Поверхностная плотность теплового потока

Поверхностная плотность теплового потока (ППТП) – это лучистый тепловой поток, воздействующий на единицу поверхности образца (ГОСТ 30402-96).

Плотность теплового потока (поверхностная) – это величина теплового потока, проходящая через единицу площади поверхности конструкции (ГОСТ 25380-2014).

Единица измерения в системе СИ: Вт/м².

Формула

Величина плотности теплового потока (q) определяется по формуле: q = K · Е, где:

• q – плотность теплового потока, Вт/м²;
• К – коэффициент преобразования, Вт/м² · мВ;
• Е – величина термоэлектрического сигнала, мВ.

Метод определения (измерения)

Метод измерения плотности теплового потока пошагово изложен в ГОСТ 25380-2014 и основан на измерении перепада температуры на «дополнительной стенке» (пластинке), устанавливаемой на ограждающей конструкции здания. Этот температурный перепад, пропорциональный в направлении теплового потока его плотности, преобразуется в термоЭДС (термоэлектродвижущую силу) батареей термопар, расположенных в «дополнительной стенке» параллельно по тепловому потоку и соединенных последовательно по генерируемому сигналу. «Дополнительная стенка» (пластинка) и батарея термопар образуют преобразователь теплового потока.

Плотность теплового потока отсчитывается по шкале специализированного прибора ИТП-МГ4.03 «Поток», в состав которого входит преобразователь теплового потока, или рассчитывается по результатам измерения термоЭДС на предварительно оттарированных преобразователях теплового потока.

Схема измерения плотности теплового потока

1 – измерительный прибор (потенциометр постоянного тока по ГОСТ 9245); 2 – подсоединение измерительного прибора к преобразователю теплового потока; 3 – преобразователь теплового потока; 4 – исследуемая ограждающая конструкция; q – плотность теплового потока, Вт/м²

Технические характеристики прибора ИТП-МГ 4.03 Поток

Конструктивно измеритель плотности теплового потока и температуры ИТП-МГ 4.03 “Поток” выполнен в виде электронного блока и соединенных с ним посредством кабелей модулей, к каждому из которых, в свою очередь, подсоединены посредством кабелей 10 датчиков теплового потока и/или температуры.

Схема кабельных присоединений преобразователей теплового потока и датчиков температуры измерителя ИТП-МГ 4.03 «Поток»

Принцип действия, положенный в основу измерителя, заключается в измерении термоЭДС контактных термоэлектрических преобразователей теплового потока и сопротивления датчиков температуры.

Преобразователь теплового потока представляет собой гальваническую медьконстантановую термобатарею из нескольких сот последовательно соединенных термопар, сложенных бифилярно в спираль, залитую эпоксидным компаундом с различными добавками. Преобразователь теплового потока имеет два вывода (по одному от каждого конца чувствительного элемента).

Работа преобразователя основана на принципах «дополнительной стенки» (пластинки). Преобразователь закрепляется на теплообменной поверхности исследуемого объекта, образуя дополнительную стенку. Тепловой поток, проходящий через преобразователь, создает в нем градиент температур и соответствующий термоэлектрический сигнал.

В качестве выносных датчиков температуры в измерителе применяются платиновые преобразователи сопротивления по ГОСТ 6651, обеспечивающие измерение поверхностных температур путем их крепления на исследуемые поверхности, а также температур воздуха и сыпучих сред методом погружения.

1. Предел измерения:

• плотности теплового потока: 10-999 Вт/м²;
• температуры: от минус 30 °C до 100 °C.

2. Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности при измерении:

• плотности теплового потока: ± 6%;
• температуры: ± 0,2 °C.

3. Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности при измерении:

• плотности теплового потока, вызванной отклонением температуры преобразователей теплового потока от 20 °C: ± 0,5 %;
• температуры, вызванной отклонением температуры электронного блока и модулей от 20 °C: ± 0,05 °C.

4. Термическое сопротивление преобразователей:

• плотности теплового потока не более 0,005 м² · °C/Вт;
• температуры не более 0,001 м² · °C/Вт.

5. Коэффициент преобразования преобразователей теплового потока не более 50 Вт/(м² · мВ).
6. Габаритные размеры не более:

• электронного блока 175 x 90 x 30 мм;
• модуля 120 x 75 x 5 мм;
• датчиков температуры диаметром 12 мм и толщиной 3 мм;
• преобразователей теплового потока (прямоугольных): от пластин 10 x 10 мм толщиной 1 мм до пластин 100 x 100 мм толщиной 3 мм;
• преобразователей теплового потока (круглых) от пластин диаметром 18 мм толщиной 0,5 мм до пластин диаметром 100 мм толщиной 3 мм.

7. Масса не более:

• электронного блока 0,25 кг;
• модуля с десятью преобразователями (с кабелем длиной 5 м) 1,2 кг;
• единичного преобразователя температуры (с кабелем длиной 5 м) 0,3 кг;
• единичного преобразователя теплового потока (с кабелем длиной 5 м) 0,3 кг.

 Метод тарировки преобразователя теплового потока изложен в Приложение Б к ГОСТ 25380-2014 

Источник: ГОСТ 30402-96 Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость; ГОСТ 25380-2014 Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции.