Датчик теплового потоку

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Приклад датчика потоку gSKIN® XO 66 7C тепла в силіконовій обкладки, використовуваного для будівельних застосувань[1].

Да́тчик теплово́го пото́ку (англ. Heat Flux Sensor, нім. Wärmeflußsensor) — зазвичай використовувана назва для перетворювача, що виробляє сигнал пропорційний до густини теплового потоку. Тепловий потік може мати різне походження: конвективний, радіаційний і кондуктивний. У СІ густина теплового потоку вимірюється у ватах на квадратний метр (Вт/м²).

Застосування[ред.ред. код]

Датчики потоку тепла можуть бути використані для цілого ряду додатків. Однією з найбільш перспективних областей їхнього застосування є дослідження якості термоізоляції будівель, а також теплоізоляційних властивостей текстилю шляхом вимірювання коефіцієнта теплопередачі[2] досліджуваного об'єкта. Крім того, можливі області застосування включають в себе вимірювання швидкості потоку рідини і газу[3], визначення температури неінвазивними методами[4], а також вимірювання потужності лазерного випромінювання[5].

Застосування у будівельній фізиці[ред.ред. код]

Щодня величезна кількість енергії витрачається на опалення та охолодження будинків, більша частина яких має досить низькою теплоізоляцією, часто не відповідає сучасним стандартам[6]. У зв'язку з цим, одним з найважливіших застосувань датчиків потоку тепла є контроль за якістю теплоізоляції будівель шляхом вимірювання коефіцієнта теплопередачі[7].

Дійсно, згідно із законом теплопередачі щільність потоку тепла[8] крізь поверхню, наприклад стіни будівлі, прямо пропорційний різниці температур на зовнішній і внутрішній поверхні об'єкта (стіни)[9]. Даний коефіцієнт пропорційності називається коефіцієнтом теплопередачі, або U-фактором[10]. В такому випадку, відношення щільності потоку тепла, виміряного за допомогою датчика потоку тепла, до різниці температур дозволяє визначити шуканий параметр – коефіцієнт теплопередачі: чим він менше, тим краще ізоляція досліджуваного об'єкта (наприклад, стіни будівлі)[11].

Застосування в текстильній промисловості[ред.ред. код]

Величина щільності потоку тепла також виявляється важливим параметром при розробці одягу для спортсменів і навіть пожежних[12]. Дійсно, відношення щільності потоку тепла, вимірюваного за допомогою датчика потоку тепла згідно з описаною вище процедурою, до різниці температур на внутрішній і зовнішній поверхні елемента одягу дозволяє визначити коефіцієнт теплопередачі матеріалу тканини, що необхідно при розробці жароміцних комплектів одягу[13].

Методи вимірювання[ред.ред. код]

Приклад датчика потоку тепла

Метод вимірювання густини теплового потоку ґрунтується на вимірюванні перепаду температури на «додатковій стінці» (пластинці), що встановлюється на шляху теплового потоку[14]. Цей температурний перепад, пропорційний в напрямку теплового потоку його густині, перетворюється в термо-ЕРС (термоелектрорушійну силу) батареєю термопар, розташованих у «додатковій стінці» паралельно уздовж напряму теплового потоку і з'єднаних послідовно по сигналу, що генерується. «Додаткова стінка» (пластинка) і батарея термопар утворюють перетворювач теплового потоку.

Конструктивні особливості датчика теплового потоку

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. gSKIN Heat Flux Sensor. shop.greenteg.com (en-US). Процитовано 2016-06-20. 
  2. Научная библиотека. info.sernam.ru. Процитовано 2016-06-20. 
  3. Heat flux sensor for ash fouling monitoring. 
  4. Niedermann, Reto; Wyss, Eva; Annaheim, Simon; Psikuta, Agnes; Davey, Sarah; Rossi, René Michel (2014-01-01). Prediction of human core body temperature using non-invasive measurement methods. International Journal of Biometeorology 58 (1). с. 7–15. doi:10.1007/s00484-013-0687-2. ISSN 1432-1254. PMID 23760405. Процитовано 2016-06-20. 
  5. High-precision thermal sensors for laser power detection and heat flux measurements. www.waldytech.com. Процитовано 2016-06-20. 
  6. Carrington, Damian (2013-11-29). Britain's damp, leaky homes among Europe's most costly to heat. the Guardian. Процитовано 2016-06-20. 
  7. U-Value Measurement instead of U-Value Calculation. U-Value and Building Physics (de-DE). Процитовано 2016-06-20. 
  8. Теплопередача. 
  9. XuMuK.ru - Теплопередача через плоскую стенку. «ТЕПЛОТЕХНИКА. КУРС ЛЕКЦИЙ», Скрябин В.И. www.xumuk.ru. Процитовано 2016-06-20. 
  10. R-value (insulation). Wikipedia, the free encyclopedia (en). 2016-06-10. Процитовано 2016-06-20. 
  11. greenTEG AG Switzerland: Thermal Sensing & Energy Harvesting (2015-12-01). U-Value Measurements with greenTEG's U-Value Kit. Процитовано 2016-06-20. 
  12. http://www.autexrj.com/cms/zalaczone_pliki/5-06-3.pdf. 
  13. Evaluation of New Test Methods for Fire Fighting Clothing. 
  14. Методи вимірювання теплопровідності масивних твердих тіл i тонких плівок (огляд). 

Джерела[ред.ред. код]