Прибор для экспресс-измерений коэффициента теплопроводности строительных материалов (ИТ-8)
Описан прибор для измерения теплопроводности твердых материалов неразрушающим способом в производственных условиях ИТ-8. Рассмотрены преимущества дифференциального метода локального теплового воздействия, реализованного в данном приборе. Описано прилад для вимірювання теплопровідності твердих матері...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Дата: | 2004 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2004
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61618 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Прибор для экспресс-измерений коэффициента теплопроводности строительных материалов (ИТ-8) / О.Л. Декуша // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 211-217. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859729928055947264 |
|---|---|
| author | Декуша, О.Л. |
| author_facet | Декуша, О.Л. |
| citation_txt | Прибор для экспресс-измерений коэффициента теплопроводности строительных материалов (ИТ-8) / О.Л. Декуша // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 211-217. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Описан прибор для измерения теплопроводности твердых материалов неразрушающим способом в производственных условиях ИТ-8. Рассмотрены преимущества дифференциального метода локального теплового воздействия, реализованного в данном приборе.
Описано прилад для вимірювання теплопровідності твердих матеріалів неруйнівним способом у виробничих умовах ИТ-8. Розглянуті переваги диференційного методу локального теплового впливу, що реалізований в даному приладі.
The device for measurement of thermal conductivity of firm materials by nondestructive method under industrial conditions ИT-8 is described. Advantages of differential method of the local thermal influence in the device are considered.
|
| first_indexed | 2025-12-01T12:45:24Z |
| format | Article |
| fulltext |
измерение, контроль, атоматизация тепловых процессов
Спектральный диапазон теплового излучения
от 0,3 до 24 мкм. Геометрия полости и диафрагмы
позволила получить интегральную
по
метрологическую аттестацию в
Укрметтестстандарте.
Основные технические
приемников указаны в таблице
Выводы
Разработанные приемники
ния имеют ряд достоинств
шествующими аналогами
измерения, наличие
го элемента, обеспечивающего
дических поверок прибора
как в комплекте со стандартным
Полостной приемник теплового излучения//
Пром. Теплотехника.– 2002.– Т. 24.– № 4.– С.
89-92.
4. Геращенко О.А. Основы теплометрии.– Киев:
Наукова думка., 1971.– 192 с.
5. ДСТУ 3756-98 (ГОСТ 30619-98).
Енергозбереження. Перетворювачі теплового
потоку термоелектричні загального
призначення. Загальні технічні умови.
6. Русин С.П., Пелецкий В.Э. Тепловое излучение
полостей.– М: Энергоатомиздат.– 1987.− 152 с.
7. Хадсон Р. Инфракрасные системы.– М: Мир,
1972.– 534 с.
Получено 19.10.2004 г.
УДК 536.2.022
ДЕКУША О.Л.
Ин-т технической теплофизики НАН Украины
ПРИБОР ДЛЯ ЭКСПРЕСС-ИЗМЕРЕНИЙ
КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
Описа
теплопро
руйнівним спо
вах ИТ-8. Розг
ent of
aterials
d under indus-
d. Ad-
глощательную способность порядка 0,99 ±
0,005 [6, 7].
Время достижения установившегося теплового
состояния приемника теплового излучения
прибора на уровне 63%, при измерении
стационарного теплового излучения не более 40 с.
Пределы допускаемой основной относительной
погрешности измерения в поддиапазоне от
1-20 кВт/м2 ± 6 %, а в поддиапазоне от 20-75
кВт/м2 − ± 3 %.
Приемники прошли государственную
пряжения постоянного тока, так и в комплекте с
цифровым показывающим устройством. Создан-
ные приборы предназначены для использования в
специализированных стендах [1, 2] и позволяют
отказаться от импорта.
ЛИТЕРАТУРА
1. ДСТУ БВ.2.7-70-98 (ГОСТ 30444-97). Будівель-
ні матеріали. Метод випробування на
розповсюдження полум’я.
2. ГОСТ 12.1.044-89. Система стандартов
безопасности труда. Пожаровзрывоопасность
веществ и материалов. Номенклатура
показателей и методы их определения.
3. Декуша Л.В., Грищенко Т.Г., Воробьев Л.И.
характеристики
.
теплового излуче-
по сравнению с пред-
– широкий диапазон
специального нагревательно-
проведение перио-
. Могут применяться
измерителем на-
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ИТ-8)
но прилад для вимірювання
відності твердих матеріалів не-
собом у виробничих умо-
лянуті переваги диферен-
Описан прибор для измерения тепло-
проводности твердых материалов нераз-
рушающим способом в производственных
условиях ИТ-8. Рассмотрены преимущества
The device for measurem
thermal conductivity of firm m
by nondestructive metho
trial conditions ИТ-8 is describe
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 211
измерение, контроль, атоматизация тепловых процессов
ційного методу локального теплового
впливу, що реалізований в даному при-
ладі.
дифференциально
теплового воздейст
данном приборе.
Bi – число Био;
10 J,J – функции Бесселя первого рода нулевого
и первого порядка;
l – расстояние, м;
q −
го
ви
are considered.
α
метода локального
я, реализованного в
vantages of differential method of the
local thermal influence in the device
плотность теплового потока, Вт/м2 ;
R– сопротивление термическое, (м2·К)/Вт;
r – радиус пятна воздействия, м;
Т − температура, К;
x, y, z – координаты декартовые;
– эффективный коэффициент теплообмена,
Вт/(м2·К);
λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К);
ρ, ζ – безразмерные радиальная и продольная
цилиндрические координаты;
ϑ , θ– температура, К;
Индексы:
лок − локальный;
ос − окружающая
п − пятно;
среда;
∞ − невозмущенное поле.
Введение
Наряду с тепловыми испытаниями образцов
стр
изделий в производственных условиях:
ли
целью
вы
оительных материалов в стационарных лабо-
раторных условиях, часто возникает необходи-
мость в проведении экспрессных измерений ко-
эффициента теплопроводности строительных ма-
териалов и
бо в цеху предприятия-изготовителя, либо на
стройплощадке. Проведение таких экспресс-
измерений способствует как повышению качества
производимой продукции (строительных мате-
риалов и изделий), так и повышению качества
выполнения строительных работ. В первом случае
открывается возможность контроля кондиционно-
сти выпускаемых материалов и изделий перед от-
правкой на строительный объект. Во втором слу-
чае – возможность предварительного экспресс-
измерения поступивших строительных изделий,
теплоизоляционных блоков и материалов с
браковки некондиционных элементов, не удов-
летворяющих установленным нормативным тре-
бованиям к их теплоизоляционным характеристи-
кам.
Метод исследования
В приборе реализован метод локального тепло-
вого воздействия на ограниченную зону плоской
Рис. 1. Схема ифференциального етода д м
локального теплового воздействия. А – зона
ло ействия; Б – кального теплового возд
невозмущенная область. 1 – источник
теплового воздействия; 2 – преобразователь
теплового потока; 3 – преобразователь
температуры (тер-
мопара); 4 – контролируемый образец.
с. 2. Внешний вид прибора ИТ-8. Ри 1 – тепловой
блок; 2 – электронный
исследуемого материала; 4 – кабель связи.
блок; 3 – образец поверхности контролируемого материала при
дифференциальном способе измерения разности
6 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6
измерение, контроль, атоматизация тепловых процессов
плотностей теплового потока и температур в зоне
нагрева и невозмущенной области и вычислении
коэффициента теплопроводности. Принципиаль-
ная схема метода приведена на рис. 1.Внешний
вид прибора приведен на рис. 2.
Преимущество этого мет
возможности определения ко
проводности на обра
том числе и на готовых изделиях без подготовки
специального образца конкретной формы. Необ-
ходимо иметь одну плоскую поверхность, на ко-
торую устанавливается тепловой блок прибора, с
помощью которого производится тепловое воз-
де -
-
ода заключается в
эффициентов тепло-
зцах неправильной формы, в
йствие от электрического нагревателя. Основ
ная расчетная формула дифференциального мето
да имеет вид
1 2
ПТП
1 2
λ ( , )q q r I
T T
−
= ⋅ ⋅ ρ ζ
−
, (1)
где q1 и T1– плотность теплового потока и темпе-
тура в пятне воздействия, а qра -
ке ей от пятна воздействия на некотором
(
2 и T2– то же в точ
, отстоящ
расстоянии l,
) ( ) ( ) ( )1 0
0
exp
,
Bi
x J x J x
dx
x
∞ −ζ ⋅ ⋅ ρ ⋅
ρ ζ =
+∫ ,
ПТП /r= α ⋅ λ . (2)
l
Bi
-
на ожения ПТП-референта не подвержена
вия, выполнен анализ характера распространения
приведенной плотности локального теплового по-
тока в радиальном направлении по поверхности
полубесконечного массива. На рис.3 представле-
ны результаты расчета при вариации чисел Био.
Био проведены расчеты по
проникновения приведен-
потока в
глубину массива. Результаты представлены на
рис. 4.
Анализ результатов показывает, что ПТП-
референт должен находиться от основного пятна
теплового воздействия на расстоянии не менее 5
рад
и н р ,
з
и
р
На
н
р
м метода и выработки рекомендаций
по
н а-
ких
н
с
с
Для определения расстояния l, при котором зо
распол
искажениям из-за локального теплового воздейст-
Для тех же чисел
определению степени
ной плотности локального теплового
иусов пятна ПТП5l r≥ , а образцы материалов с
звест ой теплоп оводностью которые исполь-
уются при градуировке и аттестации средства
змерения, должны иметь толщину не менее 10
адиусов пятна.
практике такие измерения проводятся при
аличии теплообмена поверхности образца с ок-
ужающей средой. Для определения области при-
енения этого
проектированию реализующих его приборов
еобходимо определить влияние на измерения т
факторов, как размер пятна воздействия Пr ,
аличие теплообмена поверхности с окружающей
редой α и величина контактного термического
опротивления RK.
214 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6
измерение, контроль, атоматизация тепловых процессов
Для определения влияния первого и второго
ча
пр
OT
Ра
ни
сть
по
пе
тер
од -
на -
ра
ообмена α .
-
-
разователем теплового потока (ПТП), помещае-
мым на поверхности тела так, что весь тепловой
поток от источника теплоты проходит через него,
то есть П ПТПr r= .
В качестве переменной температуры целесооб-
разнфакторов решена следующая аналитическая зада-
. На поверхности тела, температура которого
инята равной температуре окружающей среды
C , помещен малогабаритный источник теплоты.
змеры тела значительно больше площади пятна
контакта радиусом Пr , что позволяет считать его
полубесконечным массивом. С помощью источ-
ка теплоты через пятно контакта с поверхно-
ю тела осуществляется воздействие тепловым
током постоянной плотности q, из-за которого
рвоначальное температурное поле массива пре-
певает локальное искажение и перестает быть
номерным, а на поверхности за пределами пят
воздействия происходит конвективно
диационный теплообмен с окружающей средой
с эффективным коэффициентом тепл
Задача решена для способа измерения плотно
сти потока теплового воздействия плоским преоб
о использовать избыточную температуру
( , ) ( , )r z T r z T∞ϑ = − , при этом принято, что
ОСT∞T = .
Решение для функции избыточной температу-
в безразмерных цилиндрических координатах
z для данного случая имеет вид
ры
r и
( ) ( )ПТП, ,q rr z I⋅
ϑ = ⋅ ρ ζ
λ
. (3)
то решение позволяет исследовать зависи-
ть отношения q
Э
мос ИЗМ / ( , )r zϑ измеряемых плот-
нос
р ти массива и
рад
н
л
ти теплового потока и избыточной температу-
ы от коэффициента теплопроводнос
иуса ПТП, при изменении условий теплообме-
а на свободной поверхности массива. С этой це-
ью выполнены расчеты по формуле
ИЗМ
1/ ( , )
(
r z
r IПТП , )
q λ
ϑ = ⋅
ρ ζ
(4)
при вариации значений коэффициента α в диапа-
зоне от 0 до 10 Вт/(м2·К) с шагом в 1 Вт/(м2·К).
Результаты счета представлены на рис. 5.
Из анализа полученных графиков следует, что
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
1 10
1
2
3
4
5
6
6
7
7
8
r / r ПТП
q ЛОК / q
Рис. 3. Характер распространения приведенной
плотности локального теплового потока на поверх-
ности полубесконечного массива за пределы пятна в
радиальном направлении при вариации чисел Био.
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
1 10
1
2
3
4
5
6
7
8
z / r ПТП
q ЛОК / q
Рис. 4. Характер распространения приведенной
плотности локального теплового потока с поверх-
ности в глубину полубесконечного массива при ва-
риации чисел Био.
1 - Bi = 0,001; 2 - 0,01; 3 - 0,03; 4 - 0,05; 5 - 0,1; 6 - 0,5; 7 - 1,0; 8 - 5,0/
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 215
измерение, контроль, атоматизация тепловых процессов
216 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6
влияние условий теплообмена поверхности мас-
сива с окружающей средой на отношение ИЗМ /q ϑ
существенно при значениях отношения
ПТП/ rλ <100. Отсюда следует, что надо стремиться
к обеспечению максимально большого значения
отношения ПТП/ rλ , что может быть достигнуто
уменьшением пятна теплового воздействия. Од-
нако существенное уменьшение радиуса пятна
приводит к ограничению области применения ме-
тода локального теплового воздействия лишь го-
могенными материалами.
Распределение среднеинтегральной избыточ-
ной температуры в полубесконечном массиве с
учетом искажения, вносимого ПТП, определяется
формулой:
( ) ( )ПТП
SR
q r I⋅
ϑ ζ = ⋅ ζ
λ
(5)
где ( ) ( )1
1
0
2exp( )( )
BiSR
J xxI J x dx
x x
∞ −ζ ⋅
ζ = ⋅ ⋅
+∫ (6).
Отсюда с учетом того, что измерение прово-
дится на поверхности образца, следует выражение
для отношения измеренной плотности теплового
потока к разности избыточных температур при
наличии контактного сопротивления:
( ) ( ) ( )ИЗМ
ПТП
10
0K SR
q
r R I
∆ϑ =
λ + ⋅
. (7)
Из анализа (7) следует, что при радиусе пятна
0,01 м для материалов теплопроводностью менее
примерно 0,2 Вт/м·К влияние оказывает только
величина коэффициента конвективного теплооб-
мена, а вариация контактного термического со-
противления не приводит к изменению измеряе-
мых величин. Для диапазона материалов тепло-
проводностью выше 0,2 Вт/м·К, наоборот, опре-
деляющее значение при измерении имеет величи-
на контактного термического сопротивлении при
практическом отсутствии влияния коэффициента
конвективного теплообмена.
Обсуждение результатов
На основании проведенного анализа влияния
параметров конструкции прибора на его характе-
ристики радиус пятна теплового воздействия для
прибора ИТ-8 выбран равным 0,01 м, а конструк-
ция теплового блока обеспечивает нормированное
усилие прижима зондов к исследуемому образцу и
стабилизацию конвективного теплообмена на по-
верхности.
Экспериментальный образец прибора ИТ-8
прошел в 2004 г. государственную метрологиче-
скую аттестацию и допущен к эксплуатации в ка-
честве нестандартизованного рабочего средства
измерения коэффициентов теплопроводности
твердых строительных материалов в производст-
венных условиях на объектах концерна «Позня-
кижилстрой» со следующими техническими ха-
рактеристиками: диапазон измеряемых значений
коэффициентов эффективной теплопроводности
от 0,03 до 3,0 Вт/(м·К); пределы допускаемой ос-
новной относительной погрешности измерения
коэффициентов теплопроводности ± 7,4 %; диапа-
зон рабочих температур от 10 до 40 °С; время од-
ного измерения не более 30 мин.
Выводы
1. Создан прибор ИТ-8 для измерения тепло-
проводности твердых материалов, пригодный для
эксплуатации как в лабораторных так и в
производственных условиях.
1
10
100
1000
10000
1 10 100 1000 10000
λ /rПТП , Вт/(м 2К)
q ИЗМ /θ , Вт/(м 2К)
1
11
1 –α =0 Вт/(мP
2
P·К); 2 – 1; 3 – 2; 4 – 3; …;
11 – 10.
Рис. 5. Зависимость комплекса ϑ/qИЗМ от от-
ношения ПТПr/λ при вариации коэффициента
теплообменаα .
измерение, контроль, атоматизация тепловых процессов
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 217
2. Разработаны рекомендации по конструиро-
ванию приборов, реализующих дифференциаль-
ный метод локального теплового воздействия.
3. Рассмотрено влияние различных факторов на
получаемый результат.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кулаков М.В., Макаров Б.И. Измерение темпе-
ратуры поверхности твердых тел / Библиотека
по автоматике, вып.598.– М.: Энергия, 1979.–
96 с.
Получено 19.10.2004 г.
УДК 536.2.022
МУРОВАННАЯ Л.С.
Ин-т технической теплофизики НАН Украины
УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
ВЫСОКОТЕПЛОПРОВОДНЫХ МАTЕРИАЛОВ
Описано установку, що реалізує аб-
солютний метод вимірювання теплопро-
відності в стаціонарному режимі. Наве-
дені результати експериментальних до-
сліджень теплопровідності піролітичних
графітових матеріалів різного похо-
дження.
Описана установка, реализующая
абсолютный метод измерения тепло-
проводности в стационарном режиме.
Приведены результаты эксперимен-
тальных исследований теплопроводно-
сти пиролитических графитовых мате-
риалов различного происхождения.
The plant realizing an absolute method
of thermal conductivity measurement in a
steady-state conditions is described. Re-
sults of experimental researches of thermal
conductivity of pyrolitic graphite materials
of a various origin are described.
F – расчетная площадь поверхности, нормальной
направлению теплового потока, м P
2
P;
L – длина прядей (или образца из пирографито-
вой ткани), м;
N – количество прядей в пучке, шт.;
Q – тепловой поток, Вт;
RBтB – термическое сопротивление, м P
2
P К/Вт;
r BтB –P
Pудельное термическое сопротивление,
(м К)/Вт;
S – ширина образца, м;
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61618 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T12:45:24Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Декуша, О.Л. 2014-05-08T08:42:08Z 2014-05-08T08:42:08Z 2004 Прибор для экспресс-измерений коэффициента теплопроводности строительных материалов (ИТ-8) / О.Л. Декуша // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 211-217. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61618 536.2.022 Описан прибор для измерения теплопроводности твердых материалов неразрушающим способом в производственных условиях ИТ-8. Рассмотрены преимущества дифференциального метода локального теплового воздействия, реализованного в данном приборе. Описано прилад для вимірювання теплопровідності твердих матеріалів неруйнівним способом у виробничих умовах ИТ-8. Розглянуті переваги диференційного методу локального теплового впливу, що реалізований в даному приладі. The device for measurement of thermal conductivity of firm materials by nondestructive method under industrial conditions ИT-8 is described. Advantages of differential method of the local thermal influence in the device are considered. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов Прибор для экспресс-измерений коэффициента теплопроводности строительных материалов (ИТ-8) Device for express-measurements of thermal conductivity (ИT-8) of building materials Article published earlier |
| spellingShingle | Прибор для экспресс-измерений коэффициента теплопроводности строительных материалов (ИТ-8) Декуша, О.Л. Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов |
| title | Прибор для экспресс-измерений коэффициента теплопроводности строительных материалов (ИТ-8) |
| title_alt | Device for express-measurements of thermal conductivity (ИT-8) of building materials |
| title_full | Прибор для экспресс-измерений коэффициента теплопроводности строительных материалов (ИТ-8) |
| title_fullStr | Прибор для экспресс-измерений коэффициента теплопроводности строительных материалов (ИТ-8) |
| title_full_unstemmed | Прибор для экспресс-измерений коэффициента теплопроводности строительных материалов (ИТ-8) |
| title_short | Прибор для экспресс-измерений коэффициента теплопроводности строительных материалов (ИТ-8) |
| title_sort | прибор для экспресс-измерений коэффициента теплопроводности строительных материалов (ит-8) |
| topic | Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов |
| topic_facet | Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61618 |
| work_keys_str_mv | AT dekušaol pribordlâékspressizmereniikoéfficientateploprovodnostistroitelʹnyhmaterialovit8 AT dekušaol deviceforexpressmeasurementsofthermalconductivityit8ofbuildingmaterials |