Исследование температурного поля наружного угла методом электрического моделирования
Министерство образования Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Череповецкий Государственный Университет
Лабораторная работа № 2
«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 · lм; сопротивление
тепловосприятию и теплоотдаче имитируют полоски бумаги шириной lв и lн, 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
|
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
|
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
|
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
|
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
|
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
|