×
04.04.2018
218.016.36e9

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОЙ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к нестационарным способам определения коэффициента теплопроводности жидких теплоизоляционных материалов. Разработанный способ может применяться в строительстве и теплоэнергетике для исследования теплопроводных качеств сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий. Сущность способа заключается в локальном нанесении на поверхность плоского источника теплоты слоя жидкой тепловой изоляции известной толщины. В режиме охлаждения поверхности плоского источника теплоты в произвольный момент времени по известным значениям температуры поверхности плоского источника теплоты, температуры поверхности теплоизолированного участка и температуры окружающей среды, а также по известной толщине слоя тепловой изоляции вычисляют по специальной расчетной формуле коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции. Технический результат - упрощение способа и повышение точности определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции. 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к нестационарным способам определения коэффициента теплопроводности жидких теплоизоляционных материалов. Разработанный способ может применяться в строительстве и теплоэнергетике для исследования теплопроводных качеств сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий.

Известен способ определения коэффициента теплопроводности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий, проводимый в два этапа. На первом этапе нижнюю поверхность плоскопараллельной стенки, состоящей из двух слоев одинаковой толщины с равным коэффициентом теплопроводности материала, нагревают с помощью плоского терморегулируемого источника теплоты и измеряют температуру поверхности источника теплоты, а также температуру между слоями. Температуру наружной поверхности верхнего слоя определяют расчетным способом. На втором этапе на наружной поверхности плоскопараллельной стенки закрепляют металлическую пластину известной толщины с известным коэффициентом теплопроводности. Далее на наружную поверхность металлической пластины наносят слой сверхтонкого жидкого теплоизоляционного покрытия известной толщины и измеряют температуру поверхности контакта верхнего слоя плоскопараллельной стенки и металлической пластины со сверхтонким жидким теплоизоляционным покрытием. По специальной расчетной формуле вычисляют коэффициент теплопроводности жидкого теплоизоляционного покрытия [Патент РФ 2478936, кл. G01N 25/18, G01N 25/20, 2013].

К недостаткам данного способа можно отнести использование большого количества элементов: терморегулируемого источника теплоты, двух слоев плоскопараллельной стенки, металлической пластины, а также применение контактных измерителей температуры, расположенных между соседними слоями измерительной системы и искажающих ее стационарное температурное поле. Сложность способа также заключается в необходимости априорного знания значений коэффициентов теплопроводности двухслойной плоскопараллельной стенки и металлической пластины. Исходные уравнения для вывода итоговой расчетной формулы в некоторой степени не соответствуют классическим законам теплообмена.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий, проводимый в два этапа. На первом этапе с помощью нагревателя, имеющего постоянную температуру поверхности, равномерно на дистанции нагревают всю внешнюю поверхность образца без теплозащитного покрытия, одновременно охлаждая обратную сторону образца воздушным потоком, движущимся в теплоизолированном вентиляционном канале. На втором этапе наносят теплозащитное покрытие известной толщины на внешнюю поверхность образца и повторно проводят те же самые испытания. По результатам бесконтактного измерения термографами температурных полей поверхностей образца до и после нанесения на одну из его сторон теплозащитного покрытия, а также по температуре охлаждающего воздуха вычисляют по специальным расчетным формулам коэффициент теплопроводности теплозащитного покрытия [Патент РФ 2426106, кл. G01N 25/18, 2011].

К недостаткам данного способа можно отнести использование большого количества элементов: нагревателя, вентиляционного канала, компрессора, инфракрасного прозрачного стекла, компьютерных термографов, а также достаточно сложный порядок выполнения расчета: определение по результатам первого этапа измерений по уравнению теплового баланса коэффициента теплоотдачи между образцом и холодным циркулирующим воздухом в вентиляционном канале, нахождение по результатам второго этапа измерений температуры на границе образца и теплозащитного покрытия, что является весьма затруднительным с технической точки зрения, итоговое вычисление локальных и среднеинтегрального значений коэффициента теплопроводности теплозащитного покрытия.

Целью изобретения является упрощение способа и повышение точности определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции.

Поставленная цель достигается тем, что слой жидкой тепловой изоляции известной толщины наносят локально на поверхность плоского источника теплоты. В режиме охлаждения поверхности плоского источника теплоты в произвольный момент времени проводят отдельно измерения температуры поверхности плоского источника теплоты, температуры поверхности теплоизолированного участка и температуры окружающей среды. По известным значениям температуры поверхности плоского источника теплоты, температуры поверхности теплоизолированного участка и температуры окружающей среды, а также по известной толщине слоя тепловой изоляции вычисляют по специальной расчетной формуле коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции.

На фиг. 1 показана принципиальная схема реализации способа определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции при нестационарном тепловом режиме.

На фиг. 2 показан график для определения коэффициента теплоотдачи α в зависимости от температуры поверхности теплоизолированного участка tc2 и температуры окружающей среды tв при вертикальном расположении в пространстве поверхности плоского источника теплоты.

На фиг. 3 показан график для определения коэффициента теплоотдачи α в зависимости от температуры поверхности теплоизолированного участка tc2 и температуры окружающей среды tв при горизонтальном расположении в пространстве поверхности плоского источника теплоты.

На фиг. 4 показан пример конкретной реализации способа определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции при нестационарном тепловом режиме (на примере охлаждения поверхности конфорки электрической плитки).

На фиг. 5 показано температурное поле поверхности плоского источника теплоты и поверхности теплоизолированного участка при нестационарном тепловом режиме (на примере охлаждения поверхности конфорки электрической плитки).

На поверхности плоского источника теплоты 1 расположен локально слой жидкой тепловой изоляции 2 толщиной δиз (фиг. 1). В режиме охлаждения поверхности плоского источника теплоты 1 в произвольный момент времени τ температура поверхности плоского источника теплоты 1 равна tc1, температура поверхности теплоизолированного участка tc2 и температура окружающей среды tв.

Устройство для реализации предложенного способа работает следующим образом (фиг. 1).

В режиме охлаждения поверхности плоского источника теплоты 1 в произвольный момент времени τ проводят отдельно измерения температуры поверхности плоского источника теплоты 1 tc1, температуры поверхности теплоизолированного участка 2 tc2 и температуры окружающей среды tв.

Коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции 2 вычисляют по специальной расчетной формуле:

где k - коэффициент пропорциональности; α - коэффициент теплоотдачи между поверхностью теплоизолированного участка 2 и окружающей средой; δиз - толщина слоя жидкой тепловой изоляции 2.

Коэффициент пропорциональности вычисляют по эмпирической формуле:

где a=-0,64828604, b=3,1176277 - параметры уравнения; μ - первый корень характеристического уравнения.

Параметры а и b в формуле (2) получены по результатам аппроксимации (достоверность r2=0,9997) табличных значений первого корня μ для пластины в зависимости от числа Bi.

Первый корень характеристического уравнения вычисляют по формуле:

где tc1 - температура поверхности плоского источника теплоты 1; tc2 - температура поверхности теплоизолированного участка 2; tв - температура окружающей среды.

Коэффициент теплоотдачи α между поверхностью теплоизолированного участка 2 и окружающей средой при вертикальном или горизонтальном расположениях плоского источника теплоты 1 находят соответственно по графикам на фиг. 2 и фиг. 3.

Достоинствами предложенного способа являются техническая простота проведения теплофизических измерений и возможность проведения исследований в нестационарных условиях. Высокая точность результатов расчета достигается за счет применения формулы (1), выведенной из классического уравнения нестационарной теплопроводности для неограниченной пластины при толщине δ→0, а также графиков для расчета коэффициента теплоотдачи α (фиг. 2 и фиг. 3), полученных с помощью теории подобия тепловых процессов.

Пример конкретной реализации способа (фиг. 4).

Определим коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции на примере теплоизоляционной краски Броня 2, нанесенной на половину поверхности конфорки электрической плитки 1, с толщиной слоя жидкой тепловой изоляции 2 δиз=2,0⋅10-3 м. Значения температуры поверхности конфорки электрической плитки 1 и поверхности теплоизолированного участка 2 в момент времени τ=600 с по данным пирометра Testo 830-Т1 соответственно составили tс1=89,4°C и tс2=54,6°C (фиг. 5). Температура окружающей среды по результатам измерений равна tв=22,4°С.

Коэффициент теплоотдачи вертикально расположенной поверхности конфорки электрической плитки 1 согласно фиг. 2 равен α=5,35 Вт/(м2⋅К).

Первый корень характеристического уравнения по формуле (3) равен:

.

Коэффициент пропорциональности по формуле (2) составил:

.

Коэффициент теплопроводности жидкой тепловой изоляции Броня 2 по формуле (1) составил:

Относительная погрешность измерительной системы равна ±5%.


СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОЙ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОЙ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОЙ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОЙ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОЙ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 23.
20.07.2013
№216.012.57de

Способ определения теплопроводности твердого тела активным методом теплового неразрушающего контроля

Изобретение относится к стационарным способам определения теплопроводности плоских однослойных конструкций и может быть использовано в строительстве и теплоэнергетике. Сущность заявленного способа заключается в формировании требуемого теплового режима твердого тела бесконтактным односторонним...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488102
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.12.2013
№216.012.91af

Способ определения теплопроводности сыпучих материалов при нестационарном тепловом режиме

Изобретение относится к нестационарным способам определения теплопроводности сыпучих материалов и может применяться при изучении термических свойств почв, рыхлых горных пород, сыпучих строительных и прочих дисперсных материалов. Сущность способа заключается в предварительном нагреве до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502988
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.91b0

Способ определения температуропроводности твердого тела при нестационарном тепловом режиме

Изобретение относится к нестационарным способам определения температуропроводности твердых тел и может применяться в строительстве и теплоэнергетике при проведении тепловых испытаний однородных строительных объектов, теплопроводных и теплоизоляционных материалов. Сущность заявленного способа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502989
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.06.2014
№216.012.cce5

Способ исследования нестационарного теплового режима твердого тела

Изобретение относится к области тепловых измерений и может быть при изучении особенностей нестационарного теплового режима, нахождении теплового баланса и определении теплофизических показателей твердых материалов различного предназначения. Сущность заявленного способа заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518224
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.10.2014
№216.012.fc73

Устройство и способ комплексного определения основных теплофизических свойств твердого тела

Изобретение предназначено для комплексного определения основных теплофизических свойств твердого тела и может применяться в строительстве и теплоэнергетике. Устройство состоит из источника инфракрасного излучения, твердого тела и системы охлаждения твердого тела, работающей с помощью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530473
Дата охранного документа: 10.10.2014
27.05.2015
№216.013.4eb1

Способ определения теплопроводности твердого тела цилиндрической формы при стационарном тепловом режиме

Изобретение относится к стационарным способам определения теплопроводности твердого тела и может быть использовано в строительстве и теплоэнергетике для проведения в натурных условиях теплофизических исследований теплоизоляционных материалов, установленных на трубопроводах круглого сечения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551663
Дата охранного документа: 27.05.2015
20.11.2015
№216.013.91f7

Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в лабораторных условиях

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности жидких теплоизоляционных материалов. Сущность заявленного способа заключается в определении измерителем теплопроводности эквивалентного коэффициента теплопроводности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568983
Дата охранного документа: 20.11.2015
10.04.2016
№216.015.2c17

Способ применения топлива и рабочего тела в паросиловом цикле и устройство для его осуществления

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в автомобилях, тракторах, строительной и сельскохозяйственной технике, эксплуатирующейся при переменных нагрузках, в старт-стопном режиме и при отрицательных климатических температурах. Паросиловая установка содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579414
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2cb2

Сорбент для очистки сточных вод от нефтепродуктов

Изобретение относится к области сорбционной очистки сточных вод от нефтепродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве сорбента используют золу древесную, образующуюся при сжигании отходов переработки измельченной древесины определённого химического состава. Техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579400
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2e78

Способ неразрушающего контроля несущей способности однопролетных железобетонных балок

Изобретение относится к неразрушающему контролю несущей способности однопролетных железобетонных балок по критериям прочности арматуры и бетона. Сущность: на контролируемой железобетонной балке определяют места с наибольшими деформациями от эксплуатационной нагрузки и в этих местах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579545
Дата охранного документа: 10.04.2016
Показаны записи 1-10 из 12.
10.10.2014
№216.012.fc73

Устройство и способ комплексного определения основных теплофизических свойств твердого тела

Изобретение предназначено для комплексного определения основных теплофизических свойств твердого тела и может применяться в строительстве и теплоэнергетике. Устройство состоит из источника инфракрасного излучения, твердого тела и системы охлаждения твердого тела, работающей с помощью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530473
Дата охранного документа: 10.10.2014
27.05.2015
№216.013.4eb1

Способ определения теплопроводности твердого тела цилиндрической формы при стационарном тепловом режиме

Изобретение относится к стационарным способам определения теплопроводности твердого тела и может быть использовано в строительстве и теплоэнергетике для проведения в натурных условиях теплофизических исследований теплоизоляционных материалов, установленных на трубопроводах круглого сечения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551663
Дата охранного документа: 27.05.2015
20.11.2015
№216.013.91f7

Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в лабораторных условиях

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности жидких теплоизоляционных материалов. Сущность заявленного способа заключается в определении измерителем теплопроводности эквивалентного коэффициента теплопроводности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568983
Дата охранного документа: 20.11.2015
10.04.2016
№216.015.2c17

Способ применения топлива и рабочего тела в паросиловом цикле и устройство для его осуществления

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в автомобилях, тракторах, строительной и сельскохозяйственной технике, эксплуатирующейся при переменных нагрузках, в старт-стопном режиме и при отрицательных климатических температурах. Паросиловая установка содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579414
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2cb2

Сорбент для очистки сточных вод от нефтепродуктов

Изобретение относится к области сорбционной очистки сточных вод от нефтепродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве сорбента используют золу древесную, образующуюся при сжигании отходов переработки измельченной древесины определённого химического состава. Техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579400
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2e78

Способ неразрушающего контроля несущей способности однопролетных железобетонных балок

Изобретение относится к неразрушающему контролю несущей способности однопролетных железобетонных балок по критериям прочности арматуры и бетона. Сущность: на контролируемой железобетонной балке определяют места с наибольшими деформациями от эксплуатационной нагрузки и в этих местах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579545
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.30c0

Способ минимизации энергоемкости машины непрерывного действия на основе комплексного анализа экспериментальных исследований её прототипа

Изобретение относится к области повышения энергетической эффективности машин, оборудованных активным рабочим органом непрерывного действия, который имеет возможность изменять нагрузочный режим в процессе выполнения технологической операции. Технический результат - снижение энергоемкости. Суть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580403
Дата охранного документа: 10.04.2016
27.04.2016
№216.015.37d7

Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на заданном уровне на стадии их эксплуатации

Изобретение относится к области неразрушающих измерений давления на заданном горизонтальном уровне бетонных и кирпичных стен и фундаментов зданий и сооружений на стадии их эксплуатации. Сущность: на поверхность стены или фундамента наклеивают тензорезистор на уровне измеряемого давления вдоль...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582495
Дата охранного документа: 27.04.2016
27.04.2016
№216.015.3802

Способ повышения энергетической эффективности механической передачи за счет оптимизации её нагрузочного режима

Изобретение относится к области испытаний и может быть использовано для повышения энергетической эффективности механической передачи за счет оптимизации ее нагрузочного режима. КПД механической передачи η подчиняется гиперболической зависимости в функции от момента М на приводном валу. По...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582494
Дата охранного документа: 27.04.2016
13.01.2017
№217.015.8889

Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в натурных условиях

Изобретение относится к стационарным способам определения коэффициента теплопроводности жидких теплоизоляционных материалов. Разработанный способ может применяться в строительстве и промышленной теплоэнергетике для исследования в натурных условиях теплопроводных качеств сверхтонких жидких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602595
Дата охранного документа: 20.11.2016
+ добавить свой РИД