Устройство для измерения плотности теплового потока

Полезная модель устройства относится к средствам для измерений количества теплоты и может быть использована для измерения плотности теплового потока на трубопроводах, изолированных волокнистыми теплоизоляционными материалами различной плотности.
Уровень техники
Известно устройство аналогичного назначения, прибор ИТП-МГ 4.03 «Поток». Для измерения плотности теплового потока к прибору подключаются датчики теплового потока. Датчики теплового потока, в основе работы которых лежит метод дополнительной стенки, представляющие собой элемент плоской цилиндрической, сферической или иной оболочки, расположенный меньшим размером нормально к поверхности. Датчик теплового потока генерирует электрический сигнал, по которому судят о значениях плотности теплового потока [1-3].
Недостатком аналога является сложность крепления датчиков теплового потока типа «дополнительной стенки» к поверхности материала цилиндрической стенки, тепловые потери через которую необходимо определить. Для точности измерений датчик теплового потока типа «дополнительной стенки» должен плотно прижиматься к поверхности. При этом если в качестве теплоизоляционного материала для изоляции трубопроводов используется волокнистая тепловая изоляция, то при креплении датчика теплового потока к поверхности изоляционного материала необходимо учитывать плотность материала, чтобы избежать механических повреждений или изменения плотности материала в месте крепления датчика. Величина теплового потока через волокнистые изоляционные материалы зависит от плотности материала, поэтому для точности определения величины теплового потока, необходимо регулировать силу прижатия датчика к поверхности, обеспечивая плотность контакта датчика и исследуемой поверхности, но при этом, не допуская уплотнения материала в месте крепления датчика.
Технический результат предлагаемой полезной модели - повышение точности измерения удельных линейных тепловых потерь через тепловую изоляцию трубопроводов, выполненную из волокнистых теплоизоляционных материалов различной плотности.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения плотности теплового потока содержит преобразователь плотности теплового потока, выполненный с возможностью передачи сигнала на аналого-цифровой преобразователь и персональный компьютер, нагнетатель воздуха, манометр, согласно предлагаемой полезной модели, преобразователь плотности теплового потока выполнен в виде компрессионной манжеты, с внутренней стороны которой закреплены датчики теплового потока, основанные на методе дополнительной стенки, при этом компрессионная манжета представляет собой текстильную оболочку с вшитой внутрь пневмокамерой, соединенной пневмотрубками с манометром и с нагнетателем воздуха.
Датчики теплового потока расположены по всей длине манжеты. Количество датчиков зависит от диаметра исследуемого теплоизолированного объекта цилиндрической формы. С помощью нагнетателя в пневмокамеру манжеты нагнетается воздух, тем самым обеспечивая плотность прижатия датчиков теплового потока по всей длине окружности  обследуемого теплоизолированного трубопровода. Создаваемое давление в пневмокамере, определяющее силу прижатия датчиков теплового потока к поверхности, в зависимости от плотности изоляционного материала, регулируется с помощью манометра.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - расположение устройства для измерения плотности теплового потока на обследуемом трубопроводе в тепловой изоляции;
на фиг. 2 - общий вид устройства для измерения плотности теплового потока.
На фигурах цифрами обозначены:
1 - Датчики теплового потока;
2 - Компрессионная манжета;
3 - Пневмокамера;
4 - Пневмотрубки;
5 - Манометр;
6 - Нагнетатель воздуха;
7 - Электрические провода;
8 - Аналого-цифровой преобразователь;
9 - Персональный компьютер (ПК);
10 - Кольцо для крепления;
11 - Трубопроводов;
12 - Теплоизоляционный материал.
Устройство работает следующим образом.
На трубопровод 11 (фиг. 1), изолированный теплоизоляционным материалом 12, тепловые потери через который необходимо определить, надевается манжета 2. Манжета закрепляется с помощью металлического кольца для крепления 10 (фиг. 2). На внутренней части манжеты расположены датчики теплового потока 1 (фиг. 2). С помощью нагнетателя 6 в пневмокамеру 3 компрессионной манжеты 2 нагнетается воздух через пневмотрубку 4. Требуемое давление в пневмокамере контролируется с помощью манометра 5, соединенного с компрессионной манжетой 2 с помощью пневмотрубок 4. Давление в пневмокамере выбирается таким, чтобы обеспечить плотное прижатие датчиков теплового потока к поверхности теплоизолированного трубопровода, но при этом не допустить механических повреждений или изменения плотности материала в месте установки манжеты. Датчики теплового потока выполнены с возможностью передачи аналогового сигнала на аналого-цифровой преобразователь 8 и персональный компьютер 9. АЦП считывает сигнал с датчиков и преобразовывает его из аналогового в цифровой. Сигнал обрабатывается, значения величины плотности теплового потока выводятся на экран ПК 9.
Источники информации
1. ГОСТ 25380-2014 Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции. - М.: Стандартинформ, 2015. - 14 с.
2. ГОСТ 26263-84 Грунты. Метод лабораторного определения теплопроводности мерзлых грунтов. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 9 с.
3. Геращенко О.А. Основы теплометрии. Изд-во «Наукова думка», Киев, 1971.