|
4 СИМВОЛИ ТА ПОЗНАКИ ОДИНИЦЬ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН У цьому стандарті застосовано такі символи та познаки одиниць фізичних |
Символ фізичної величини |
Познака одиниці фізичної |
|
величин (див. розділ 3). |
|
величини |
|
тепловий потік (heat flow rate) |
ф |
Вт (W) |
|
лінійна густина теплового потоку; тепловий потік на одиницю довжини труби в напрямку осі (linear density of heat flow rate) heat flow rate per axial length)) |
ф// |
Вт/м (W/m) |
|
поверхнева густина теплового потоку; тепловий потік на одиницю площі поверхні (areal density of heat flow rate) heat flow rate per area of a surface)) |
Ф/А |
Вт/м2 (W/m2) |
|
температура поверхні труби (temperature of pipe surface) |
7-0 |
К (К) |
|
температура зовнішньої поверхні ізоляції (temperature of insulation outside surface) |
Тг |
К (К) |
|
температура навколишнього повітря або газу (temperature of ambient air or gas) |
7а |
К (К) |
|
зовнішній діаметр труби круглого перерізу (outer diameter of circular pipe) |
Do |
м (т) |
|
зовнішній діаметр циліндричної ізоляції (outer diameter of circular insulation) |
d2 |
м (т) |
|
|
Символ фізичної величини |
Познака одиниці фізичної величини |
|
довжина досліджуваної ділянки (в напрямку осі) (length of test section (in the axial direction)) |
/ |
м (m) |
|
площа обраної поверхні (area of specified surface) |
A |
м2 (m2) |
|
лінійна теплова провідність (linear thermal conductance) |
|
Вт/(м-К) (Wi(m-K)) |
|
лінійний [тепловий] [термічний] опір (linear thermal resistance) |
R| |
мК/Вт (nri-K/W) |
|
лінійний коефіцієнт теплообміну (linear thermal transference) |
К» |
BtZ(m-K) (WZ(m-K)) |
|
коефіцієнт теплопровідності (thermal conductivity) |
Л |
Вт/(М’К) (WZ(m-K)) |
|
питомий [тепловий] [термічний] опір (thermal resistivity) |
г |
м-К/Вт (m-K/W) |
|
поверхневий коефіцієнт теплообміну; поверхневий коефіцієнт теплообміну із зовнішньої поверхні ізоляції (surface coefficient of heat transfer of insulation outer surface) |
h2 |
Вт/(м2‘К) (W/(m2K)) |
|
поверхнева теплова провідність (areal thermal conductance) |
Л |
BtZ(m2K) (W/(m2K)) |
|
поверхневий [тепловий] [термічний] опір (areal thermal resistance) |
R |
m2-K/Bt (m2KZW) |
|
товщина теплоізоляційних заглушок труби за межами досліджуваної ділянки (в напрямку осі) (thickness of end cap beyond test pipe (in axial direction)) |
S |
M (m) |
|
розрахункова поправка Нукіями (factor for Nukiyama calculation) |
п |
|
Примітка 7. Індекс «/» означає, що характеристику віднесено до одиниці довжини вздовж осі.
Примітка 8. Індекс «суі» додають до наведених познак, якщо важливо підкреслити, що характеристики було одержано вимірюванням в установці за методом циліндричної стінки.
Примітка 9. Якщо застосовують обидва індекси, «І» і «суі», то ЇХ записують у такому порядку: «І», «суі».
Примітка 10. У ISO 7345 лінійну та поверхневу густини теплового потоку позначено відповідно І д. У цьому стандарті використано наочні познаки цих величин у вигляді відповідних відношень.
ВИМОГИ
Дослідні зразки
Зразки можуть бути тверді, напівтверді або гнучкі (покривного типу), чи насипні, які спроможні дозаповнювати потрібну форму. Вони можуть бути гомогенні чи негомогенні, ізотропні чи анізотропні, можуть містити щілини, зрощення або металеві елементи, оболонки або інші покриви. Зразки повинні бути однакові за розмірами та формою по всій довжині (за винятком навмисних нерівномірностей на дослідній ділянці, які не впливають на результати вимірювань) та мають відповідати розмірам труби в дослідній установці. Взагалі зразки повинні мати зовнішню циліндричну форму, яка концентрична з прохідним отвором; інша форма зовнішньої поверхні зразка ізоляції допустима, але тоді можна визначити лише коефіцієнт теплообміну.
Робоча температура
З трубою можна оперувати аж до максимальних значень робочої температури зразка або матеріалів, які застосовано у конструкції приладу. Нижню межу температури труби визначають, зважаючи на обмеження температури зовнішньої поверхні зразка, яка повинна бути настільки вища за нижню межу температури труби, щоб забезпечити бажану точність вимірювань.
Зазвичай установка працює за температури навколишнього повітря від 15 °С до 35 °С, але її можна застосовувати і за інших значень температури, в інших газах і за інших швидкостей. Тем- 4пературу зовнішньої поверхні зразка можна підтримувати за допомогою кожуха чи покриву, що нагрівається або охолоджується, або за допомогою додаткового шару ізоляції. Якщо застосовано зовнішній охолоджуваний кожух або оболонку, то можлива експлуатація за низьких значень температури за умови, що температуру труби підтримують вищою.
Розмір і форма труби
Досліджувана труба повинна мати круглий поперечний переріз.
Розташовання
Досліджувану трубу зазвичай треба розміщувати горизонтально. Допустиме й інше розміщення, але в цьому разі необхідний спеціальний аналіз, оскільки можливе виникнення конвекції як усередині, так і поблизу досліджуваної труби і зразка.
Типи установок
У стандарті розглянуто два суттєво відмінних типи трубних установок: із захищеним торцем і торцем, що має відкалібровану або розрахункову ізоляцію, які відрізняються за впливом осьового теплопередавання на кінцях досліджуваної ділянки. Зразки, що містять елементи з високою осьовою тепловою провідністю, такі як металеві кожухи, повинні бути випробувані тільки в установці із захищеним торцем.
Основні характеристики
Лінійний коефіцієнт теплообміну (див. 3.1) можна обчислити для будь-яких зразків, і він є характеристикою, найбільш придатною у разі визначання ефективності трубної ізоляції. Знаючи цю величину, а також середні значення температури труби і навколишнього повітря, можна безпосередньо визначити теплові втрати для даної довжини ізольованої труби, якщо умови її експлуатації відповідають умовам випробовування.
У технічних умовах часто застосовують коефіцієнт теплопровідності (див. 3.5). Теоретично його можна обчислити лише для гомогенних зразків концентричної круглої форми, які так щільно накладено на досліджувану трубу, що немає повітряних щілин. На практиці часто бувають відхили від ідеальних умов, але отримань похибки вимірювань повинні бути допустимі. Коефіцієнт теплопровідності є корисним в разі визначання лінійного коефіцієнта теплообміну або інших характеристик, якщо розміри ізоляції відрізняються від тих, які було застосовано під час вимірювання (див. 6.2). Інші характеристики, визначені в розділі 3, можна застосовувати в інших спеціально зазначених випадках.
ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ
Задачі
Згідно з 6.1.1 і 6.1.2 вимірювання можна проводити для вирішення двох суттєво різних задач. Підготовка й розташовання зразка залежать від задачі випробовувань, обраної користувачем. Дії, спрямовані на реалізацію кожної із задач, мають бути в повному обсязі зафіксовані в протоколі випробовувань.
Характеристики готового виробу
Якщо необхідно визначити характеристики готового виробу, то потрібно зразок готового виробу розташувати в дослідній установці таким чином, яким його було встановлено за його звичайного застосування. У цьому разі значення виміряних характеристик враховують вплив з'єднань або щілин і опору повітряних зазорів, спричинених нещільним приляганням до труби.
Характеристики матеріалу
Якщо необхідно визначити характеристики матеріалу, то зразок треба вибрати або обробити таким чином, щоб усі частини його прилягали без відкритих з'єднань або щілин, і розташувати в дослідній установці таким чином, щоб зразок щільно прилягав до досліджуваної труби без повітряного зазору.
Застосування для інших розмірів
Неможливо в дослідній установці проводити випробовування зразків трубної ізоляції всіх розмірів. Таким чином, для труб інших розмірів необхідно обчислювати характеристики, застосовуючи дані вимірювань у обмеженому діапазоні розмірів для подібної ізоляції. Процедури можуть відрізнятися залежно від того, чи ідеальними були зразок матеріалу й умови досліджень, чи неідеальними.
Якщо характеристики готового виробу виміряно за наявності будь-якого повітряного зазору та (або) нещільного прилягання, то недопустимо застосовувати ці дані для розрахунків характеристик зразка інших розмірів.
Ідеальні матеріали й умови
Для гомогенних матеріалів зі сталим або лінійно залежним від температури коефіцієнтом теплопровідності, які випробовують за однакових температурних умов, достатньо визначити коефіцієнт теплопровідності лише за одним випробовуванням за зазначеної середньої температури, застосовуючи співвідношення, наведені в 3.5. Цей коефіцієнт теплопровідності потім можна застосувати для обчислювання теплового потоку й інших теплопередавальних характеристик для інших розмірів труб, інших товщин ізоляції й інших значень різниці температури для того самого матеріалу за тієї самої середньої температури.
Неідеальні матеріали й умови
На практиці багато матеріалів не є гомогенні, тому що:
їхня теплопровідність перебуває в складній залежності від температури;
під час вимірювань зовнішня поверхня зразка має неоднакову температуру через конвек- тивний і радіаційний теплообміни; та (або)
може існувати повітряний зазор між досліджуваною трубою і зразком.
Критичне оцінення впливу цих чинників необхідно зробити у кожному випадку, коли дані вимірювання треба поширити на інші розміри зразка і умови випробовувань.
Взагалі для специфічного виробу або матеріалу вимірювання треба провести щонайменше для двох труб, розміри яких близькі до тих, що цікавлять. Якщо значення коефіцієнтів теплопровідності збігаються в допустимих межах, то їхнє середнє значення можна застосувати для обчислення інших теплопередавальних характеристик зразків інших розмірів, за інших умов і середньої температури випробовувань. Якщо значення виміряних коефіцієнтів теплопровідності не збігаються в допустимих межах, то необхідно провести аналізування, що дасть змогу одержати наближені значення коефіцієнтів теплопровідності, які відповідають розмірам, для яких потрібно визначити теплопередавальні характеристики. Якщо отримані в результаті вимірювань значення коефіцієнта теплопровідності мають значні суттєві відхили, то варто провести додаткові випробовування на інших розмірах. Альтернативою може бути інтерполяція вимірюваних теплопередавальних характеристик (наприклад, коефіцієнта теплообміну) за результатами вимірювань, отриманих для різних розмірів труб, але за однакових значень температури і тієї самої товщини ізоляції.
Необхідний рівень кваліфікації
Оскільки недоцільно перераховувати усі деталі численних типів установок та способів проведення випробовування, охоплених цим стандартом, то користувачі повинні мати відповідні знання і досвід теплових вимірювань.
Докладні інструкції
Розробники повинні підготувати докладні інструкції щодо конструкції і правил експлуатації дослідної установки, щоб допомогти будівельникам і операторам конкретної установки задовольнити загальні вимоги і задачі.
ДОСЛІДНА УСТАНОВКА
Загальні вимоги
Дослідна установка повинна складатися з нагрівальної труби і контрольно-вимірювальної апаратури для вимірювання температури труби і навколишнього повітря та середньої потужності, розсіяної в нагрівачеві досліджуваної секції. Також необхідні засоби вимірювання температури зовнішньої поверхні ізоляції, за винятком того випадку, коли визначають лише коефіцієнт теплообміну. Трубу потрібно нагріти до рівномірної температури внутрішнім електричним нагрівачем у вигляді обмотки електричного опору на окремій внутрішній трубі. У великій установці для одержання рівномірної температури може виникнути необхідність запровадити внутрішні циркуляційні вентилятори або заповнити трубу рідиною з високою теплопровідністю. Осьовий тепловий потік на кінцях досліджуваної ділянки треба максимально зменшити за допомогою охоронних секцій, що нагріваються окремо (див. 7.3 і рисунок 1), або застосовуючи торцеві заглушки і поправки до вимірюваних характеристик (див. 7.4 і рисунок 2). Також корпус або приміщення потрібно забезпечити устаткованням для контролювання температури повітря навколо установки.
