[go: up one dir, main page]

RU2140070C1 - Process determining thermal and physical characteristics of construction materials in multilayer structures without breakdown of their integrity - Google Patents

Process determining thermal and physical characteristics of construction materials in multilayer structures without breakdown of their integrity Download PDF

Info

Publication number
RU2140070C1
RU2140070C1 RU98103966A RU98103966A RU2140070C1 RU 2140070 C1 RU2140070 C1 RU 2140070C1 RU 98103966 A RU98103966 A RU 98103966A RU 98103966 A RU98103966 A RU 98103966A RU 2140070 C1 RU2140070 C1 RU 2140070C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
time
heater
thermal
points
Prior art date
Application number
RU98103966A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.Г. Варфоломеев
Л.П. Орлова
Ю.Л. Муромцев
В.М. Потапов
Original Assignee
Научно-информационный центр проблем интеллектуальной собственности
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-информационный центр проблем интеллектуальной собственности filed Critical Научно-информационный центр проблем интеллектуальной собственности
Priority to RU98103966A priority Critical patent/RU2140070C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2140070C1 publication Critical patent/RU2140070C1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: construction heat engineering. SUBSTANCE: process consists in adiabatic action on surface of each external layer with proper disk heater located in space of probe hemmed with heat insulation ring and in recording of dependence of temperature of surface of examined material on time. Dependence of temperature on time to determine coefficient of thermal diffusivity of external layers of structure is recorded in four points on surface: under both heaters and in two points of surface located under corresponding guarding rings and away from edges of heaters by distances equal to corresponding thickness of external layers of structure. For determination of thermal and physical characteristics of internal layers of structure one of heaters is disconnected and dependence of surface temperature on time is recorded in two of mentioned points. EFFECT: increased speed of determination of thermal and physical characteristics of construction materials. 1 dwg

Description

Изобретение относится к строительной теплотехнике, в частности к измерениям теплофизических характеристик (ТФХ) многослойных ограждающих конструкций (наружных перекрытий, перегородок, покрытий, полов и т.п.). The invention relates to construction heat engineering, in particular to measurements of thermophysical characteristics (TFH) of multilayer walling (external ceilings, partitions, coatings, floors, etc.).

Известен способ неразрушающего контроля ТФХ материалов, состоящий в тепловом воздействии на поверхность полубесконечного в тепловом отношении исследуемого тела от точечного источника тепла, измерении времени достижения максимальной избыточной температуры в заданной точке поверхности тела τmax, измерении мощности источника тепла, при этом обеспечивают постоянную мощность источника тепла Wo до момента достижения максимальной избыточной температуры в заданной точке поверхности, затем мощность источника тепла изменяют обратно пропорционально корню квадратному из времени и замеряют величину максимальной избыточной температуры в точке приложения источника тепла To max, а искомые ТФХ определяют по соответствующим формулам с учетом измеренных Wo, τmax и Тo max (см. а.с. СССР N 1390555, кл. 4 G 01 N 25/18, 1988).A known method of non-destructive testing of the thermal conductivity characteristics of materials, consisting in the thermal effect on the surface of a thermally semi-infinite investigated body from a point heat source, measuring the time to reach the maximum excess temperature at a given point on the body surface τ max , measuring the power of the heat source, while providing a constant power to the heat source W o until the maximum temperature in excess given point of the surface, then the heat source strength change inversely propor- ionalno square root of the time and measure the value of maximum temperature in excess application point heat source T o max, and the required TPC determined by the respective formulas given measured W o, τ max and T o max (cm. AS USSR N 1390555, C. 4 G 01 N 25/18, 1988).

Недостатками этого способа являются:
1) В качестве нагревателя используется точечный источник тепла, тогда как для определения ТФХ строительных материалов (бетон, кирпич, утеплители типа пенопласта и т. п. ) необходим источник тепла с большой активной (теплоотдающей) поверхностью, так как потребное время нагрева таких материалов при соблюдении условия исключения их термодеструкции весьма велико - более часа.
The disadvantages of this method are:
1) A point heat source is used as a heater, while for determining the thermal conductivity characteristics of building materials (concrete, brick, heat-insulating materials such as polystyrene, etc.) a heat source with a large active (heat-releasing) surface is required, since the required heating time for such materials is compliance with the conditions for the exclusion of their thermal destruction is very large - more than an hour.

2) Область применения ограничена однослойными конструкциями. 2) The scope is limited to single-layer structures.

3) Требуется усложнение аппаратурного оформления для обеспечения заданного закона регулирования мощности источника тепла, начиная с момента достижения максимальной избыточной температуры. 3) The complexity of the hardware design is required to ensure a given law of regulating the power of the heat source, starting from the moment of reaching the maximum excess temperature.

Известен также способ определения ТФХ строительных материалов конструкций, согласно которому вводят в соприкосновение поверхности эталонного тела и исследуемой конструкции, подают тепловой импульс и регистрируют изменение температуры в плоскости их соприкосновения, вычисляют коэффициенты тепловой активности, а затем вычисляют искомые ТФХ, при этом регистрацию изменения температуры производят в два разных промежутка времени (см. а.с. СССР N 1122956 кл. G 04 N 25/18, 1984). There is also a method for determining the thermal characteristics of building materials of constructions, according to which the surfaces of the reference body and the structure under study are brought into contact, a heat pulse is applied and the temperature change is recorded in the plane of their contact, thermal activity coefficients are calculated, and then the sought thermal characteristics are calculated, and the temperature changes are calculated at two different time intervals (see AS of the USSR N 1122956 class G 04 N 25/18, 1984).

Недостатками этого способа являются:
1) Область применения ограничена однослойными конструкциями.
The disadvantages of this method are:
1) The scope is limited to single-layer structures.

2) Сложность алгоритма расчета: вначале вычисляют критическое время, коэффициенты тепловой активности по громоздким формулам и лишь затем по полученным данным рассчитывают ТФХ. 2) The complexity of the calculation algorithm: first, the critical time is calculated, the thermal activity coefficients are cumbersome formulas, and only then the TFC is calculated from the obtained data.

За прототип принят способ определения теплофизических материалов конструкций путем введения в соприкосновение поверхностей эталонного тела и исследуемой конструкции, создания теплового импульса в плоскости соприкосновения, регистрации во времени температуры в этой плоскости и одновременного измерения диэлектрической проницаемости материала конструкции, отличающийся тем, что с целью расширения области применения на конструкции, имеющие отделочный (облицовочный) слой, регистрацию температур в плоскости соприкосновения производят в три момента времени τ123, причем моменты времени выбирают исходя из условия τ1= yτ2= (2y-1)τ3, где 0,5 < y < 1,0, а измерение диэлектрической проницаемости производят дважды, причем одно измерение проводят при глубине зоны контроля, соизмеримой с толщиной отделочного слоя, а другое - при большей глубине, по заранее полученной зависимости определяют объемную влажность материалов отделочного слоя и тела конструкции и по полученным расчетным данным находят теплофизические характеристики материалов конструкции (см. а.с. СССР N 922606, G 01 N 25/18, 1982).The prototype adopted a method for determining the thermophysical materials of structures by introducing the surfaces of the reference body and the structure under study, creating a heat pulse in the plane of contact, recording the temperature in this plane over time and simultaneously measuring the dielectric constant of the material of the structure, characterized in that in order to expand the scope on structures having a finishing (facing) layer, the temperature is recorded in the plane of contact at three instants of time τ 1 , τ 2 , τ 3 , and the time instants are selected based on the condition τ 1 = yτ 2 = (2y-1) τ 3 , where 0.5 <y <1.0, and the dielectric constant is measured twice, moreover, one measurement is carried out at a depth of the control zone commensurate with the thickness of the finishing layer, and the other at a greater depth, the volume moisture of the materials of the finishing layer and the body of the structure is determined from a predetermined dependence and the thermophysical characteristics of the materials of construction are found from the calculated data (see A.S. USSR N 922606, G 01 N 25/18, 1982).

Недостатками прототипа являются:
1. Область применения ограничена двухслойными конструкциями, так как используемые расчетные соотношения, являясь нелинейными, принципиально не применимы для трехслойных конструкций.
The disadvantages of the prototype are:
1. The scope is limited to two-layer structures, since the used design relations, being non-linear, are fundamentally not applicable for three-layer structures.

2. Большое потребное время экспериментов и усложнение аппаратурного оформления из-за необходимости, кроме измерения температуры, дважды производить измерения диэлектрической проницаемости материалов слоев (на двух различных глубинах зоны контроля). 2. The large required time of experiments and the complexity of the hardware design due to the need, in addition to measuring temperature, to twice measure the dielectric constant of the layer materials (at two different depths of the control zone).

Кроме того, большое потребное время обусловлено применением импульсного теплового воздействия: строительные материалы - бетон, кирпич, утеплители типа пенопласта и т.п. - обладают малой теплопроводностью; поэтому целесообразно использовать непрерывно действующий нагреватель (как в предлагаемой заявке). In addition, the large required time is due to the use of pulsed heat: building materials - concrete, brick, foam-type insulation, etc. - have low thermal conductivity; therefore, it is advisable to use a continuously operating heater (as in the proposed application).

3. Повышенная погрешность из-за необходимости пересчета диэлектрической проницаемости в объемную влажность обоих материалов слоев. 3. The increased error due to the need to recalculate the dielectric constant in the volumetric humidity of both layer materials.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение области применения (использования способа для исследования трехслойной конструкции) и повышение быстродействия. The objective of the invention is to expand the scope (use of the method for the study of a three-layer structure) and increase performance.

Наличие совокупности существенных признаков: проведение исследования трехслойной конструкции, применение нагревателя в непрерывном режиме нагрева, исключение необходимости измерения диэлектрической проницаемости материалов слоев обеспечит расширение области применения и повышение быстродействия. The presence of a set of essential features: conducting research on a three-layer structure, using a heater in a continuous heating mode, eliminating the need to measure the dielectric constant of layer materials will provide an extension of the field of application and increase speed.

По сравнению с прототипом (см. а.с. СССР N 922606 кл. G 01 N 25/18, 1982) предлагаемый способ имеет:
1) более широкую область применения: объект исследования - трехслойная конструкция вместо двухслойной;
2) повышенное быстродействие, вследствие:
а) применения нагревателя в непрерывном режиме нагрева вместо импульсного,
б) исключения затрат времени на измерение диэлектрической проницаемости материалов слоев.
Compared with the prototype (see AS USSR N 922606 class. G 01 N 25/18, 1982), the proposed method has:
1) a wider scope: the object of study is a three-layer design instead of a two-layer;
2) increased performance, due to:
a) the use of a heater in continuous heating instead of pulsed,
b) the exclusion of time spent on measuring the dielectric constant of the materials of the layers.

Технико-экономическая эффективность способа вытекает из расширения области применения и повышения быстродействия. The technical and economic efficiency of the method follows from the expansion of the scope and increase speed.

Указанный технический результат достигается тем, что осуществляют активное тепловое воздействие на поверхность каждого наружного слоя адиабатически от дисковых нагревателей, расположенных в полости зондов, окаймленных охранными (теплоизоляционными) кольцами, и регистрации зависимости температуры поверхности исследуемого материала от времени, при этом для определения коэффициентов температуропроводности наружных слоев конструкции регистрируют зависимость температуры от времени в четырех поверхностных точках: под обоими нагревателями и в двух точках поверхности, расположенных под соответствующими охранными кольцами на заданных расстояниях от нагревателей, а для определения теплофизических характеристик внутренних слоев конструкции один из нагревателей отключают и регистрируют зависимость температуры поверхности от времени в двух из указанных точек, одна из которых расположена под охранным кольцом со стороны включенного нагревателя, а другая - под отключенным нагревателем, кроме того, определение коэффициентов теплопроводности наружных и внутренних слоев конструкции проводят с использованием специальной аппроксимации полученных зависимостей температуры от времени и искомые теплофизические характеристики определяют по соответствующим формулам. The specified technical result is achieved by the fact that they carry out an active thermal effect on the surface of each outer layer adiabatically from disk heaters located in the cavity of the probes bordered by guard (heat-insulating) rings, and register the dependence of the surface temperature of the material on time, in order to determine the thermal diffusivity of the outer the layers of the structure record the dependence of temperature on time at four surface points: under both fir trees and at two surface points located under the corresponding guard rings at predetermined distances from the heaters, and to determine the thermophysical characteristics of the inner layers of the structure, one of the heaters is turned off and the surface temperature versus time is recorded at two of these points, one of which is located under the guard ring from the side of the switched on heater, and the other under the switched off heater, in addition, the determination of the thermal conductivity of the outer and inner layers Design is carried out using a special approximation of the obtained temperature dependency of the time and the desired thermal characteristics determined by appropriate formulas.

Наличие совокупности существенных признаков: проведение исследования многослойной конструкции, применение дискового нагревателя, осуществление непрерывного режима нагрева, исключение необходимости достижения установившегося значения температур в заданных точках контроля обеспечит расширение области применения и повышение быстродействия. The presence of a set of essential features: conducting a study of a multilayer structure, using a disk heater, implementing a continuous heating mode, eliminating the need to achieve a steady-state temperature at predetermined control points, will expand the scope and increase speed.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. На каждую из наружных поверхностей полубесконечной в тепловом отношении многослойной конструкции устанавливается по одному зонду, в полости которого расположены дисковый нагреватель и термопара (см. чертеж). 3онд поджимается к наружной поверхности определенным усилием, сообщаемым грузом или пружиной (на чертеже не показаны). На фиг. обозначены: 1 - 4 - порядковые номера поверхностей слоев, h1 - h3 - толщины слоев.The essence of the proposed method is as follows. One probe is installed on each of the outer surfaces of a thermally semi-infinite multilayer structure, in the cavity of which a disk heater and a thermocouple are located (see drawing). 3ond is pressed to the outer surface by a certain force imparted by a load or spring (not shown in the drawing). In FIG. marked: 1 - 4 - serial numbers of the surfaces of the layers, h 1 - h 3 - thickness of the layers.

В случае различных толщин h1 и h3 и величин теплофизических характеристик материалов слоев потребные плотности теплового потока q1 и q4 нагревателей также различны. На чертеже представлен случай h1 > h3 и q1 > q4.In the case of different thicknesses h 1 and h 3 and the values of thermophysical characteristics of the materials of the layers, the required heat flux densities q 1 and q 4 of the heaters are also different. The drawing shows the case of h 1 > h 3 and q 1 > q 4 .

Осуществляемые посредством термопар измерения температуры в зависимости от времени t проводятся в точках O1, O4, расположенных под соответствующими нагревателями, и в точках b1 и b4, расположенных под охранными (теплоизоляционными) кольцами. Точки b1 и b4 отстоят от среза соответствующего нагревателя на расстояния h1 и h3.Temperature measurements carried out by means of thermocouples depending on time t are carried out at points O 1 , O 4 located under the corresponding heaters, and at points b 1 and b 4 located under the guard (heat-insulating) rings. Points b 1 and b 4 are separated from the cutoff of the corresponding heater at distances h 1 and h 3 .

Охранные кольца из теплоизоляционного материала типа пенопласта окаймляют источник тепла, обеспечивая направленное движение теплового потока на наружную поверхность конструкции и препятствуя теплообмену в других направлениях, тем самым позволяют реализовывать адиабатический режим нагрева. Security rings made of a foam-type insulating material surround a heat source, providing directional movement of the heat flux to the outer surface of the structure and preventing heat transfer in other directions, thereby allowing the adiabatic heating mode to be realized.

Включаются электрические нагреватели и термопары замеряют температуру в указанных точках наружных поверхностей через заданные промежутки времени с последующей регистрацией ее вторичным прибором. На основании полученных зависимостей температуры от времени находят теплофизические характеристики наружных слоев конструкции. Electric heaters are turned on and thermocouples measure the temperature at the indicated points on the external surfaces at predetermined intervals of time, followed by registration with a secondary device. Based on the obtained dependences of temperature on time, the thermophysical characteristics of the outer layers of the structure are found.

Для определения теплофизических характеристик материалов внутренних слоев конструкции один из нагревателей (как правило, имеющий меньшую мощность) отключают и измерение температуры проводят лишь в точках b1 и O4. Посредством математической обработки полученных экспериментальных зависимостей температуры от времени находят теплофизические характеристики материалов внутренних слоев.To determine the thermophysical characteristics of the materials of the inner layers of the structure, one of the heaters (usually having less power) is turned off and the temperature is measured only at points b 1 and O 4 . By mathematical processing of the obtained experimental temperature dependences of time, the thermophysical characteristics of the materials of the inner layers are found.

Аналитическое решение, описывающее распределение температуры по толщине z тела и во времени t при использовании модели полупространства, имеет следующий вид [Лыков А.В. Теория теплопроводности. - М.: Высш. шк. 1967.]:

Figure 00000002

где
Figure 00000003

Figure 00000004

erfu - функция ошибок Гаусса;
Figure 00000005

ε - тепловая активность материала тела;
To - начальная температура тела.The analytical solution describing the temperature distribution over the body thickness z and in time t when using the half-space model has the following form [A. Lykov Theory of thermal conductivity. - M .: Higher. school 1967.]:
Figure 00000002

Where
Figure 00000003

Figure 00000004

erfu - Gaussian error function;
Figure 00000005

ε is the thermal activity of the body material;
T o - initial body temperature.

Для поверхности тела z = о согласно (1) получим:

Figure 00000006

так как при z = 0, u = 0,
Figure 00000007

Разделив соотношение (1) на (2), получим для 1-го слоя (z = h1):
Figure 00000008

где
Figure 00000009

Благодаря теплоизоляционному (охранному) кольцу можно записать:
Figure 00000010
(4)
Из равенств (3) - (4), используя экспериментальные термограммы
Figure 00000011
и табулированные значения функции ierfc u1, определяем коэффициент температуропроводности a1 первого слоя.For the surface of the body z = 0 according to (1) we get:
Figure 00000006

since for z = 0, u = 0,
Figure 00000007

Dividing relation (1) by (2), we obtain for the 1st layer (z = h 1 ):
Figure 00000008

Where
Figure 00000009

Thanks to the heat-insulating (security) ring, you can write:
Figure 00000010
(4)
From equalities (3) - (4), using experimental thermograms
Figure 00000011
and tabulated values of the function ierfc u 1 , we determine the coefficient of thermal diffusivity a 1 of the first layer.

При этом для увеличения точности целесообразно вначале рассчитать несколько значений (а1)i, используя точки термограмм, отвечающие различным моментам времени ti.Moreover, to increase the accuracy, it is advisable to first calculate several values of (a 1 ) i , using the points of thermograms corresponding to different points in time t i .

Искомая величина a1 определяется затем посредством усреднения полученных значений (а1)i.The desired value a 1 is then determined by averaging the obtained values (a 1 ) i .

Проведенные нами эксперименты показывают, что точность определения а1 находится в пределах 2 - 3% при использовании 5 - 10 точек термограмм. Целесообразно при этом для сокращения процедуры брать первую точку при минимально возможном времени, именно времени достижения величины избыточной температуры

Figure 00000012
, достаточной для надежного ее измерения (3 - 4oC).Our experiments show that the accuracy of determination of a 1 is in the range of 2–3% when using 5–10 points of thermograms. In order to shorten the procedure, it is advisable to take the first point at the minimum possible time, namely, the time to reach the excess temperature
Figure 00000012
sufficient for reliable measurement (3 - 4 o C).

Аналогично находим коэффициент температуропроводности а3 третьего слоя:

Figure 00000013

где
Figure 00000014
;
Figure 00000015

Для определения коэффициента температуропроводности а2 внутреннего слоя следует отключить нагреватель меньшей мощности. В нашем случае, как отмечалось, таким является нагреватель с плотностью теплового потока q4. Температурная волна будет распространяться от более нагретой поверхности контакта 2 к менее нагретой 3. Тогда по аналогии с (3) получим следующие два соотношения:
Figure 00000016

Figure 00000017

где
Figure 00000018

Из этих выражений имеем:
Figure 00000019

Искомый коэффициент температуропроводности а2 находим из (8). Таким образом, величина а2 определяется посредством обработки двух термограмм:
Figure 00000020

Для определения коэффициентов тепловой активности ε1 и ε3 наружных слоев используем решение системы дифференциальных уравнений теплопроводности для двух полуограниченных тел, приведенных в контакт, т.е. подчиняющихся граничному условию 4-го рода (ГУ-4). При этом начальные температуры тел отличаются друг от друга. Теплопередача осуществляется через поверхность контакта от тела, имеющего более высокую температуру.Similarly, we find the coefficient of thermal diffusivity a 3 of the third layer:
Figure 00000013

Where
Figure 00000014
;
Figure 00000015

To determine the coefficient of thermal diffusivity a 2 of the inner layer, a heater of lower power should be turned off. In our case, as noted, this is a heater with a heat flux density q 4 . The temperature wave will propagate from the warmer contact surface 2 to the less heated 3. Then, by analogy with (3), we obtain the following two relations:
Figure 00000016

Figure 00000017

Where
Figure 00000018

From these expressions we have:
Figure 00000019

The required thermal diffusivity coefficient a 2 is found from (8). Thus, the value of a 2 is determined by processing two thermograms:
Figure 00000020

To determine the thermal activity coefficients ε 1 and ε 3 of the outer layers, we use the solution of the system of differential heat equations for two semi-bounded bodies brought into contact, i.e. obeying the boundary condition of the 4th kind (GU-4). In this case, the initial temperatures of the bodies differ from each other. Heat transfer is carried out through the contact surface from the body having a higher temperature.

При ГУ-4 решение имеет наиболее простой вид при наложении на более горячее тело условия постоянства его температуры в течение всего процесса теплопередачи [Лыков А.В. Теория теплопроводности. - М.: Высш. шк. 1967. - С. 865]. With GU-4, the solution has the simplest form when the condition on which the temperature is constant over the entire heat transfer process is imposed on a hotter body [A. Lykov Theory of thermal conductivity. - M .: Higher. school 1967. - S. 865].

В нашем случае телами, отвечающими ГУ-4, являются, в первую очередь, нагреватель и слой, с которым он контактирует, а затем парные сочетания последующих слоев. In our case, the bodies corresponding to GU-4 are, first of all, the heater and the layer with which it is in contact, and then paired combinations of subsequent layers.

Для первого слоя при условии постоянства температуры нагревателя (т.е. наложения на нагреватель граничного условия 1-го рода) решение имеет вид [Лыков А.В. Теория теплопроводности. - М.: Высш. шк. 1967. - С. 366]:

Figure 00000021

где
Figure 00000022

Для соблюдения ГУ-1 по отношению к нагревателю следует экспериментальную термограмму
Figure 00000023
нагревателя аппроксимировать отрезками кусочно-ступенчатой функции с шагом по времени Δt. Тогда (9) будет иметь вид:
Figure 00000024

где i - номер шага по времени, i = 1 - n; целесообразно шаг по времени Δt выбрать равномерным;
ti= ti-1+Δt;
Figure 00000025

Учитывая, что коэффициент температуропроводности a1 определен ранее (см. соотношение (3)), находим из (10) относительную тепловую активность в дискретных точках по времени ti:
Figure 00000026

где обозначено:
Figure 00000027

Тогда дискретна тепловая активность для первого слоя
Figure 00000028

Искомую тепловую активность для первого слоя в целом находим усреднением:
Figure 00000029

Коэффициент теплопроводности
Figure 00000030

Аналогично для материала третьего слоя
Figure 00000031

Figure 00000032

Для определения тепловой активности ε2 внутреннего слоя следует использовать указанный ранее подход при нахождении температуропроводности a2 этого слоя - отключить нагреватель меньшей мощности, т.е. с плотностью теплового потока q4.For the first layer, provided that the temperature of the heater is constant (that is, imposing a boundary condition of the first kind on the heater), the solution has the form [A. Lykov Theory of thermal conductivity. - M .: Higher. school 1967. - S. 366]:
Figure 00000021

Where
Figure 00000022

To comply with GU-1 with respect to the heater, an experimental thermogram follows
Figure 00000023
approximate the heater by segments of a piecewise-step function with a time step Δt. Then (9) will have the form:
Figure 00000024

where i is the number of time steps, i = 1 - n; it is advisable to choose a time step Δt uniformly;
t i = t i-1 + Δt;
Figure 00000025

Given that the thermal diffusivity a 1 was previously determined (see relation (3)), we find from (10) the relative thermal activity at discrete points in time t i :
Figure 00000026

where indicated:
Figure 00000027

Then discrete thermal activity for the first layer
Figure 00000028

The desired thermal activity for the first layer as a whole is found by averaging:
Figure 00000029

Coefficient of thermal conductivity
Figure 00000030

Similarly for the material of the third layer
Figure 00000031

Figure 00000032

To determine the thermal activity ε 2 of the inner layer, one should use the previously mentioned approach when finding the thermal diffusivity a 2 of this layer - turn off the heater of lower power, i.e. with a heat flux density q 4 .

Тогда по аналогии с (10) получим:

Figure 00000033

откуда с учетом (7) имеем:
Figure 00000034
ьThen, by analogy with (10), we obtain:
Figure 00000033

whence, taking into account (7), we have:
Figure 00000034
b

Claims (1)

Способ определения теплофизических характеристик строительных материалов многослойных конструкций без нарушения их целостности, состоящий в тепловом воздействии на поверхность наружного слоя дисковым нагревателем и регистрации зависимости температуры поверхности исследуемого материала от времени, отличающийся тем, что для реализации адиабатического режима нагрева дисковый нагреватель располагают в полости зонда, окаймленного охранным кольцом, дополнительно устанавливают на противоположной поверхности другого наружного слоя дисковый нагреватель, конструктивно аналогичный первому, при этом для определения коэффициентов температуропроводности наружных слоев конструкции регистрируют зависимость температуры от времени в четырех поверхностных точках: под обоими нагревателями и в двух точках поверхности, расположенных под соответствующими охранными кольцами и отстоящих от края нагревателя на расстояния, равные соответствующим толщинам наружных слоев конструкции, а для определения теплофизических характеристик внутренних слоев конструкции один из нагревателей отключают и регистрируют зависимость температуры поверхности от времени в двух из указанных точек, одна из которых расположена под охранным кольцом со стороны включенного нагревателя, а другая - под отключенным нагревателем, кроме того, для определения коэффициентов теплопроводности наружных и внутренних слоев конструкции экспериментальные зависимости температуры от времени для точек поверхности, имеющих более высокую температуру, аппроксимируют кусочно-ступенчатыми функциями с заданным шагом по времени, а искомые теплофизические характеристики определяют по соответствующим формулам. A method for determining the thermophysical characteristics of building materials of multilayer structures without violating their integrity, consisting in the thermal effect on the surface of the outer layer by a disk heater and recording the dependence of the surface temperature of the test material on time, characterized in that for the implementation of the adiabatic heating mode, the disk heater is placed in the cavity of the probe bordered guard ring, additionally installed on the opposite surface of another outer layer d a skovy heater, structurally similar to the first one, in order to determine the thermal diffusivity coefficients of the outer layers of the structure, the time dependence of temperature is recorded at four surface points: under both heaters and at two surface points located under the respective guard rings and at a distance equal to the corresponding the thickness of the outer layers of the structure, and to determine the thermophysical characteristics of the inner layers of the structure, one of the the oil is turned off and the time dependence of the surface temperature is recorded at two of the indicated points, one of which is located under the guard ring on the side of the switched on heater and the other under the switched off heater, in addition, to determine the thermal conductivity of the outer and inner layers of the structure, the experimental temperature dependences on time for surface points having a higher temperature is approximated by piecewise-step functions with a given time step, and the desired thermophysical Kie characteristics determined by appropriate formulas.
RU98103966A 1998-02-26 1998-02-26 Process determining thermal and physical characteristics of construction materials in multilayer structures without breakdown of their integrity RU2140070C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98103966A RU2140070C1 (en) 1998-02-26 1998-02-26 Process determining thermal and physical characteristics of construction materials in multilayer structures without breakdown of their integrity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98103966A RU2140070C1 (en) 1998-02-26 1998-02-26 Process determining thermal and physical characteristics of construction materials in multilayer structures without breakdown of their integrity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2140070C1 true RU2140070C1 (en) 1999-10-20

Family

ID=20202978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98103966A RU2140070C1 (en) 1998-02-26 1998-02-26 Process determining thermal and physical characteristics of construction materials in multilayer structures without breakdown of their integrity

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2140070C1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2219534C1 (en) * 2002-09-12 2003-12-20 Будадин Олег Николаевич Process of thermal nondestructive testing of multilayer objects
RU2221239C2 (en) * 2001-01-31 2004-01-10 Воронежский военный авиационный инженерный институт Method establishing thermal diffusivity of materials
RU2245538C1 (en) * 2003-05-05 2005-01-27 Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ) Nondestructive control method for thermal and physical properties of building materials for multilayer building structure erection
RU2247363C1 (en) * 2003-06-04 2005-02-27 Тамбовский государственный технический университет Method of nondestructive testing of thermophysical characteristics of articles
RU2261437C1 (en) * 2004-04-08 2005-09-27 Технологический институт энергетических обследований, диагностики и неразрушающего контроля "ВЕМО" Method of thermal non-destructive inspection of multilayer objects
RU2287807C1 (en) * 2005-03-09 2006-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ) Method for determining thermo-physical properties of multi-layered building structures and products
RU2308710C2 (en) * 2005-05-27 2007-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Инвестиционная строительная компания" Method and device for measuring heat resistance
RU2327148C1 (en) * 2006-08-28 2008-06-20 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" Method of non-destructive testing of thermal properties of multilayered constructional structures
RU2417367C1 (en) * 2009-12-10 2011-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Method and device to determine thermophysical properties of solid materials in field of centrifugal forces
RU2744606C1 (en) * 2020-07-23 2021-03-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») Microwave method for determining thermophysical characteristics of multilayer structures and products

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4534663A (en) * 1983-10-06 1985-08-13 Geoscience Ltd Means and techniques for testing of heat insulation materials
SU1390554A1 (en) * 1986-11-14 1988-04-23 МГУ им.М.В.Ломоносова Method of determining heat conductivity coefficient
SU1436043A1 (en) * 1987-02-19 1988-11-07 Научно-Исследовательский Институт Строительной Физики Госстроя Ссср Apparatus for determining thermal and physical parameters of construction materials

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4534663A (en) * 1983-10-06 1985-08-13 Geoscience Ltd Means and techniques for testing of heat insulation materials
SU1390554A1 (en) * 1986-11-14 1988-04-23 МГУ им.М.В.Ломоносова Method of determining heat conductivity coefficient
SU1436043A1 (en) * 1987-02-19 1988-11-07 Научно-Исследовательский Институт Строительной Физики Госстроя Ссср Apparatus for determining thermal and physical parameters of construction materials

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2221239C2 (en) * 2001-01-31 2004-01-10 Воронежский военный авиационный инженерный институт Method establishing thermal diffusivity of materials
RU2219534C1 (en) * 2002-09-12 2003-12-20 Будадин Олег Николаевич Process of thermal nondestructive testing of multilayer objects
RU2245538C1 (en) * 2003-05-05 2005-01-27 Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ) Nondestructive control method for thermal and physical properties of building materials for multilayer building structure erection
RU2247363C1 (en) * 2003-06-04 2005-02-27 Тамбовский государственный технический университет Method of nondestructive testing of thermophysical characteristics of articles
RU2261437C1 (en) * 2004-04-08 2005-09-27 Технологический институт энергетических обследований, диагностики и неразрушающего контроля "ВЕМО" Method of thermal non-destructive inspection of multilayer objects
RU2287807C1 (en) * 2005-03-09 2006-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ) Method for determining thermo-physical properties of multi-layered building structures and products
RU2308710C2 (en) * 2005-05-27 2007-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Инвестиционная строительная компания" Method and device for measuring heat resistance
RU2327148C1 (en) * 2006-08-28 2008-06-20 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" Method of non-destructive testing of thermal properties of multilayered constructional structures
RU2417367C1 (en) * 2009-12-10 2011-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Method and device to determine thermophysical properties of solid materials in field of centrifugal forces
RU2744606C1 (en) * 2020-07-23 2021-03-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») Microwave method for determining thermophysical characteristics of multilayer structures and products

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2140070C1 (en) Process determining thermal and physical characteristics of construction materials in multilayer structures without breakdown of their integrity
Aviram et al. Thermal properties of a variable cavity wall
Sassine et al. Parametric identification of thermophysical properties in masonry walls of buildings
Faye et al. A new procedure for the experimental measurement of the effective heat capacity of wall elements
Bertsche et al. Experimental investigation on heat transfer in laminar, transitional and turbulent circular pipe flow with respect to flow regime boundaries
Assael et al. An improved application of the transient hot-wire technique for the absolute accurate measurement of the thermal conductivity of Pyroceram 9606 up to 420 K
Chudzik Measurement of thermal parameters of a heat insulating material using infrared thermography
Simões et al. Laboratory assessment of thermal transmittance of homogeneous building elements using infrared thermography
Chudzik Measurement of thermal diffusivity of insulating material using an artificial neural network
RU2245538C1 (en) Nondestructive control method for thermal and physical properties of building materials for multilayer building structure erection
Hammerschmidt A quasi-steady state technique to measure the thermal conductivity
Osséni et al. Hot plate method with two simultaneous temperature measurements for thermal characterization of building materials
RU2287807C1 (en) Method for determining thermo-physical properties of multi-layered building structures and products
RU2744606C1 (en) Microwave method for determining thermophysical characteristics of multilayer structures and products
Marmoret et al. Limit of validity of the log-linear model for determining thermal properties of light insulation materials with cylindrical hot probe
RU2149389C1 (en) Method of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2247363C1 (en) Method of nondestructive testing of thermophysical characteristics of articles
RU2327148C1 (en) Method of non-destructive testing of thermal properties of multilayered constructional structures
Gembarovic et al. Non-Fourier heat conduction modeling in a finite medium
RU2698947C1 (en) Method for nondestructive inspection of thermophysical characteristics of construction materials and articles
Łoziczonek et al. Methods of determining the thermal conductivity of building materials with high and medium thermal resistance
Hatton et al. The role of contact resistance in skin burns
Suh et al. Thermocouple Response Characteristics in Deflagrating Low-Conductivity Materials
RU2224244C2 (en) Method of temperature waves meant for determination of thermophysical properties of materials
RU2530473C1 (en) Device and method for complex determination of basic thermophysical properties of solid body