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”.

 Якутский государственный

университет, 2000

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ

ТЕПЛА ЧЕРЕЗ ОГРАЖДЕНИЕ

1. 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.

2. 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 = (t_в - t_н ) F ­ Z /R_о, (1)

где Q- количество тепла, проходящего через ограждение, Дж;

t_в- температура воздуха в помещении,°C;

t_н- температура наружного воздуха,°С;

R_o- 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 величинуплотности теплового потока q, Вт/м².

q = (t_в - t_н ) / R_o. (2)

Зная плотность теплового потока и температуры наружного воздуха и в помещении, можно определить сопротивление теплопередаче ограждения.

3. Оборудование и приборы

Для выполнения работы необходимы приборы: измеритель малых тепловых потоков - тепломер, комплект датчиков температуры с измерительным прибором, график зависимости температуры от сопротивления.

Терморезисторыдля измерения температур воздуха размещаются на расстоянии 10 см от внутренней и наружной поверхностей ограждения.

В основу работы тепломераположен принцип дополнительной стенки с незначительным по сравнению с исследуемой конструкцией термическим сопротивлением. Если исследуемое ограждение с термическим сопротивлениемR_к(рис.1) дополнить еще одним слоем с малым и известным сопротивлениемR_т (R_т R_к), 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 t, в сотни раз и позволяет сделать дополнительный слой с весьма малым термическим сопротивлениемR_т.

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

 = dn (₁ - ₂), (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;

₁,₂ - 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.