Исследование температурного поля наружного угла методом электрического моделирования

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Череповецкий Государственный Университет

Лабораторная работа

«Исследование температурного поля наружного угла методом электрического моделирования»

Выполнил студент

группы 5 ЭН – 22

Малинин М.С.

Проверил профессор

Федорчук Н.М.

г. Череповец

2007 г.

Цель работы

Исследование двумерного температурного поля наружного угла в условиях стационарной теплопередачи, сравнение результатов с расчетными данными.

Оборудование: установка – электрическая модель наружного угла.

Основные теоретические положения

Теплопередача через ограждение конструкций зданий, вызванная перепадом температуры между наружным и внутренним воздухом помещения, зависит от геометрической формы ограждения. В частности, увеличение теплопередачи через наружные углы зданий связано, в основном, с увеличением площади теплопередачи. Температура на внутренней поверхности угла оказывается ниже температуры плоской поверхности стены вдали от угла на (4-6)⁰ С, что может привести к выпадению конденсата на внутренней поверхности угла, уменьшению теплового сопротивления и к дальнейшему увеличению потери тепла. Устранение этих негативных явлений необходимо предусмотреть в процессе проектирования. Математическая зависимость понижения температуры в наружном углу от теплофизических свойств стены не установлена, и эту зависимость находят с помощью электрического моделирования.

Описание экспериментальной установки

Установка выполнена из электропроводной графитовой бумаги с соблюдением принципов аналогии модели и натуры. Тепловое поле модели разбито на квадраты, размер которых в области сгиба стены уменьшен в два раза. Ширина полосы отражает в некотором масштабе толщину ограждений δ = k · l_>м>; сопротивление тепловосприятию и теплоотдаче имитируют полоски бумаги шириной l_>в> и l_>н>, расположенные по периметру модели. В вершинах квадратов установлены клеммы 13 для измерения тока гальванометра, пропорционального их потенциалам. Температуру окружающей среды имитируют электрические потенциалы, подаваемые на ширине 14 и 15 от источника постоянного тока через выключатель К, переменный резистор r и гальванометр G к шине 15 подключен свободный щуп 16. выключатель К и переменный резистор сблокированы. Электрическая модель имеет ось симметрии, которая на рисунке показана пунктирной линией.

Показания гальванометра

.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	123	112		84		58	44
2	134	115		86		64	44
3	121	116		96		67	53
4	124	119	114	108	96	92	64
5	136	129	120	113	103	91	80
6	101	135	122	120	112	104	97	85	90	76	63	43
7	142	139	133	125	119	113	109	102	95	93	51	63
8	147	143	140	134	130	125	110	109	106
9	151	147	143	140	134	134	125	117	110	113	106	104
10	157	155	151	149	142	141	132	134	122
11	158	160	159	156	152	149	145	146	144	137	139	139
12	155	164	163	161	159	157	155	154	150	149	150	157

Усредненные значения гальванометра для симметричных точек

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	117,7	105,8		83,7		57	43,5
2	121,6	117,7		90,7		61	57
3	127,6	121,6		105,8		83,7	61
4	132,4	127,6	121,6	117,7	105,8	90,7	83,7
5	139	132,4	127,6	121,6	117,7	105,8	90,7
6	138	139	132,4	127,6	121,6	117,7	105,8	90,7	83,7	61	57	43,5
7	147,7	138	139	132,4	127,6	121,6	117,7	105,8	90,7	83,7	61	57
8	152	147,7	138	139	132,4	127,6	121,6	117,7	105,8
9	156,5	152	147,7	138	139	132,4	127,6	121,6	117,7	105,8	90,7	83,7
10	160	156,5	152	147,7	138	139	132,4	127,6	121,6
11	161	160	156,5	152	147,7	138	139	132,4	127,6	121,6	117,7	105,8
12	155	161	160	156,5	152	147,7	138	139	132,4	127,6	121,6	117,7

Расчет температур отдельных точек на модели угла

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	-2,97	-0,64		5,27		10,76	13,71
2	-5,29	-1,28		4,84		9,49	13,71
3	-2,54	-1,49		2,73		8,86	11,81
4	-3,18	-2,12	-1,07	0,2	2,73	5,69	9,49
5	-5,71	-4,23	-2,3	-0,86	1,25	3,79	6,11
6	1,68	-5,5	-2,76	-2,33	-0,64	1,04	2,52	5,06	4	6,96	9,7	13,92
7	-6,98	-6,34	-5,08	-3,39	-2,12	-0,86	-0,01	1,47	2,94	3,37	12,23	9,7
8	-8,03	-7,19	-6,56	-5,29	-4,44	-3,39	-0,22	-0,01	0,62
9	-8,88	-8,03	-7,19	-6,56	-5,29	-5,29	-3,39	-1,7	-0,22	-0,86	-0,62	1,04
10	-10,14	-9,72	-8,87	-8,46	-6,98	-6,77	-4,87	-5,29	-2,76
11	-10,36	-10,78	-10,57	-9,93	-9,09	-8,46	-7,61	-7,82	-7,4	-5,92	-6,34	-6,34
12	-9,72	-11,62	-11,41	-10,98	-10,57	-10,14	-9,72	-9,51	-8,67	-8,46	-8,67	-10,14