3. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка (рисунок 2.1) представляет собой стол со столешницей 1, на которой размещаются бытовой электрокамин 2, используемый в качестве источника теплового излучения, измеритель плотности тепловых потоков (ИПП-2М) 3, линейка 4, стойки 5 для установки сменных экранов 6, стойка 7 для установки измерительной головки 8 и 13 измерителя плотности тепловых потоков.

Бытовой пылесос 9 применяется для имитации вытяжной вентиляции, воздушного душа или воздушной завесы (установлен под столом стенда).

Стойки 5 для установки сменных защитных экранов 6 обеспечивают их установку и замену.

Измерительная головка 8 или 13 с помощью винтов крепится к вертикальной стойке 7, которая закреплена на плоском основании 10. Вся эта конструкция может вручную перемещаться по столешнице вдоль линейки 4.

Сменные экраны имеют один типоразмер. Металлические экраны выполнены в виде листов металла с направляющими. Экраны с цепями и брезентом выполнены в виде металлических рамок, в которых закреплены стальные цепи или брезент (материал, применяемый для изготовления спецодежды).

Электрокамин 2 и пылесос 9 подключены к сети переменного тока через удлинитель 11. В комплект стенда также входит кронштейн для фиксации шланга 12 пылесоса на одну из стоек 5, служащих для установки сменных экранов.

Рисунок 2.1 Схема лабораторной установки

В работе применяется прибор ИПП-2М (см. рисунок 2.2), который измеряет тепловые потоки, проходящие через одно и многослойные ограждающие конструкции сооружений по ГОСТ 25380-82 «Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции» [6] и температуру.

Рисунок 2.2 – Измеритель плотности теплового потока ИПП-2М

Основные характеристики прибора ИПП-2М:

• диапазон измерения плотности теплового потока, Вт/м²: ±0 – 1999

• диапазон индикации температуры, °С: минус 50 – +200

• время измерения плотности теплового потока, мин: 3,5

• время измерения температуры, мин: 1,5.

4. Требования безопасности при выполнении лабораторной работы

1. К работе допускаются студенты, ознакомившиеся с устройством лабораторного стенда, принципом действия измерительных приборов и мерами безопасности при проведении лабораторной работы.

2. Не рекомендуется включать камин на полную мощность 1 кВт (включены оба нагревателя) без использования теплозащитных экранов.

3. Запрещается прикасаться к электронагревательному элементу электрокамина.

4. Замену экранов производить с использованием средств индивидуальной защиты (рукавицы).

5. После проведения лабораторной работы отключить электропитание стенда.

5. Порядок проведения лабораторной работы

1. Подготовить к исследованию четыре защитных экрана (брезентовый, экран с цепями, черный металлический экран и белый металлический экран).

2. Подключить источник теплового излучения к сети переменного тока.

3. Включить источник теплового излучения (верхний нагревательный элемент) и измеритель теплового потока ИПП-2М. Установить ИПП-2М в положение «плотность потока».

4. Проверить положение головки измерителя теплового потока в штативе (смещена относительно стойки на 100 мм). Произвести замеры плотности теплового потока в пяти точках (300 мм, 400 мм, 500 мм, 600  и 700 мм), перемещая вручную штатив вдоль линейки. В каждой исследуемой точке необходимо выполнять 5 замеров плотности теплового потока для их последующего усреднения (для увеличения точности показаний в одной точке замера). Данные занести в протокол 2.1.

5. Установить экран с брезентом. Подождать 3 – 5 мин, для установления стационарного режима. Замерить плотность теплового потока в исследуемых точках (см. п.4). Занести данные замеров в протокол 2.2.

6. Установить экран с цепями и, после установления стационарного режима, провести замеры плотности теплового потока аналогично п.5. Заполнить протокол 2.3.

7. Установить черный металлический экран и, после установления стационарного режима, провести замеры плотности теплового потока аналогично п.5. Заполнить протокол 2.4.

8. Переключить прибор ИПП-2М в положение «температура». Замерить температуру поверхности экрана в верхней части, для чего датчик измерения температуры плотно прижать к поверхности экрана и удерживать 1,5 мин. Полученные данные занести в протокол 2.8.

9. Установить белый металлический экран и, после установления стационарного режима, провести замеры плотности теплового потока аналогично п.5. Заполнить протокол 2.5.

10. Переключить прибор ИПП-2М в положение «температура». Замерить температуру поверхности экрана в верхней части, для чего датчик измерения температуры плотно прижать к поверхности экрана и удерживать 1,5 мин. Полученные данные занести в протокол 2.8.

11. Разместить над исследуемым белым металлическим экраном широкую щетку пылесоса. Включить пылесос в режим отбора воздуха (имитируя устройство вытяжной вентиляции) и включить его. Спустя 3 – 5 мин (после установления стационарного теплового режима) определить величину плотности теплового потока в исследуемых точках (см. п.5). Заполнить протокол 2.6.

12. Перевести пылесос в режим отбора воздуха (имитируя режим воздушного душирования), при этом поток воздуха должен быть направлении непосредственно на поверхность экрана со стороны источника. Спустя 3 – 5 мин (после установления стационарного теплового режима) определить величину плотности теплового потока в исследуемых точках (см.п.5). Выключить пылесос и заполнить протокол 2.7.

13. По окончании измерений произвести расчет среднего значения плотности теплового потока для всех точек замера (протоколы 2.1 – 2.7).

14. По данным протоколов 2.1 – 2.5 построить на одном графике зависимости среднего значения плотности теплового потока (Вт/м²) от расстояния x (мм) при открытом источнике теплового излучения и с экранами: .

15. По данным протоколов 2.5, 2.6 и 2.7 построить на одном графике зависимости среднего значения плотности теплового потока (Вт/м²) от расстояния x (мм) при имитации работы вентиляции (вытяжной и приточной) и без нее: .

16. Произвести расчет эффективности защитного действия экранов, а также эффективности комбинированной тепловой защиты (при совместной работе защитного экрана и местной вентиляции) по формуле 2.1. в точке, максимально приближенной к источнику (300 мм). Занести полученные результаты расчета в протокол 2.9. По результатам расчета построить гистограмму эффективности экранов и комбинированной защиты.

17. Сделать выводы о проделанной работе.