4.4. Обработка результатов измерений

1. Вычисление температуры зонда t по его сопротивлению R по формуле

Эта формула справедлива для использования терморезистора в области комнатных температур, причем R₀ = 220000 Ом, γ = 0,056 (температурный коэффициент сопротивления)

2. По результатам измерений построить график зависимости lnτ = f (t °C), примерный вид которой приводится на рисунке 4.4.

lnτ

t °C

Рис. 4.4. Зависимость температуры зонда от времени (среда …)

3. На графически усредненной прямой выбрать участок, наиболее близкий к прямолинейному. Определить моменты времени τ_1и τ₂, соответствующие крайним точкам выбранного участка. Условия эксперимента τ = 24-40 минут, заданы так, что практически все точки лежат на одной прямой.

4. Вычислить коэффициент теплопроводности по формуле:

Полученной на основе формулы (4.4), где k - постоянная прибора, определяемая с помощью образца с известным коэффициентом теплопроводности. Для данного прибора . Значение k находится студентами в опыте с кварцевым песком. Значение λ для песка можно взять в таблице 1. Приложения.

Контрольные вопросы

1. Объясните физический смысл коэффициентов теплопроводности λ и температуропроводности а. Запишите размерности λ и а.

2. Приведите границы для интервала значений коэффициентов теплопроводности основных строительных материалов (см. Приложения, табл. 1).

3. Объясните суть методов измерения коэффициентов теплопроводности при стационарном тепловом процессе?

4. В чем заключается математическое обоснование теплопроводности при стационарном тепловом процессе?

5. В чем заключается физический смысл величин иаΔt?

6. Объясните суть методов измерения коэффициентов теплопроводности при нестационарном тепловом процессе?

7. Как перепроверить правильность значения постоянной прибора k?

Литература

1. СНиП РФ 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»; СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

2. Федорчук Н.М., Грызлов В.С. Избранные главы физики в строительном деле: Учеб. пособие. – Череповец, 1994.

3. Лаборатория строительной физики: Метод. указания к лабораторной работе 121. – Л: ЛИСИ,1981.

Работа 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ

ПОМЕЩЕНИЯ

Цель работы:ознакомление с методами исследования теплового поля помещения, а также с факторами, определяющими его параметры.

Оборудование:передвижная лабораторная установка.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ [1]

Температурным полем называется совокупность значений температуры во всех точках изучаемого пространства для каждого момента времени . Если значение температуры зависит только от координатx, y, z и не зависит от времени, то такое поле называется стационарным, для которого.

На формирование температурного поля в помещении влияют как постоянные, так и временные факторы. К постоянным факторам относятся такие, как расположение отопительных и вентиляционных приборов, теплозащитные свойства и воздухопроницаемость ограждений (особенно перекрытий), расположение световых и дверных проемов в помещении по этажам. К временным факторам следует отнести температуру наружного воздуха, направление и силу ветра и др.

И

Рис. 5.1. Примерное распределение давления воздуха в помещении

звестно, что плотность воздуха при постоянном давлении обратно пропорциональна его абсолютной температуре. Это приводит к тому, что теплый воздух в помещении поднимается вверх, а холодный опускается вниз, т.е. возникает конвекция (особенно около отопительных приборов). Наружный воздух обычно имеет более низкую температуру, а, следовательно, большую плотность, чем внутри помещения. Это приводит к тому, что давление воздуха на противоположных сторонах наружной стены здания будет различным. Разность давлений, называемая тепловым напором, вызывает проникновение воздуха через поры и неплотности стен. При этом в нижней части стен происходит инфильтрация (проникновение холодного воздуха в помещение); в верхней – эксфильтрация (выход теплого воздуха наружу) (рис 5.1).

В результате этого в помещении создается дополнительное вытеснение теплого воздуха вверх под потолок. Как правило, на некоторой высоте здания разность давления наружного и внутреннего воздуха будет равна нулю. Эта высота называется нейтральной зоной, положение которой зависит от воздухопроницаемости материала верхнего и нижнего перекрытий.

Вытеснение более теплого воздуха под потолок приводит к увеличению тепловых потерь. Для устранения этого негативного явления строительные нормы предусматривают увеличение требуемого сопротивления перекрытий по сравнению с тепловым сопротивлением стен. Ветер создает на наветренной стороне здания избыточное давление, вследствие чего возникает инфильтрация холодного воздуха, в то время как на подветренной стороне наблюдается некоторое разряжение, вызывающее эксфильтрацию. В результате помимо дополнительных тепловых потерь, вызванных ветром, в помещении происходит смещение теплого воздуха в сторону ветра.

Таким образом, многообразие и непрерывная изменчивость факторов, влияющих на формирование температурного поля в помещении, не допускают его аналитического описания. В связи с этим возникает необходимость экспериментальных исследований распределения температуры в помещении с целью выявления и последующего устранения возможных его недостатков.

Помещение считается комфортным, если модуль градиента температуры не превышает в нем 2К/м. Нормативные требования к микроклимату помещения даны в Приложении (табл. 6).

В данной работе предполагается, что при незначительном времени проведения эксперимента по изучению температурного поля в помещении временными факторами его формирования можно пренебречь и считать поле стационарным.

2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Л

I

II

III

IV

V

VI

4

3

2

1

абораторная установка смонтирована на подвижном столике 1 (рис. 5.2), на крышке которого установлена вертикальная штанга 4 и мост сопротивлений 2.