and fixed on its front surface by a thermoelectric converter.

Недостатком данного устройства является низкая точность определения величины теплового потока и коэффициента теплопередачи теплоизолированных ограждений, облицованных материалами с большим коэффициентом теплопроводности.The disadvantage of this device is the low accuracy of determining the magnitude of the heat flux and the heat transfer coefficient of heat-insulated enclosures, lined with materials with a high coefficient of thermal conductivity.

Известно устройство для определения коэффициента теплопередачи теплоизолированной поверхности (RU №2137098, G01K 17/08, опубл. 10. 09. 1999), принятое в качестве прототипа, содержащее теплоизолированный корпус, внутри которого размещены теплоэлектронагреватель, микроэлектровентилятор, чувствительный элемент терморегулятора, при этом выход теплоэлектронагревателя служит для подключения к электросчетчику, а электродвигатель, вентилятор и терморегулятор закреплены на внешней стороне теплоизолированного корпуса.Known device for determining the heat transfer coefficient of a thermally insulated surface (RU No. 2137098, G01K 17/08, publ. 10.09.1999), adopted as a prototype, containing a heat-insulated housing, inside which there is a heat-electric heater, a microelectric fan, a sensitive element of a thermostat, while the output The heat-electric heater is used for connection to the electric meter, and the electric motor, fan and thermostat are fixed on the outside of the thermally insulated case.

Недостатком такого устройства является то, что коэффициент теплопередачи определяется не по всей теплоизолированный поверхности и, кроме того, коэффициент теплопередачи определяется с высокой погрешностью.The disadvantage of such a device is that the heat transfer coefficient is not determined over the entire heat-insulated surface and, in addition, the heat transfer coefficient is determined with a high error.

Технический результат заключатся в увеличении точности определения коэффициента теплопередачи материалов.The technical result consists in increasing the accuracy of determining the heat transfer coefficient of materials.

Технический результат достигается тем, что в способе определения коэффициента теплопередачи материалов, заключающемся в измерении температуры поверхности исследуемого образца, в выемку теплоизолированного корпуса поочередно устанавливают два градуированных образца из того же материала, что и теплоизолированный корпус, причем толщина первого градуированного образца совпадает с толщиной стенок и днища теплоизолированного корпуса, толщина второго градуированного образца в два раза меньше толщины первого градуированного образца, далее воздействуют тепловым потоком на образцы, одновременно электровентилятором проводят охлаждение в климатической камере, определяют разность температур и расход электроэнергии, на основании данных вычисляют коэффициент теплопередачи материала теплоизолированного корпуса, после этого помещают в выемку теплоизолированного корпуса образец из различных исследуемых материалов, воздействуют на образец тепловым потоком, одновременно проводят охлаждение в климатической камере, определяют разность температур и расход электроэнергии, на основании данных вычисляют коэффициент теплопередачи материалов исследуемого образца по формуле:The technical result is achieved by the fact that in the method for determining the heat transfer coefficient of materials, which consists in measuring the surface temperature of the test sample, two graduated samples of the same material as the thermally insulated body are alternately installed in the recess of the heat-insulated body, and the thickness of the first graduated sample coincides with the wall thickness and the bottom of the heat-insulated body, the thickness of the second graduated sample is half the thickness of the first graduated sample, then the heat flux is applied to the samples, at the same time the electric fan is cooled in the climatic chamber, the temperature difference and power consumption are determined, based on the data, the heat transfer coefficient of the heat-insulated body material is calculated, after a sample made of various test materials is placed in a recess of a heat-insulated body, a heat flow is applied to the sample, and at the same time, cooling is carried out in a climatic the chamber, the temperature difference and the power consumption are determined, based on the data, the heat transfer coefficient of the materials of the test sample is calculated according to the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где W - расход электроэнергии за расчетной период измерений, кВт⋅ч;where W is the electricity consumption for the calculated measurement period, kWh;

К0 - средний коэффициент теплопередачи теплоизолированного корпуса без исследуемого образца материала, Вт/м2⋅К;K 0 is the average heat transfer coefficient of a heat-insulated body without a test sample of material, W / m 2 ⋅K;

ΣF=F0+Fи.о - общая средняя площадь теплоизолированного корпуса, м2;ΣF = F 0 + F and.o - the total average area of the insulated body, m 2 ;

F0 - суммарная площадь боковых стен и днища теплоизолированного корпуса, м2;F 0 - the total area of the side walls and bottom of the insulated body, m 2 ;

Fи.о - площадь иследуемого образца, м2; Acting F - isleduemogo sample area, m 2;

Fcp - среднегеометрическое значение площади теплоизолированного корпуса, м2;F cp - geometric mean value of the area of the heat-insulated body, m 2 ;

τ - время расчетного периода, час;τ is the time of the settlement period, hour;

tн - средняя температура в климатической камере, °С;t n - the average temperature in the climatic chamber, ° С;

tвн - средняя температура внутри теплоизолированного корпуса, °С;t vn is the average temperature inside the thermally insulated housing, ° С;

Технический результат достигается тем, что устройство для определения коэффициента теплопередачи материалов, содержащее теплоизолированный корпус, внутри которого размещены электронагреватель, термопары, датчик терморегулятора и электровентилятор, при этом выход электронагревателя служит для подключения к электросчетчику, содержит климатическую камеру, внутри которой размещен теплоизолированной корпус с одинаковой толщиной боковых стен и днища, к внутренней стороне климатической камеры прикреплены электровентилятор и термостат, а теплоизолированный корпус в верхней части выполнен с выступами для размещения исследуемого образца.The technical result is achieved in that a device for determining the heat transfer coefficient of materials, containing a heat-insulated housing, inside which there are an electric heater, thermocouples, a thermostat sensor and an electric fan, while the output of the electric heater is used to connect to an electric the thickness of the side walls and bottom, an electric fan and a thermostat are attached to the inner side of the climatic chamber, and the heat-insulated casing in the upper part is made with protrusions to accommodate the test sample.

На фиг. 1 представлено устройство для определения коэффициента теплопередачи материалов.FIG. 1 shows a device for determining the heat transfer coefficient of materials.

На фиг. 2 представлено устройство для определения коэффициента теплопередачи материалов с градуированным образцом толщиной δ.FIG. 2 shows a device for determining the heat transfer coefficient of materials with a graduated sample of thickness δ.

На фиг. 3 представлено устройство для определения коэффициента теплопередачи материалов с градуированным образцом толщиной 2δ.FIG. 3 shows a device for determining the heat transfer coefficient of materials with a graduated sample with a thickness of 2δ.

На фиг. 4 представлено устройство для определения коэффициента теплопередачи материалов с исследуемым образцом.FIG. 4 shows a device for determining the heat transfer coefficient of materials with a test sample.

Устройство для определения коэффициента теплопередачи материалов содержит климатическую камеру 1, к внутренней стороне которой прикреплен электровентилятор 2, термопары 3, внутри климатической камеры 1 располагается теплоизолированный корпус 4, включающий днище 5, боковые стены 6, в верхней части который выполнен с выступами для размещения исследуемого образца 7, внутри теплоизолированного корпуса 4 размещены электронагреватель 8, выход которого подключен к счетчику электроэнергии 9, и датчик терморегулятора 10, термостат 11 прикреплен к климатической камере 7. Электронагреватель 8, например, электрическая лампа 25 Вт, устанавливается таким образом, чтобы он равномерно нагревал внутреннюю часть теплоизолированного корпуса 4. Выходы термопар 3 могут быть подключены к входу ЭВМ.The device for determining the heat transfer coefficient of materials contains a climatic chamber 1, to the inner side of which an electric fan 2, thermocouples 3 are attached, inside the climatic chamber 1 there is a heat-insulated body 4, including a bottom 5, side walls 6, in the upper part of which is made with protrusions for placing the test sample 7, an electric heater 8 is placed inside the heat-insulated housing 4, the output of which is connected to the electricity meter 9, and the thermostat sensor 10, the thermostat 11 is attached to the climatic chamber 7. The electric heater 8, for example, a 25 W electric lamp, is installed so that it evenly heats the internal part of the heat-insulated housing 4. The outputs of thermocouples 3 can be connected to the input of the computer.

Из полученных измерений получаем систему из двух уравнений для уточненного определения коэффициента теплопередачи материала теплоизолированного корпуса:From the obtained measurements, we obtain a system of two equations for a more accurate determination of the heat transfer coefficient of the material of the heat-insulated body:

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
- коэффициент теплопередачи К0 боковых стен и днища теплоизолированного корпуса, Вт/м2⋅К;
Figure 00000004
- коэффициент теплопередачи для первого градуированного образца толщиной 2δ мм, Вт/м2⋅К;
Figure 00000005
- коэффициент теплопередачи, полученный для второго градуированного образца толщиной δ мм, Вт/м2⋅К; W - расход электроэнергии за расчетной период измерений, кВт⋅ч; τ - время расчетного периода, час; Fcp - среднегеометрическое значение площади теплоизолированного корпуса, м2; tн - средняя температура в климатической камере, °С; tвн - средняя температура внутри теплоизолированного корпуса, °С;
Figure 00000006
λ - коэффициент теплопроводности материала теплоизолированного корпуса и исследуемого образца Вт/м⋅К; К0=Кдн=Кбс - коэффициенты теплопередачи материала теплоизолированного корпуса, Вт/м2⋅К; F0=4Fбс+Fдh - суммарная площадь боковых стен и днища теплоизолированного корпуса; Fи.о - площадь иследуемого образца, м2; α1 =α2 - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2⋅К.where
Figure 00000003
- heat transfer coefficient K 0 of the side walls and bottom of the thermally insulated body, W / m 2 ⋅K;
Figure 00000004
- heat transfer coefficient for the first graduated sample with a thickness of 2δ mm, W / m 2 ⋅K;
Figure 00000005
- heat transfer coefficient obtained for the second graduated sample with a thickness of δ mm, W / m 2 ⋅K; W is the power consumption for the calculated measurement period, kWh; τ is the time of the settlement period, hour; F cp - geometric mean value of the area of the heat-insulated body, m 2 ; t n - the average temperature in the climatic chamber, ° С; t vn is the average temperature inside the thermally insulated housing, ° С;
Figure 00000006
λ is the coefficient of thermal conductivity of the material of the insulated body and the test sample, W / m⋅K; K 0 = K dn = K bs - heat transfer coefficients of the material of the heat-insulated body, W / m 2 ⋅K; F 0 = 4F bs + F dh - the total area of the side walls and bottom of the insulated body; Acting F - isleduemogo sample area, m 2; α 1 = α 2 - heat transfer coefficient, W / m 2 ⋅K.

Средний коэффициент теплопередачи теплоизолированного корпуса Кср рассчитывается по выражению:The average heat transfer coefficient of the heat-insulated body K cf is calculated by the expression:

Figure 00000007
Figure 00000007

где Кбс, Кдн,, Ки.о - коэффициенты теплопередачи соответственно боковых стен, днища теплоизолированного корпуса и иследуемого образца, Вт/м2⋅К;where K bs , K dn ,, K and.o - the heat transfer coefficients, respectively, of the side walls, the bottom of the insulated body and the sample under study, W / m 2 ⋅K;

Fбс, Fдн,, Fи.о - площадь соответственно боковых стен, днища теплоизолированного корпуса и иследуемого образца, м2.F bs , F dn ,, F and.o - the area, respectively, of the side walls, the bottom of the thermally insulated body and the test sample, m 2 .

Так как днище и боковые стены теплоизолированного корпуса изготовлены из одного материала и, считая, что их коэффициенты теплопередачи равны Кдн=К6с=К0, формула (2) приводится к видуSince the bottom and side walls of the thermally insulated body are made of the same material and, assuming that their heat transfer coefficients are equal to K dn = K 6c = K 0 , formula (2) is reduced to the form

Figure 00000008
Figure 00000008

здесь

Figure 00000009
- средний коэффициент теплопередачи теплоизолированного корпуса без исследуемого образца; F0=4Fбс+Fдн - суммарная площадь боковых стен и днища теплоизолированного корпуса.here
Figure 00000009
- the average coefficient of heat transfer of the thermally insulated body without the test sample; F 0 = 4F bs + F days - the total area of the side walls and bottom of the thermally insulated body.

Способ определения коэффициента теплопередачи материалов осуществляют следующим образом.The method for determining the heat transfer coefficient of materials is as follows.

Климатическую камеру 7 подключают к источнику питания. В выемку 7 теплоизолированного корпуса 4 поочередно устанавливают два градуированных образца 12 из того же материала, что и теплоизолированный корпус 4, причем толщина первого градуированного образца 12 совпадает с толщиной стенок 6 и днища 5 теплоизолированного корпуса 4, толщина, второго градуированного образца в два раза меньше, чем толщина первого градуированного образца, затем воздействуют тепловым потоком на образцы электронагревателем 8, одновременно электровентилятором 2 проводят охлаждение в климатической камере 1, определяют разность температур термопарами 3 и расход электроэнергии по счетчику электроэнергии 9, на основании данных вычисляют коэффициент теплопередачи материала теплоизолированного корпуса 4, после этого помещают в выемку 7 теплоизолированного корпуса 4 образец из различных исследуемых материалов 12, воздействуют на образец 12 тепловым потоком, одновременно проводят охлаждение в климатической камере 1, определяют разность температур и расход электроэнергии, на основании данных вычисляют коэффициент теплопередачи материалов исследуемого образца 12. Определение коэффициента теплопередачи К0 теплоизолированного корпуса 4 проводится с помощью двух градуированных образцов разной толщины из одного материала с боковыми стенами 6 и днищем 5, при этом толщина первого градуированного образца равна толщине боковых стен и днища теплоизолированного корпуса 4, а толщина другого градуированного образца уменьшена два раза, при этом коэффициент теплопередачи К0 боковых стен и днища теплоизолированного корпуса 4 определяется по формуле:Climate chamber 7 is connected to a power source. In the recess 7 of the heat-insulated body 4, two graduated samples 12 are alternately installed from the same material as the heat-insulated body 4, and the thickness of the first graduated sample 12 coincides with the thickness of the walls 6 and the bottom 5 of the heat-insulated body 4, the thickness of the second graduated sample is two times less than the thickness of the first graduated sample, then a heat flow is applied to the samples with an electric heater 8, while the electric fan 2 is cooled in the climatic chamber 1, the temperature difference by thermocouples 3 and the power consumption by the electricity meter 9 are determined, based on the data, the heat transfer coefficient of the material of the insulated housing 4 is calculated, after that, a sample from various test materials 12 is placed in the recess 7 of the heat-insulated housing 4, the sample 12 is exposed to a heat flow, at the same time cooling is carried out in the climatic chamber 1, the temperature difference and the power consumption are determined, on Based on the data, the heat transfer coefficient of the materials of the test sample 12 is calculated. The determination of the heat transfer coefficient K 0 of the thermally insulated body 4 is carried out using two graduated samples of different thickness from the same material with side walls 6 and a bottom 5, while the thickness of the first graduated sample is equal to the thickness of the side walls and the bottom of the thermally insulated body 4, and the thickness of another graduated sample is reduced by two times, while the heat transfer coefficient K 0 of the side walls and the bottom of the thermally insulated body 4 is determined by the formula:

Figure 00000010
Figure 00000010

где F0 - суммарная площадь боковых стен и днища теплоизолированного корпуса, м2;where F 0 - the total area of the side walls and bottom of the insulated body, m 2 ;

Fи.о - площадь иследуемого образца, м2; Acting F - isleduemogo sample area, m 2;

Figure 00000011
λ - коэффициент теплопроводности материала теплоизолированного корпуса и исследуемого образца Вт/м⋅К; α1=α2 - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2⋅К.
Figure 00000011
λ is the coefficient of thermal conductivity of the material of the insulated body and the test sample, W / m⋅K; α 1 = α 2 - heat transfer coefficient, W / m 2 ⋅K.

Figure 00000012
- коэффициент теплопередачи для первого градуированного образца толщиной 2δ мм, Вт/м2⋅К;
Figure 00000012
- heat transfer coefficient for the first graduated sample with a thickness of 2δ mm, W / m 2 ⋅K;

Figure 00000013
- коэффициент теплопередачи, полученный для второго градуированного образца толщиной δ мм, Вт/м2⋅К;
Figure 00000013
- heat transfer coefficient obtained for the second graduated sample with a thickness of δ mm, W / m 2 ⋅K;

Расчет коэффициента теплопередачи Ки.о материала исследуемого образца введется через коэффициент теплопередачи К0 боковых стен и днища теплоизолированного корпуса по формуле:The calculation of the heat transfer coefficient K i.o of the material of the test sample is introduced through the heat transfer coefficient K 0 of the side walls and the bottom of the thermally insulated body according to the formula:

Figure 00000014
Figure 00000014

где W - расход электроэнергии за расчетной период измерений, кВт⋅ч;where W is the electricity consumption for the calculated measurement period, kWh;

К0 - средний коэффициент теплопередачи теплоизолированного корпуса без исследуемого образца, Вт/м2⋅К;K 0 - the average heat transfer coefficient of a heat-insulated body without a test sample, W / m 2 ⋅K;

ΣF=F0+Fи.о - общая средняя площадь теплоизолированного корпуса, м2;ΣF = F 0 + F and.o - the total average area of the insulated body, m 2 ;

F0 - суммарная площадь боковых стен и днища теплоизолированного корпуса, м2;F 0 - the total area of the side walls and bottom of the insulated body, m 2 ;

Fи.о - площадь иследуемого образца, м2; Acting F - isleduemogo sample area, m 2;

Fср - среднегеометрическое значение площади теплоизолированного корпуса, м2;F cf - the geometric mean of the area of the insulated body, m 2 ;

τ - время расчетного периода, час;τ is the time of the settlement period, hour;

tн - средняя температура в климатической камере, °С;t n - the average temperature in the climatic chamber, ° С;

tвн - средняя температура внутри теплоизолированного корпуса, °С;t vn is the average temperature inside the thermally insulated housing, ° С;

По сравнению с прототипом данный способ определения коэффициента теплопередачи материалов с помощью данного устройства позволяет повысить точность определения коэффициента теплопередачи материалов, погрешность измерения коэффициента теплопередачи материалов составляет 3%.Compared with the prototype, this method for determining the heat transfer coefficient of materials using this device allows to increase the accuracy of determining the heat transfer coefficient of materials, the error in measuring the heat transfer coefficient of materials is 3%.

Claims (12)

1. Способ определения коэффициента теплопередачи материалов, заключающийся в измерении температуры поверхности исследуемого образца, отличающийся тем, что в выемку теплоизолированного корпуса поочередно устанавливают два градуированных образца из того же материала, что и теплоизолированный корпус, причем толщина первого градуированного образца совпадает с толщиной стенок и днища теплоизолированного корпуса, толщина второго градуированного образца в два равна меньше толщины первого градуированного образца, далее воздействуют тепловым потоком на образцы, одновременно электровентилятором проводят охлаждение в климатической камере, определяют разность температур и расход электроэнергии, на основании данных вычисляют коэффициент теплопередачи материала теплоизолированного корпуса, после этого помещают в выемку теплоизолированного корпуса образец из различных исследуемых материалов, воздействуют на образец тепловым потоком, одновременно проводят охлаждение в климатической камере, определяют разность температур и расход электроэнергии, на основании данных вычисляют коэффициент теплопередачи материалов исследуемого образца по формуле:1. A method for determining the heat transfer coefficient of materials, which consists in measuring the surface temperature of the test sample, characterized in that two graduated samples of the same material as the heat-insulated body are alternately installed in the recess of the heat-insulated body, and the thickness of the first graduated sample coincides with the thickness of the walls and bottom of the heat-insulated case, the thickness of the second graduated sample is two equal to less than the thickness of the first graduated sample, then the heat flux is applied to the samples, at the same time the electric fan is cooled in the climatic chamber, the temperature difference and power consumption are determined, based on the data, the heat transfer coefficient of the heat-insulated case material is calculated, after that a sample of various test materials is placed in a recess of a heat-insulated body, a heat flow is applied to the sample, at the same time, cooling is carried out in a climatic chamber, and the temperature difference and power consumption, based on the data, the heat transfer coefficient of the materials of the test sample is calculated using the formula:
Figure 00000015
Figure 00000015
 где W - расход электроэнергии за расчетной период измерений, кВт⋅ч;where W is the electricity consumption for the calculated measurement period, kWh; К0 - средний коэффициент теплопередачи теплоизолированного корпуса без исследуемого образца материала, Вт/м2⋅К;K 0 is the average heat transfer coefficient of a heat-insulated body without a test sample of material, W / m 2 ⋅K; ΣF=F0+Fи.о - общая средняя площадь теплоизолированного корпуса, м2;ΣF = F 0 + F and.o - the total average area of the insulated body, m 2 ; F0 - суммарная площадь боковых стен и днища теплоизолированного корпуса, м2;F 0 - the total area of the side walls and bottom of the insulated body, m 2 ; Fи.о - площадь иследуемого образца, м2; Acting F - isleduemogo sample area, m 2; Fcp - среднегеометрическое значение площади теплоизолированного корпуса, м2;F cp - geometric mean value of the area of the heat-insulated body, m 2 ; τ - время расчетного периода, час;τ is the time of the settlement period, hour; tн - средняя температура в климатической камере, °С;t n - the average temperature in the climatic chamber, ° С; tвн - средняя температура внутри теплоизолированного корпуса, °С.t vn is the average temperature inside the thermally insulated housing, ° С. 2. Устройство для определения коэффициента теплопередачи материалов, содержащее теплоизолированный корпус, внутри которого размещены электронагреватель, термопары, датчик терморегулятора и электровентилятор, при этом выход электронагревателя служит для подключения к электросчетчику, отличающееся тем, что содержит климатическую камеру, внутри которой размещен теплоизолированный корпус с одинаковой толщиной боковых стен и днища, к внутренней стороне климатической камеры прикреплены электровентилятор и термостат, а теплоизолированный корпус в верхней части выполнен с выступами для размещения исследуемого образца.2. A device for determining the heat transfer coefficient of materials, containing a heat-insulated housing, inside which there are an electric heater, thermocouples, a thermostat sensor and an electric fan, while the output of the electric heater is used to connect to an electric the thickness of the side walls and bottom, an electric fan and a thermostat are attached to the inner side of the climatic chamber, and the heat-insulated casing in the upper part is made with protrusions to accommodate the test sample.
RU2021114998A 2021-05-25 2021-05-25 Method for determining heat transfer coefficient of materials and device for its implementation RU2762534C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114998A RU2762534C1 (en) 2021-05-25 2021-05-25 Method for determining heat transfer coefficient of materials and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114998A RU2762534C1 (en) 2021-05-25 2021-05-25 Method for determining heat transfer coefficient of materials and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2762534C1 true RU2762534C1 (en) 2021-12-21

Family

ID=80039220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021114998A RU2762534C1 (en) 2021-05-25 2021-05-25 Method for determining heat transfer coefficient of materials and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2762534C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU296966A1 (en) * Г. Е. Лондон METHOD FOR DETERMINING THE HEAT TRANSFER COEFFICIENT
SU958880A1 (en) * 1980-10-01 1982-09-15 Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Method and device for measuring non-stationary heat flux
SU1081504A1 (en) * 1982-09-13 1984-03-23 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Heat transfer coefficient determination method
SU1730572A1 (en) * 1990-01-02 1992-04-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта Method for determining average heat transfer coefficient of vehicle body
RU2137098C1 (en) * 1998-02-16 1999-09-10 Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет Gear determining coefficient of heat transfer of heat- insulated surface
RU2319951C1 (en) * 2006-04-27 2008-03-20 Юрий Евгеньевич Бартош Mode of definition of the coefficient of heat transfer of the body of transport isothermal vehicles
RU2598404C2 (en) * 2012-04-11 2016-09-27 Стифтельсен Аркада Method and device for measuring heat flow through objects
WO2018100608A1 (en) * 2016-11-29 2018-06-07 英弘精機株式会社 Thermal conductivity measurement device, thermal conductivity measurement method, and vacuum evaluation device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU296966A1 (en) * Г. Е. Лондон METHOD FOR DETERMINING THE HEAT TRANSFER COEFFICIENT
SU958880A1 (en) * 1980-10-01 1982-09-15 Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Method and device for measuring non-stationary heat flux
SU1081504A1 (en) * 1982-09-13 1984-03-23 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Heat transfer coefficient determination method
SU1730572A1 (en) * 1990-01-02 1992-04-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта Method for determining average heat transfer coefficient of vehicle body
RU2137098C1 (en) * 1998-02-16 1999-09-10 Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет Gear determining coefficient of heat transfer of heat- insulated surface
RU2319951C1 (en) * 2006-04-27 2008-03-20 Юрий Евгеньевич Бартош Mode of definition of the coefficient of heat transfer of the body of transport isothermal vehicles
RU2598404C2 (en) * 2012-04-11 2016-09-27 Стифтельсен Аркада Method and device for measuring heat flow through objects
WO2018100608A1 (en) * 2016-11-29 2018-06-07 英弘精機株式会社 Thermal conductivity measurement device, thermal conductivity measurement method, and vacuum evaluation device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2020300996B2 (en) Apparatus, systems, and methods for non-invasive thermal interrogation
RU2387981C1 (en) Method for complex detection of thermal characteristics of materials
RU2529664C1 (en) Calorimeter of alternating temperature (versions)
RU2099632C1 (en) Method of determination of thickness of mud-and-paraffin deposits in oil line
RU2762534C1 (en) Method for determining heat transfer coefficient of materials and device for its implementation
Jaremkiewicz et al. Measuring transient temperature of the medium in power engineering machines and installations
Žužek et al. Calibration of Air Thermometers in a Climatic Chamber and Liquid Baths
Naruke et al. Standardizing Heat Pulse Probe measurements for thermal property determination using ice and water
Woodfield et al. On estimating thermal diffusivity using analytical inverse solution for unsteady one-dimensional heat conduction
CN102095507B (en) Method for measuring smaller cooling liquid temperature difference in thermal balance of internal combustion engine by jointed thermocouples
RU2610115C1 (en) Device for determining gas temperature in hollow high-temperature elements of gas turbine engines
Longo A steady-state apparatus to measure the thermal conductivity of solids
Bezuidenhout et al. Heat flux determination using surface and backface temperature histories and inverse methods
Al-Hadithi et al. Experimental investigations of heat-flux and temperature predictions by new inverse technique
RU2631007C1 (en) Heat meter based on overhead sensors
Favreau et al. Implementation of a water heat pipe at CETIAT
RU2556290C1 (en) Method of determination of thermophysical properties of solid materials
RU2329492C2 (en) Method of complex determination of thermophysical properties of materials and method for its implementation
RU186025U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THERMAL PROPERTIES OF MATERIALS
Venkateshan et al. Measurements of Temperature
Sapozhnikov et al. Multifunctional Performance of Gradient Heat Flux Sensors
Talaghat et al. Determination of heat transfer parameters by use of finite integral transform and experimental data for regular geometric shapes
JPS5923369B2 (en) Zero-level heat flow meter
Fedorov et al. Heat flux density as the main vector in thermal conductivity problems.
RU2666956C2 (en) AMPULE OF DEFINED TEMPERATURE POINTS OF HIGH RELIABILITY AND METHOD FOR CALIBRATION OF SMALL-SIZE AND MINIATURE PRECISION PLATINUM RESISTANCE TEMPERATURE CONVERTERS WITH METALLIC BODY OF LENGTH OF 250 mm MAXIMUM, WITH THIN FILM AND WIRE SENSITIVE ELEMENTS INTENDED FOR APPLICATION OF HIGH-PRECISION TEMPERATURE MEASUREMENTS IN SMALL OBJECTS