ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ
Министерство образования Российской Федерации
Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К выполнению лабораторных работ
По строительной физике
Якутск 2000
Утверждено
методическим советом университета
Составители:
Данилов Д.Н., доцент ЯГУ, к.т.н.
Алексеев И.Д., ассистент ЯГУ
Цветков В.Н., доцент ЛИСИ, к.т.н.
Рассмотрены вопросы исследования характеристик микроклимата помещения. Приведены краткие сведения из теории, описания устройств приборов, указания по работе с приборами, а также контрольные вопросы для самостоятельной работы.
Указания предназначены для студентов специальности 290300 - “Про-мышленное и гражданское строительство”.
ã Якутский государственный
университет, 2000
Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ
ТЕПЛА ЧЕРЕЗ ОГРАЖДЕНИЕ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Закрепление теоретических знаний об основных закономерностях теплопередачи в стационарных условиях.
2. Ознакомление с приборами, предназначенными для измерения тепловых потоков через ограждающие конструкции, температур и освоение методики измерения.
3. Определение плотности теплового потока, проходящего через наружное ограждение.
4. Определение сопротивления теплопередаче на основе произведенных измерений.
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
|
|
|
В случаях, когда теплозащитные качества ограждения значительно отличаются от рассчитанных, тепловой режим помещения может быть нарушен. При наличии разности температур воздуха с одной и с другой стороны ограждения через него будет проходить тепловой поток в направлении понижения температуры.
Перенос тепла от среды с более высокой температурой к другой через разделяющее их ограждение называется теплопередачей.
Общее количество тепла, проходящего через ограждение при стационарных условиях теплопередачи, обратно пропорционально общему сопротивлению теплопередаче и прямо пропорционально разности температур воздуха по обе стороны ограждения, площади ограждения и времени, в течение которого происходит теплопередача, и определяется по формуле:
Q = (tв - tн) F Z /Rо, (1)
где Q - количество тепла, проходящего через ограждение, Дж;
tв - температура воздуха в помещении, °C;
tн - температура наружного воздуха, °С;
Ro- сопротивление теплопередаче ограждения, м2 °С / Вт;
F - площадь ограждения, м2;
Z - время, с.
Если отнести количество тепла Q, проходящего через ограждение,
к единице площади и времени, то получим величину плотности теплового потока q, Вт/м2 .
|
|
|
q = (tв - tн ) / Ro . (2)
Зная плотность теплового потока и температуры наружного воздуха и
в помещении, можно определить сопротивление теплопередаче ограждения.
ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ
Для выполнения работы необходимы приборы: измеритель малых тепловых потоков - тепломер, комплект датчиков температуры с измерительным прибором, график зависимости температуры от сопротивления.
Терморезисторы для измерения температур воздуха размещаются на расстоянии 10 см от внутренней и наружной поверхностей ограждения.
В основу работы тепломера положен принцип дополнительной стенки с незначительным по сравнению с исследуемой конструкцией термическим сопротивлением. Если исследуемое ограждение с термическим сопротивлением Rк (рис.1) дополнить еще одним слоем с малым и известным сопротивлением Rт (Rт << Rк), то это существенно не повлияет на тепловой поток через ограждение.
Тепломер представляет собой собранный из нескольких элементов диск, где между тремя слоями резины (рис.2) размещены спаи не- скольких сотен термопар, соединенных последовательно в батарею. Это усиливает электрический сигнал, вызванный разностью температур Dt, в сотни раз и позволяет сделать дополнительный слой с весьма малым термическим сопротивлением Rт.
|
|
|
Исследование термопар основано на известном явлении, называемом термо-э.д.с. Если в замкнутой цепи, состоящей из двух различных проводников (в качестве термопар обычно используются медь-константан, хромель-копель) точки спая имеют различную температуру, то в цепи появится электродвижущая сила, величину которой можно измерить милливольтметром или потенциометром. Измеряемая э.д.с. батареи термопар
e = dn ( t1 - t2), (3)
где d - термо-э.д.с., развиваемая данной парой проводников при разности температур на ее спаях в 1°С;
n - число термопар в батарее;
t1, t2 - температуры в слоях тепломера (рис.2), °С.
Терморезисторы очень чувствительны к изменениям температуры. Это позволяет их использовать для измерений температуры. Предварительно производится градуировка терморезисторов, т.е. определяются зависимости сопротивления датчиков от температуры R = f (t). Градуировочные кривые для терморезисторов , используемых при выполнении лабораторной работы, прилагаются.
Сопротивление терморезисторов и термо-э.д.с. батареи термопар, размещенной в тепломере, измеряются универсальным измерительным прибором Р4833, выполняющим функции моста постоянного тока и потенциометра.
|
|
|
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Подготовка прибора к работе
При работе с прибором Р4833 необходимо учитывать, что максимальное усилие переключения клавишей кнопочных переключателей должно быть не более 21,5 N.
1.1.Перед началом работы отжать кнопки “МО-2”, “МО-4”, “П”, “ПmV”, “Л”, “DRл”, “ZRл”, “ÑÑ“ и “Ñ“, остальные кнопки и другие органы управления - в любом положении.
1.2.Перед началом работы корректором установить стрелку гальванометра на нуль.
1.3. Все измерения производить при нажатой кнопке “ Z“, а контроль рабочего тока потенциометра - при нажатой кнопке “D1“ или “D2” (первого или второго контура соответственно).
Измерение Э.Д.С. и напряжения
2.1. Нажать кнопку “П”.
2.2. Нажать кнопки “Г”, “БП”, “НЭ” при использовании встроенных гальванометра, батареи потенциометра, нормального элемента соответственно.
2.3. Нажать кнопку “D1”.
2.4 Произвести установку (контроль) рабочего тока первого контура потенциометра, для чего установить стрелку гальванометра на нуль вращением ручек рабочий ток “1Ñ“ и “1ÑÑ“, вначале при нажатой кнопке “Ñ“, а затем при нажатой кнопке “ÑÑ“.
2.5. Нажать кнопку “D2”.
2.6. Произвести установку (контроль) рабочего тока второго контура потенциометра, для чего установить стрелку гальванометра на нуль вращением ручек рабочий ток “2Ñ“ и “2ÑÑ“ вначале при нажатой кнопке “Ñ“, а затем при нажатой кнопке “ÑÑ“.
2.7. Подключить объект измерения к зажимам “- Х”, “mV”, соблюдая полярность.
2.8. Произвести измерение, для чего:
- нажать кнопку “Z“;
- установить стрелку гальванометра на нуль вращением ручек декадных переключателей “´10W(mV)”, “´1W(mV)”, “´0,1W(mV)”, “´0,01W(mV)” вначале при нажатой кнопке “Ñ“, а затем при нажатой кнопке “ÑÑ“.
Значение измеренного термо-э.д.с. e в милливольтах будет равно сумме показаний дакад.
2.9. Установить кнопки на приборе в соответствии с п.1.1.
Примечание: для уменьшения дрейфа рабочего тока рекомендуется производить измерения (пп. 2.3.-2.8.) через 5-10 мин. после включения прибора (пп. 2.1.-2.2.) и не выключать прибор при непродолжительных перерывах в работе (30-60 мин.)
Измерение сопротивлений
3.1. Нажать кнопки “Г”, “БМ” при использовании встроенного гальванометра и батареи моста.
3.2. Нажать кнопки “МО-2” и “z“.
3.3. Установить выбранный множитель N на переключателе плеч отношения “´N”.
3.4. Подключить измеряемое сопротивление к зажимам “П1”, “П2”.
3.5. Установить стрелку гальванометра на нуль вращением ручек декадных переключателей вначале при нажатой кнопке “Ñ“, а затем при нажатой кнопке “ÑÑ“. Снять показания.
3.6. Установить кнопки на приборе в соответствии с п.1.1.
Определение плотности теплового потока
При стационарном режиме теплопередачи плотность теплового потока через ограждение и тепломер будет постоянна.
q = ( t1 - t2)/Rт = (tв - tн)/(Rо + Rт) , (4)
где Rт - термическое сопротивление тепломера, м2 °С/Вт.
Из формул (3) и (4) следует, что
qт = e/Rт dn = Со e. (5)
Коэффициент пропорциональности Со=1/Rт dn называется постоянной тепломера, значение которой указывается заводом-изготовителем в его паспорте. Постоянная тепломера, используемого для лабораторных исследований Со=2.90 Вт/мВ.
Тепломер, хотя и имеет сравнительно малое термическое сопротивление (Rт=0.026 м2 °С/Вт), но вносит определенную погрешность в результаты исследований. Фактический тепловой поток следует вычислить по формуле
q = qт / (1- qтRт/(tв - tн), (6)
где qт - плотность теплового потока, регистрируемая тепломером, Вт/м2.
Определение сопротивления теплопередаче ограждения
Произведение измеренной по п. 2.8. величины термо-э.д.с. на постоянную тепломера (5) дает значение теплового потока, регистрируемого тепломером. Фактическая величина плотности теплового потока определяется по формуле (6).
Температуры внутреннего (tв) и наружного (tн) воздуха устанавливаются по графику R=f(t) по измеренным с помощью прибора Р4833 значениям сопротивлений терморезисторов.
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции в натурных условиях определяется по формуле (2).
Для того, чтобы сделать заключение о соответствии теплозащитных качеств наружной стены требованиям норм проектирования следует определить требуемые сопротивления теплопередаче и сравнить с экспериментальным значением Rо. Сравнение целесообразно провести в два этапа.
I этап:
- вычислить величину требуемого сопротивления теплопередаче по формуле (1) норм проектирования [2];
- сравнить экспериментальное значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции с требуемым;
- сделать заключение.
II этап:
- определить требуемое сопротивление теплопередаче ограждения исходя из санитарно-гигиенических и энергосберегающих условий по нормам проектирования [2] с учетом “Изменений №3 СНиП II- 3- 79** ”Строительная теплотехника”;
- сравнить экспериментальное значение R0 с требуемым;
- сделать заключение.
По первому этапу сравнение делается с целью проверки соответствия величины сопротивления теплопередаче стены проектным.
 |
Сравнение по второму этапу проводится для проверки соответствия теплозащитных качеств ограждения требованиям нормативных требований в современных условиях. При реконструкции или капитальном ремонте здания сопротивление теплопередаче конструкции стены должно быть приведено в соответствие с требованиями, изложенными в “Изменениях №3 СНиП II-3-79** “Строительная теплотехника”.
Рис. 1 Рис. 2. Устройство тепломера
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ
К ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
1. При каком режиме теплопередачи следует проводить исследования?
2. Какие величины нужно установить путем измерений для экспериментального определения сопротивления теплопередаче ограждения?
3. Какие параметры определяются с помощью терморезистора? Какое свойство терморезистора при этом используется?
4. Устройство тепломера.
5. С какими величинами сравнивается экспериментальное значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции?
ЛИТЕРАТУРА
1. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М.: Стройиздат,1985.
2. СниП II-3 79** “Строительная теплотехника” М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.
3. Объедков В. А. и др. Лабораторный практикум по строительной физике. М.: “Высшая школа”, 1979.
4. Руководство к выполнению лабораторных работ “Исследование процесса передачи тепла через ограждение”. Ленинградский инженерно-строительный институт, 1970.
Лабораторная работа № 2
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 202; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!