ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Контроль качества теплоизоляционных конструкций

Теплозащитные качества теплоизоляционных матери­алов и конструкций играют очень важную роль в созда­нии необходимых тепловых режимов в зданиях и раз­личного рода тепловых аппаратах, в экономии тепла и холода. Рациональное использование теплоизоляционных материалов оказывает значительное влияние на экономию топлива и основных строительных материалов.

Особенно большой эффект от применения высокоэф­фективных теплоизоляционных материалов имеет место при изолировании ими различного рода теплопроводов, котельных установок, промышленных печей. Еще более эффективным является применение теплоизоляционных материалов в целях экономии холода, при изоляции хо­лодильников и холодильных установок, так как получе­ние единицы холода сопряжено со значительно большими затратами энергии, чем единицы тепла.

Когда мы говорим о теплоизоляционных конструк­циях, то правильное представление об изоляции дает не теплопроводность материала, из которого выполнена та или иная теплоизоляционная конструкция, а знание теп­лопроводности всей конструкции в целом.

Например, изолируя трубопровод, по которому пода­ется тепло, мы увеличиваем термическое сопротивление конструкции и, следовательно, снижаем тепловые поте­ри. Однако при этом мы увеличиваем и диаметр конст­рукции, т. е. ее поверхность, через которую тепло пере­дается окружающей среде. В этом случае важно выбрать эффективный теплоизоляционный материал, который при как можно меньшей толщине изоляционного слоя обес­печивал бы получение на внешней поверхности изоляции допускаемую соответствующими нормами темпера­туру.

Приближенно теплопроводность конструкции в целом можно определить расчетным путем, но более точное зна­чение этого важного параметра получают путем прове­дения опытных натурных замеров. Для оценки качества теплоизоляционных конструкций кроме теплопроводно­сти необходимо знать максимальную температуру на внешней поверхности изоляции, а также величину удель­ных тепловых потерь. Для этой цели применяют целый ряд приборов и методов.

Определение температуры на поверхности теплоизо­ляционной конструкции. Для измерения температуры на поверхности теплоизоляционных конструкций использу­Ют специальные приборы — термощупы.

В настоящее время существует три типа термощупов: термопарный, омический и полупроводниковый. В ком­плект всех этих приборов входят чувствительные элемен­ты (датчики), являющиеся собственно термощупами, и вторичные измерительные приборы, в качестве которых обычно используют потенциометр или мост постоянного тока.

Датчик термопарного термощупа состоит из тонкой полотняной ленты размером 1X5 см, на которой закреп­лены горячие спаи термопар, держателя этой ленты и со­суда со льдом, в который помещают холодные спаи тер­мопар.

В качестве вторичного прибора для термощупа этого типа используют переносной потенциометр ПП.

Датчик омического термощупа состоит из такой же полотняной ленты, на которой вместо термопар закреп­лен термометр сопротивления, выполненный из медной проволоки диаметром около 0,05 мм. В качестве вторич­ного прибора обычно используется мост постоянного тока со шкалой, проградуированной в °С.

Известны омические датчики, смонтированные на длинной ленте (300 мм и более), которые позволяют сра­зу после одного замера определять усредненную темпе­ратуру (по всей длине ленты) в данном месте конструк­ции. Такие датчики менее удобны в работе из-за слож­ности их установки.

Устройство полупроводникового термощупа ничем не отличается от омического, за исключением чувственного элемента. В данном случае вместо медного термометра сопротивления к ленте датчика прикрепляется так назы­ваемый термистор, представляющий собой полупровод­ник величиной примерно с зерно пшеницы. Лента, на которой закреплен термистор, выполняется из латуни для обеспечения подвода тепла к чувствительному элементу.

В настоящее время все три типа приборов находят широкое применение при измерении температуры тепло­изоляционных конструкций с плоской и криволинейной поверхностями.

Все эти приборы просты и удобны в эксплуатации и позволяют измерять температуру с точностью до 1°С.

Следует отметить, что при работе с термопарним тер­мощупом необходимо иметь сосуд со льдом. Это создает определенные неудобства при работе с ним. Полупровод­никовый же термощуп с течением времени теряет способ­
ность давать стабильные показания, так как полупровод­ники типа термисторов не имеют пока стабильной в времени характеристики.

На рис. 27 показан омический термощуп конструкции. ОРГРЭС типа Т-4 с плоским термометром сопротивления Этот прибор предназначен для измерения температур

Плоских и выпуклы (цилиндрических) по Верхностей в предела, от 0 до 100° С.

Термощуп Т-4 cq стоит из измерительна го жезла II и вторич ного прибора /.

Жезл оканчиваете; пружинящей дугой 4, На которой натянута матерчатая лента 6. Посередине ленты на­клеен чувствительный элемент 5 в виде плос­кого бескаркасного медного термометра сопротивления, кото­рый представляет собой плоскую намотку из медной про­волоки диаметром 0,05—0,1 мм. Начальное сопротивле­ние проволоки при 0° С равно 53 Ом. Жезл имеет руко­ятку 3, с помощью которой термометр сопротивления плотно прижимается к поверхности проверяемой тепло-, изоляции. Выводы от термометра пропущены внутри жез­ла, через его рукоятку, и с помощью гибкого шнура 2 Со штекером 1 присоединены к вторичному прибору.

Контроль качества теплоизоляционных конструкций

27. Общий вид термощупа ОРГРЭС типа Т-4

Рис.

Схема вторичного прибора показана на рис. 28. Вто­ричный прибор представляет собой уравновешенный мост с двумя пределами измерения: 0—50° С и 50—100° С. Пе­реход от одного предела к другому осуществляется от­ключением сопротивления Rva, шунтирующего плечо моста Rь Индикатором равновесия моста служит нуль - гальванометр 4, вмонтированный в корпус вторичного прибора. В задней стенке корпуса имеется углубление с Прорезью, через которую выступает часть диска с накат­кой. С помощью этого диска можно перемещать движок реохорда 3 и жестко связанную с движком вращающую­ся шкалу 2, общая длина которой составляет 365 мм.

На панели прибора помимо нуль-гальванометра и окна для отсчета делений вращающейся шкалы установлены выключатель питания 6, переключатель пределов изме­рения 1 и штеккерный разъем 7 для присоединения чув­ствительного элемента (жезла) 8. На боковой стенке

Корпуса имеется крышка, закрывающая карман для сухого элемента 5, пи­тающего измерительный мост.

Во избежание повреж­дения нуль-гальваномет­ра из-за включения пита­ния моста при отсоеди­ненном измерительном

20

40 ВО SO WO

Рис. 29. Усредненный график для определения поправки при измерении температуры на изо­лированных поверхностях

Жезле в схеме предусмотрена блокировка. При разъеди­нении штеккерного разъема одновременно разрывается цепь питания моста.

Основная погрешность измерения этого прибора со­ставляет ±0,5° С.

Контроль качества теплоизоляционных конструкций

Рис. 28. Схема вторичного прибо­ра термощупа Т-4

При измерении термощупом температуры теплопро­водных поверхностей (металлических) прибор дает пока­зания истинного значения измеряемого параметра. При измерении температуры малотеплопроводных (неметал­лических) поверхностей наложение термометра сопро­тивления вызывает в месте измерения искажение темпе­ратурного поля, вследствие чего термощуп дает занижен­ные значения измеряемой температуры. В этом случае

Для получения истинного значения температуры поверх­ности в показания термощупа необходимо ввести по-. правку.

Искажение температуры зависит от разности темпера­тур поверхности изоляции и окружающего ее воздуха, а также от теплопроводности материала, из которого вы­полнена тепловая изоляция.

Поправку определяют обычно по усредненному графи­ку (рис. 29), построенному на основании эксперимен­тальных данных для теплоизоляционных конструкций, имеющих значение теплопроводности при 50° от 0,23 до ■ 0,46 Вт/(м-К). Этот график может быть использован и при большем интервале значений теплопроводности (от 0,116 до 1,16 Вт/(м-К). В этом случае погрешность при измерении температуры данным прибором возрастает до ±3—5° С.

Для измерения температуры поверхности теплоизоля­ционной конструкции термощупом Т-4 необходимо проде­лать следующее.

1. Снять с прибора крышку. 2. С помощью корректора установить стрелку нуль-гальванометра на нулевое деле­ние шкалы. 3. Соединить измерительный жезл с вторич­ным прибором. 4. Исходя из предполагаемого значения измеряемой температуры, установить переключатель пре­делов измерения в соответствующее положение. 5. Плот­но прижать чувствительный элемент жезла (термометр сопротивления) к поверхности изоляции, температура которой измеряется. 6. Через 1—2 мин установить вы­ключатель питания моста в положение «включено». 7. Вращением диска движка реохорда установить нуль - гальванометр на нулевое деление, после чего по шкале против указателя, нанесенного на стекле окна шкалы, от­считать показание прибора.

Если измерение температуры производится на преде­ле измерения 50—100° С, то к отсчитанному по шкале показанию надо прибавить 50° С. 8. После окончания из­мерения отключить питание моста. 9. При измерении температуры изолированной (неметаллической) поверх­ности необходимо одновременно измерить температуру окружающего воздуха и, пользуясь усредненным гра­фиком (рис. 29), ввести (прибавить) поправку к получен­ному показанию прибора.

Среднюю температуру поверхности данной теплоизо­ляционной конструкции вычисляют как среднюю арифме-
Тическую величину по результатам не менее чем 5 изме­рений.

Определение удельных тепловых потерь через тепло­изоляционные конструкции. Наиболее полное представле­ние о качестве теплоизоляционных конструкций дают ве­личины удельных тепловых потерь с поверхности тепло­вой изоляции, для измерения которых применяют один из двух методов: косвенный, основанный на измерении разности температур между поверхностью изоляции и окружающим воздухом; метод непосредственного изме­рения теплового потока с помощью специальных прибо­ров :— тепломеров.

В основу косвенного метода измерения тепловых по­терь положен закон Ньютона, в котором говорится о том, что теплоотдача с поверхности какого-либо тела прямо пропорциональна разности температур нагретого тела и окружающей среды.

Сущность косвенного метода сводится к тому, чтобы измерить температуру поверхности тепловой изоляции и Окружающего воздуха, т. е. определить среднюю разность температур изоляции и окружающей среды.

Среднюю температуру изоляции определяют измере­нием ее в четырех выбранных точках с помощью термо­щупов и вычислением как средней арифметической ве­личины по результатам этих измерений.

Температуру окружающего воздуха измеряют на рас­стоянии 1 —1,5 м от поверхности испытуемой теплоизо­ляционной конструкции.

После проведения необходимых измерений удельный тепловой поток (Вт/м2) вычисляют по следующим фор­мулам: Q=-A(TnTB)—для плоских поверхностей; д = Mdn(TnTB)—для цилиндрических поверхностей, Где Tn — средняя температура поверхности изоляции, °С; TBТемпература окружающего воздуха, °С; DH — наружный диаметр теплоизоляционного слоя, м; a — коэффици­ент теплоотдачи, Вт/(м2-0С), определяют по табличным данным или по формуле

/ Tn + 273 у / £в +273 4

А=1,43(*п-;вК + 4,21 100 J > .

65

Пример. Определить тепловые потери сім трубопро­вода в котельной, если известно, что диаметр трубопро-

3-541

Вода 318 мм, толщина слоя тепловой изоляции 100 мм; І Температура воздуха в котельной 20° С, а средняя темпе­ратура поверхности изоляционного слоя составляет 47° С. 1. Определяем коэффициент теплоотдачи

/ 47 + 273 4 / 20 +273 И

А = 1,43(47 - 20)V3+4,2' 100 ' 100 L = V ' 47—20

= 7,42Вт/(м2-°С).

Контроль качества теплоизоляционных конструкций

Рис. 30. Схема датчика тепломера ИТП-2

2. Вычисляем удельные тепловые потери с поверхно­сти изоляции трубопровода

Q — аяdn(tn—/в) = 7,42 ■ 3,14 ■ 0,518 • 27=326 Вч/(м-°С).

Непосредственное измерение теплового потока (тепло­вых потерь) лучше всего производить с помощью мало­инерционных тепломеров конструкции ОРГРЭС или ВНИИПИТеплопроекта.

Малоинерционный тепломер конструкции ОРГРЭС типа ИТП-2 служит для измерения плотности тепловых ПОТОКОВ ОТ тепловой ИЗОЛЯЦИИ, неизолированных горячих | поверхностей и других нагретых тел. Его принцип деист - I вия основан на создании в нагревательном элементе | плотности теплового потока, равной по величине плотно - ] сти теплового потока, идущего от испытываемой поверх­ности, т. е. на методе компенсации теплового потока.

Равенство плотностей тепловых потоков нагреватель­ного элемента и испытываемой поверхности обеспечива­ется уравниванием их температур при прочих равных ус - ч ловиях теплоотдачи. ;1

Тепломер ИТП-2 состоит из датчика и вторичного І| прибора.

Датчик тепломера (рис: 30) состоит из высокотемпе- ратуропроводного (алюминиевого) корпуса 6, в котором

3

?

На теплоизолирующей прокладке 5 размещены нагрева­тель 3, выполненный из манганиновой проволоки, и ба­тарея дифференциальных термопар, спаи которой 2 и 4 Расположены по обе стороны теплоизолирующей про­кладки.

Нагреватель 3 и спаи дифференциальной термопары 2 закрыты теплопроводной медной пластинкой 1, явля­ющейся собственно нагревателем тепломера. Спаи диф­ференциальной термопары 4 расположены под термоизо­лирующей прокладкой, на корпусе датчика. Таким обра­зом, батарея дифференциальных термопар показывает наличие или отсутствие разности температур между кор­пусом датчика и нагревательным элементом.

В комплект тепломера входят два датчика. Датчик в виде диска со скошенными краями применяется при из­мерении плотности теплового потока от плоских поверх­ностей. Он с помощью пружинящего приспособления («вилки») соединен с рукояткой держателя и через шгек - керный разъем присоединен к вторичному прибору. Дат­чик в виде диска с некоторым радиусом кривизны на нижней плоскости применяют при измерении плотности теплового потока от цилиндрических и других выпуклых поверхностей. Резиновая пластина, в которую вставлен датчик, имеет по краям специальные приспособления («ушки»), служащие для закрепления датчика на объек­те исследования. Датчик через штеккерный разъем при­соединяют к вторичному прибору, схема которого пока­зана на рис. 31.

Для питания нагревателя датчика 2 установлен ис­точник постоянного тока 4, представляющий собой три батареи типа «Сатурн». Для измерения силы тока, про­ходящего через нагреватель, в цепь последовательно включен миллиамперметр 8. Регулировка силы тока осу­ществляется реостатами 5. Батарея дифференциальных термопар подключена непосредственно к нуль-гальвано­метру 10. Датчик соединяется с вторичным прибором штеккерным разъемом 1.

3*

67

Исходя из выбранных пределов измерений (0—116 или 0—580 Вт/(м2-°С) площади нагреваемого элемента (6 см2) и сопротивления (25 Ом), устанавливают преде­лы измерения миллиамперметра, которые соответствен­но равны 52,9 и 118,2 мА. Для обеспечения этих пределов с учетом характеристики миллиамперметра подобраны

Дополнительные сопротивления 6 и шунтовое сопротивле­ние 3.

Для подачи питания и закорачивания рамки нуль - Гальванометра установлен переключатель 9, а для изме­Нения пределов измерения — переключатель 7.

Измерение плотности теплового потока с помощью тепломера ИТП-2 производят следующим образом.

Датчик тепломера с помощью штеккерного разъема подключают к вторичному прибору. При положении переключате­ля 9 «выключено» прове­ряют положение стрелки нуль-гальванометра и в случае необходимости ус­танавливают ее на 0. Пе­реключатель 7 устанавли­вают на предел измере­ния, соответствующий ожидаемому тепловому потоку.

, На плоских поверхностях или поверхностях с боль­шим (более 2 м) радиусом кривизны измерения произво­дят плоским датчиком, который с помощью держателя прижимают нижней плоской частью к исследуемой по­верхности. После установки датчика переключатель 8 Переводят в положение «включено».

На поверхностях с малым радиусом кривизны изме­рения производят с помощью датчика с резиновой пла­стинкой. Для этого датчик накладывают на поверхность изоляции так, чтобы кривизна нижней части датчика сов­падала с кривизной поверхности изоляции. Затем рези - . новую пластинку с помощью ушек плотно крепят (при­вязывают) к исследуемому объекту.

При накладывании датчика на нагретую поверхность высокотемпературопроводный корпус датчика быстро на­гревается до температуры, которую имеет поверхность изоляции. Вследствие разницы температур между корпу­сом датчика и нагревательным элементом на выходе ба­тареи дифференциальных термопар появляется ЭДС.

Контроль качества теплоизоляционных конструкций

Рис. 31. Схема вторичного прибо­ра тепломера ИТП-2

Постепенно реостатами «грубо» и «точно» повышают силу тока в нагревателе датчика. При повышении темпе­ратуры нагревателя, а следовательно, и спаев батареи

Дифференциальных термопар, находящихся под нагре­вательным элементом, стрелка нуль-гальванометра начи­нает приближаться к нулевому значению. При переходе стрелки через 0 ток в нагревателе уменьшается до тех пор, пока стрелка нуль-гальванометра не займет устой­чивого нулевого положения.

При наложении датчика на горячую поверхность до включения подачи тока на нагреватель стрелка нуль-галь­ванометра будет находиться в левом положении. При подаче заведомо повышенного тока на нагреватель (стрелка миллиамперметра находится в крайнем правом положении) стрелка нуль-гальванометра начинает быст­ро приближаться к нулю.

Для быстрого достижения устойчивого нулевого поло­жения стрелки нуль-гальванометра уменьшение силы то­ка следует начинать за 2—3 деления до подхода ее к Нулю. Практически цикл установки стрелки на 0 повторя­ется несколько раз при постепенном уменьшении диапа­зона регулировки.

При устойчивом (не менее 1 мин) нулевом положении стрелки нуль-гальванометра отсчитывают значение плот­ности теплового потока по миллиамперметру, градуиров­ка которого может быть в ккал/(м2 • ч) или в Вт/м2.

Время, необходимое для проведения одного измере­ния, определяемое инерционностью корпуса датчика и стабильностью внешних условий, при применении плоско­го датчика составляет 3—8 мин, а при использовании датчика с резиновой пластинкой вследствие сравнитель­но небольшой теплопроводности резины 20—30 мин. В последнем случае измерение следует начинать через 15—20 мин после установки датчика на исследуемый объект.

В процессе эксплуатации тепломер должен подвер­гаться обязательной периодической проверке в сроки, определяемые условиями эксплуатациями, но не реже од­ного раза в два года.

Тепломер должен храниться в закрытом помещении при температуре 5—35° С и относительной влажности воздуха не выше 80%.

В воздухе помещения, где хранится тепломер, не дол­жно быть вредных примесей, вызывающих коррозию.

Поверхность нагревательных элементов датчиков не должна подвергаться никаким механическим воздействи­ям: давлению, трению, ударам.

ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Термопанели — качественный материал для отделки и утепления дома

Современные термопанели выделяются отменными эксплуатационными качествами, что делает их идеальным материалом для отделки зданий. Вопрос с утеплением дома всегда стоял остро. Производители предлагают множество строительных материалов, но большинство людей предпочитают …

Негорючая изоляция и базальтовая вата

При возведении зданий любого предназначения необходимо уделять внимание пожарной безопасности. Для решения этой проблемы подойдет негорючая изоляция, базальтовая вата.
Негорючие теплоизоляционные материалы стали неотъемлемой частью профильного рынка.

Средства теплоизоляции: зачем они нужны

Для обеспечения эффективного энергосбережения необходимо использовать качественные средства теплоизоляции. При выборе современных материалов реально снизить тепловые потери до 70%! Соответственно – уменьшить затраты на отопление дома/квартиры.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.