Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Określanie konwekcyjnych strat ciepła z pionowych powierzchni budynków za pomocą nowej metody

Procedura badawcza testowania metody pomiaru strumienia ciepła i uzyskane wyniki
Widok z kamery termograficznej
Widok z kamery termograficznej
fot. Flir
Ciąg dalszy artykułu...

Podstawy teoretyczne nowej metody wyznaczania współczynników przejmowania ciepła

Alternatywą dla konwencjonalnych metod szacowania konwekcyjnych strat ciepła opartych na liczbach prawdopodobieństwa oraz równaniach Fouriera i Newtona może być metoda gradientowa. Polega ona na bezpośrednim obliczaniu pól temperatur płynu w sąsiedztwie ściany, co przedstawiono na rys. 1.

Analiza pól temperatur pozwala określić rozkład gradientów w kierunku prostopadłym do powierzchni ściany ∂T/∂x│x=0 wiążących równanie Fouriera z lokalnym współczynnikiem przejmowania ciepła po rozpatrywanej stronie przegrody następującą zależnością:

  (9)

Rys. 1. Rozkłady pól temperatur w pobliżu przegrody z zaznaczonymi gradientami temperatury wzdłuż normalnej do przegrody
Rys. 1. Rozkłady pól temperatur w pobliżu przegrody z zaznaczonymi gradientami temperatury wzdłuż normalnej do przegrody

Wyznaczanie gradientu temperatur odbywało się dotychczas tradycyjnymi metodami, takimi jak próbkowanie termoparą [16] lub metodami holograficznymi [17].

Wadami tradycyjnych metod gradientowych jest ich duża czaso- i pracochłonność, a także inwazyjność, gdyż sondy pomiarowe wprowadzone do konwekcyjnego strumienia zaburzają jego ruch i tym samym hamują wymianę ciepła.

Mając na uwadze wszystkie powyższe niedogodności związane z użyciem metod wyznaczania gradientu temperatury, postanowiono zaproponować i przetestować nową metodę opartą na obrazowaniu kamerą termowizyjną. Umożliwia ona rejestrację promieniowania cieplnego emitowanego przez ciała fizyczne w przedziale temperatur od –20 do 100°C w pasmach średniej podczerwieni (długości fali ok. 1–15 μm). Pasma te pokrywają się z obszarami wysokiej przepuszczalności atmosfery dla promieniowania podczerwonego.

W przypadku gazów atmosferycznych absorpcja promieniowania ma charakter selektywny. Poszczególne gazy przepuszczają promieniowanie tylko w charakterystycznych dla siebie zakresach długości fali i nie emitują promieniowania w zakresie promieniowania termicznego. Dlatego jako detektor zastosowano siatkę wykonaną z materiału o niskiej przewodności cieplnej. Siatka omywana przez ogrzane powietrze emituje promieniowanie, które może już być fotografowane przez kamerę termowizyjną.

Procedura badawcza testowania metody pomiaru strumienia ciepła i uzyskane wyniki

Rys. 2. Widok stanowiska badawczego: a) pionowa płyta grzejna, b) sposób zamocowania siatki i ustawienia kamery termowizyjnej normalnej do przegrody

W celu sprawdzenia skuteczności proponowanej metody przeprowadzono badania w warunkach laboratoryjnych oraz na rzeczywistym obiekcie. Do badań laboratoryjnych skonstruowano pionową, izotermiczną płytę grzejną o wymiarach 500 x 250 mm, której widok przedstawia rys. 2a.

Prostopadle do powierzchni tej płyty w różnych miejscach jej szerokości z = 0,25b i 0,5b mocowano siatkę z tworzywa sztucznego. Kamerę termowizyjną ustawiono prostopadle do siatki i równolegle do powierzchni płyty (rys. 2b).

Strumień ciepła przekazywany od płyty do otoczenia generował ruch ciepłego powietrza, które ogrzewało siatkę. Wykonane z cienkiego włókna (d = 0,7 mm) o małym przewodnictwie cieplnym (λ= 0,02 W/(m·K)) oczka siatki wyraźnie odzwierciedlały prostopadłe do powierzchni grzejnej pole temperatur.

W przeciwieństwie do ogrzanego powietrza siatka emituje promieniowanie w zakresie podczerwieni, które może być rejestrowane kamerą termowizyjną. Wyniki uzyskane dla temperatury powierzchni płyty tw = 30, 45, 50, 60 i 70°C dla różnych ustawień siatki z = 0 (krawędź), 0,25b i 0,5b (środek szerokości) przedstawiono na rys. 3.

Rys. 3. Pola temperatur wizualizowane za pomocą kamery termowizyjnej na pionowej płycie grzejnej

Dalsze, bardziej szczegółowe badania przeprowadzono dla siatki umieszczonej w środku szerokości płyty z = 0,5b. Wyniki tych badań w postaci rozkładu temperatur zostały przedstawione na rys. 4 oraz w tab. 1.

Rys. 4. Pola temperatur wizualizowane za pomocą kamery termowizyjnej na pionowej płycie grzejnej dla siatki ustawionej w połowie jej szerokości z = 0,5b
Tabela 1. Eksperymentalne wyniki konwekcyjnej wymiany ciepła od izotermicznej płyty pionowej uzyskane metodą gradientową z wykorzystaniem kamery termowizyjnej i metodą bilansową
Tab. 1. Eksperymentalne wyniki konwekcyjnej wymiany ciepła od izotermicznej płyty pionowej uzyskane metodą gradientową z wykorzystaniem kamery termowizyjnej i metodą bilansową

 

Przeczytaj też: Termowizja w ogrzewnictwie >>>

 

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   15.09.2015

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Jak zapewnić bezpieczeństwo prac serwisowych » Któremu producentowi systemów grzewczych i wodociagowych zaufać »
bezpieczeństwo instalatora rury wielowarstwowe
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Jaka pompa ciepła zwalcza bakterię Legionella »

pompy ciepła

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
11/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dobór wymienników płytowych
  • - Rekuperatory ścienne a prawo
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl