Теплопередача и оконные заполнители

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ОКОН

2Л. Описание экспериментальной установки

Вся экспериментальная программа была выполнена на опытной базе ла­боратории термогазодинамики Института теплофизики СО РАН.

Для проведения экспериментальных исследований тепловых потерь окон была спроектирована и изготовлена экспериментальная установка, показанная на рис.2.1. Корпус климатической камеры 1 имел внутренние размеры 910 ммх390 мм и глубину 410 мм. В качестве источника холода использовался вихревой охладитель газа ВОГ-1.

На вход вихревому охладителю подавался сжатый воздух давлением 2-8 атмосфер и температурой 15-20°С. На выходе из вихревого охладителя полу­чали два потока. Первый поток - теплый с температурой газа до 90°С, второй поток - холодный с температурой газа до минус 40°С. Регулировкой аппарата можно было изменять величины температур и расходов теплого и холодного потоков воздуха [54].

С точки зрения охлаждения, вихревая трубка имеет две основные харак­теристики. Первая - удельная хладопроизводительность qxy кДж/кг qx=/jcp(T0- Ту)у где jU=G/G0 и Goy Т0 - расход и температура входящего воздуха, a Gx, Тх - расход и температура выходящего холодного воздуха. Вторая характеристика - глубина охлаждения АТХ=Т0-ТХ.

На рис.2.2 показаны зависимости удельной хладопроизводительности и глубины охлаждения от относительного расхода охлажденного воздуха при разных давлениях воздуха на входе в вихревую трубку. Для работы вихревого охладителя в качестве источника холода климатической камеры он предвари­тельно настраивался на работу в режиме максимальной глубины охлаждения. Для этого режима //=0,2-0,4. При давлении воздуха на входе в вихревой охла­дитель 6 атмосфер глубина охлаждения достигала 50°С. Расход воздуха через вихревую трубку был <30=0,6 м3/мин.

Холодный воздух, полученный с помощью вихревой трубки, поступал че­рез штуцер 3 (рис.2.1) в верхнюю часть климатической камеры. В камере была установлена перегородка 5, которая обеспечивала равномерное распределение входящего холодного воздуха и направления его движения вниз. Штуцер 4, расположенный в верхней части камеры, служил для отвода воздуха из клима­тической камеры. В камере были установлены три термопары 7 для измерения температуры воздуха внутри. С боковой стороны камеры по ее периметру че­рез уплотняющую прокладку 8 с помощью шпилек и прижимной планки 9 к камере крепились исследуемые рамы 10 с различными вариантами светопро­зрачных заполнений.

Исследовались различные варианты остекления, которые были изготовле­ны на ООО “Профиль-0” г. Новосибирска и “Венапласт” г. Томска. Использо­вались ПВХ рамы. Размер рам составлял 465x970 мм.

На поверхности остекления со стороны помещения и со стороны холод­ной камеры были установлены термопары вдоль центральной линии остекле­ния (рис.2.4). Термопары были выполнены из хромель-копелевой проволоки диаметром 0,2 мм.

В результате наладочных экспериментов наиболее удачным оказался спо­соб крепления термопар к стеклу с помощью силикатного клея. Такой способ крепления термопар давал наименьшие погрешности в измерении температу­ры поверхности стекла и был прост при монтаже и демонтаже измерительной системы.

Тепловые потоки измерялись преобразователями тепловых потоков [10, 11] моделей ПТП-0.11.13.14.00 с размерами 027x2 мм и ПТП-0.11.01.14.11 с размерами 0100x2 мм. Преобразователи тепловых потоков изготовлены Ин­ститутом технической теплофизики Национальной Академии Украины. В пре­образователях тепловых потоков используются технические решения, защи­щенные авторскими свидетельствами [67].

Действие преобразователей тепловых потоков, выполненных в виде вспомогательной стенки, основано на использовании физической закономер-

ности возникновения разности температур на стенке при прохождении через нее теплового потока [66]. На рис.2.5 показана модель ПТП-0.11.13.14.00.

Датчик выполнен в виде монолитной жесткой конструкции и состоит из теплочувствительной батареи термоэлементов 1, заформованной электроизо­ляционным заливочным компаундом 2 в корпус - металлическое кольцо 3 диаметром 27 мм с двумя отверстиями для выведения двух потенциалосъем­ных проводников 4. Теплочувствительная батарея 1 по периметру окружена охранной зоной 5 из материала заливочного компаунда шириной не менее, чем две высоты батареи термоэлементов.

Согласно ГОСТ 26602-85 [15], тепломеры крепились к стеклу при помо­щи вазелина. На поверхности остекления со стороны помещения устанавлива­лись датчики теплового потока для каждого варианта остекления (рис.2.4). При проведении измерений четвертый датчик перемещался по поверхности стекла для измерения тепловых потоков в различных точках поверхности. На первом этапе проведения экспериментов сигналы с термопар и тепломеров по­ступали на многопозиционный переключатель, а с него - на милливольтметр постоянного тока Ф-30. По мере совершенствования методики проведения экспериментов перешли на использование специально созданного устройства - аналого-цифровой преобразователь в виде модуля TermoLab-16. Данный модуль предназначен для сопряжения термопар и датчиков теплового потока с платой LabMaster. Модуль может эксплуатироваться в лабораторных условиях в диапазоне температур окружающей среды от 10°С до 50°С.

Модуль включает в себя:

- 16-канальный мультипроцессор с дифференциальными входами;

- схему управления мультипроцессором;

- прецизионный дифференциальный усилитель;

- датчик температуры холодного спая.

Многофункциональная плата LabMaster предназначена для построения малых систем автоматизации, выполненных в конструктиве IBM PC. В плате применен модульный принцип, позволяющий пользователю самостоятельно выбрать и заказать набор размещаемых на плате устройств применительно к

своей конкретной задаче.

Модуль 12-разрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) позво­ляет проводить многоканальные измерения постоянных и переменных напря­жений. Режим работы многоканального АЦП представляет режим опроса не­скольких каналов по одному старту с автоматическим переключением с канала на канал через интервал 10 мкс.

Для данного модуля было создано специальное программное обеспечение под Windows-95, имеющее меню, состоящее из четырех основных разделов. Первый раздел “Файл” имеет набор стандартных функций. Второй раздел “Измерения” предполагает выполнение измерений как в ручном, так и в авто­матическом режиме. Третий раздел “Лабмастер” характеризует параметры АЦП. Четвертый раздел “Установки” включает в себя: сценарии выполнения автоматических измерений, в том числе возможность установки времени, че­рез которое выполнять одно измерение, количество измерений; сценарий вы­полнения одного измерения.