1 / 38

Određivanje toplinskih svojstava građevnih materijala Neven Ukrainczyk

Zavod za anorg. kem. tehn. i nemetale Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije Sveučilište u Zagrebu. Određivanje toplinskih svojstava građevnih materijala Neven Ukrainczyk ZAGREBAČKI ENERGETSKI TJEDAN 2010. Toplinska svojstva. primjena materijala prijenos topline (proračuni)

menefer
Download Presentation

Određivanje toplinskih svojstava građevnih materijala Neven Ukrainczyk

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Zavod za anorg. kem. tehn. i nemetaleFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologijeSveučilište u Zagrebu Određivanje toplinskih svojstava građevnih materijala NevenUkrainczyk ZAGREBAČKI ENERGETSKI TJEDAN 2010

  2. Toplinska svojstva • primjena materijala • prijenos topline (proračuni) • ušteda energije • Kontrola kvalitete Q

  3. Prijenos topline • heterogeni i višefazni materijali (l, s, v): • Mehanizmi prijenosa topline • Kondukcija • Konvekcija • Radiacija • Prijenos latentne topline • Praktično - model kondukcije • Prividni (efektivni) parametri λ, a

  4. METODE • Metode u ustaljenom stanju (statičke) • Prednost: jednostavni model • Nedostatak • dugo vrijeme mjerenja, transport vode • Dinamičke metode • Radijalni ili aksijalni 1D tok topline • Metoda vruće žice, ploče, sonde... T(x,y,z,) = Konst. T(x,y,z,) = f(t)

  5. 1. Metoda vruće žice • Tri osnovne izvedbe metode vruće žice: • paralelna (mjerna nesigurnost>4%) • poprečna žica • otpornička žica (mjerna nesigurnost~2%)

  6. 1. Izvedba s paralelnom žicom

  7. 1. Izvedba s poprečnom žicom

  8. 1. Izvedba s otporničkom žicom

  9. 1. Model vruće žice • Idealni linearni izvor topline: • l →∞ • m→ 0 • Porast temperature:

  10. 1. Eksperimentalni postav 2r = 76 μm l = 176.0 mm 2R = 51 mm

  11. 1. Reprezentativni odziv • t<120 s • Konačne dimenzije ispitivanog uzorka • Rubni uvjet plašta uzorka utječe na • temp. žice t<0.5s Realna žica - konačne duljine, mase i cp

  12. 1. Procjene toplinske vodljivosti

  13. 1. Linearna metoda

  14. 2. Metoda sonde • Dva tipa: • prodiru u materijal (npr. praškasti ili kapljeviti materijali) • na površini (kruti materijali) • Prednosti • Terenska ispitivanja (realni uvjeti) • Nedostaci • Utjecaj sonde (složeni model) • Prijelazni otpor • Kalibracija • Točnost > 5 %

  15. 2. Metoda sonde Uvjeti modela 1D: ls > 100d ws > 1.5ls Okolina: ds > 20 d ws – mjerna zona ls – aktivna duljina sonde Фd – promjer sonde Фs – promjer uzorka

  16. 3. Metoda vruće ploče:ustaljeno stanje • Zaštićena vruća ploča (eng. guarded hot plate) • Točnost 2-3 % • suhi homogeni uzorci • ~ 0,5 x 0,5 m • ustaljeno stanje! • Dugotrajno, transport vlage

  17. 3. Metoda vruće ploče: ustaljeno stanje

  18. 4. Impulsna pobuda

  19. 4. Temperaturno polje u uzorku Uzorak GRIJAČ

  20. 4. Temperaturni odziv

  21. 4. Reprezentativni temperaturni odziv • Reprezentativni temperaturni odziv • Početni dio odziva: kontaktni otpor, cp, masa grijaća • Realna pobuda (kašnjenje u isporučivanju snage grijanja) • Gubitak topline kroz izvode za napajanje grijača • Konačne dimenzije uzorka (gubici u okolinu)

  22. 4. Impulsna pobuda Heterogeni materijali: h > 10 dim. karakter. Heterogenosti Uklanjanje utjecaja okoline: w > 5h h alfa /λ < 0.1 Beskonačni uzorak u smjeru Q: l > 1.4h Dirac toplinski impuls: tm > 10t0

  23. 5. Skokovita pobuda: Gusstafson • Prednosti • mali i tanki uzorci (filmovi) • a[m2/s]i λ[W/mK] • mj. nesig. λ 2-5%, a 5-10% • bez nesigurnosti h (grijač – temp. osjetilo) • Nedostaci • Složena analiza (model)

  24. 5. Gusstafson Rs – promjer grijača R – promjer uzorka w – debljina uzorka tmax- trajanje grijanja Uvjet beskonačnosti uzorka:

  25. 5. Gusstafson • bifilarno motani grijač • Model: aproksimacija s m koncentričnih grijača, m > 10

  26. 6. Mjerenje toplinske difuzivnosti, a [m2/s]

  27. 6. Mjerenje a materijala pri nagloj promjeni temperature stijenke materijala praćen temperaturni odziv u osi valjkastog uzorka

  28. 6. 1D model Idealna skokovita pobuda Analitičko rješenje:

  29. 6. Toplinska difuzivnost Primjer procjene toplinske difuzivnosti materijala

  30. 6. Mjerenje aporoznih materijala • Unaprijeđena metoda određivanja a poroznih materijala • utjecaj kalupa • mjeri se i temp. ruba materijala • numerička obrada rezultata • Rješavanje PDJ • LM algoritam optimiranja

  31. 6. Izrađen rač. program s GUI

  32. 6. Primjer rezultata procjene a

  33. 1-6. Vrednovanje metoda-> referentni materijali • NIST SRM • Pyrex 7740, Pyroceram 9606 • PMM (plexiglass) =f(ro)~0,190W/mK • Glicerol (higroskopan!) • ~ Stiropor • Gelirana voda (Agar gel 0.7%) • Spriječena prirodna konvekcija • Quartz (Ottawa) sand • Sferična zrna 600 um – 850 um

  34. Rezultati vrednovanja eksp. metoda

  35. 7. Ukupni koeficijent prolaza toplineU-vrijednost [W/m2K] • Serijski vezani otpori • kondukcija, konvekcija i radijacija

  36. ZAKLJUČAK • Metode u ustaljenom stanju (statičke) • Prednost: jednostavni model • Nedostatak • dugo vrijeme mjerenja, transport vode • Dinamičke metode • Grijač/temp. osjetilo -> bolja mj. nesig. • Radijalni ili aksijalni 1D tok topline • Metoda vruće žice, ploče, sonde...

  37. ZAKLJUČAK • Uklanjanje sustavnih pogrešaka: • Reprezentativni temperaturni odziv • kritični odabir eksperimentalnog postava • Dimenzije (uzorka, osjetila,...), t, snaga,... • približni model vs. realni sustav • Neidealnost grijača (x, m, cp) • Konačne dimenzije uzorka • kontaktni otpor • stvarna snaga grijača (gubici)

  38. HVALA NA POZORNOSTI!

More Related