Устройство для определения потенциала влажности материалов ограждающих конструкций

 

Изобретение относится к измерениям тепловлажностных характеристик материа/ . . 2 лов и может быть использовано при определении потенциала влажности и коэффициента теплопроводности строительных материалов. Целью изобретения является обеспечение возможности получения зависимости коэффициента теплопроводности от потенциала влажности при разных температурах путем одновременного определения параметров теплои влагопереноса. Эта цель достигается тем, что устройство для определения потенциала влажности материала ограждающих конструкций по авт. св. № 1157431 дополнительно снабжено двумя датчиками теплового потока, установленными на крайних по длине обоймы прокладках эталонного материала, контрольными термодатчиками, размещенными на наружной поверхности корпуса в плоскостях торцовых поверхностей прокладок эталонного материала, и теплоизоляцией, выполненной по наружной поверхности корпуса , при этом на торцах обоймы установлены водонепроницаемые заглушки. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 25/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (61) 1157431 (21) 4787277/25 (22) 20.12,89 (46) 23.04.92. Бюл. № 15 (71) Новосибирский институт инженеров железнодорожного транспорта, Научно-исследовательский институт строительной физики Госстроя СССР и Сибирский государственный научно-исследовательский институ г метрологии (72) С.В. Александровский, В.Н. Богословский, А.П. Васьковский, В.А, Бирюков, С.А. Шинин и А.Н. Калинин (53) 620.171.33(088.8) (56) Геращенко О.А. Основы теплометрии.—

Киев: Наукова думка, 1971, с. 34 — 36.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1157431, кв. G 01 N 25/56; 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОТЕ Н ЦИАЛА ВЛАЖНОСТИ МАТЕ РИАЛОВ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ (57) Изобретение относится к измерениям тепловлажностных характеристик материаИзобретение относится к измерениям тепловлажностных характеристик материалов, может быть использовано при определении потенциала влажности и коэффициента теплопроводности строительных материалов и является усовершенствованием устройства по авт. ca. ¹ 1157431.

Известно устройство для определения потенциала влажности материалов ограждающих конструкций, содержащее корпус, помещенную в него составную по образующей цилиндрическую обойму с размещенными в ней образцами исследуемого и

„,5U 1728756 А2 лов и может быть использовано при определении потенциала влажности и коэффициента теплопроводности строительных материалов. Целью изобретения является обеспечение возможности получения зависимости коэффициента теплопроводности от потенциала влажности при разных температурах путем одновременного определения параметров тепло- и влагопереноса, Эта цель достигается тем, что устройство для определения потенциала влажности материала ограждающих конструкций по авт. св. № 1157431 дополнительно снабжено двумя датчиками теплового потока, установленными на крайних по длине обоймы прокладках эталонного материала, контрольными термодатчиками, размещенными на наружной поверхности корпуса в плоскостях торцовых поверхностей прокладок эталонного материала, и теплоизоляцией, выполненной по наружной поверхности корпуса, при этом на торцах обоймы установлены водонепроницаемые заглушки. 3 ил. прокладками эталонного материалов, термодатчики, установленные в плоскостях контакта исследуемого и эталонного материалов и на заданном расстоянии от откры. тых торцов обоймы, снабжено втулками для размещения в каждой из них пары образец —. прокладка, помещенными внутри обоймы.

Это устройство обеспечивает возможность определения влаговодержания, температуры, потенциала влажности и коэффициента влагопроводности исследуемых материалов и зависимости между ними.

1728756

Однако известное устройство не обеспечивает возможность одновременного опредепения коэффициента теплопроводности исследуемого материала в зависимости от его влагосодержания, тем- 5 пературы и потенциала влажности, иэ-за отсутствия таких данных при расчетах температурных полей в ограждающих конструкциях коэффициент теплопроводности материала принимается постоянным во 10 времени и по всей толщине однослойного ограждения или по всей толщине данного слоя многослойного ограждения. 8 связи с этим результаты расчетов температурных . полей и зависящих от них полей влагосодер- 15 жания в ограждающих конструкциях, определяющих их долговечность, являются неточными.

Целью изобретения является обеспечение возможности получения зависимости 20 коэффициента теплопроводности от потенциала влажности при разных температурах путем одновременного определения параметров тепло- и влагопереноса.

На фиг. 1 приведена структурная схема 25 предлагаемого устройства, установленного в наружном ограждении, продольный разрез; на фиг, 2 — графики изменения тепловпажностных характеристик исследуемого материала в направлении толщины наружно- 30 го ограждения; на фиг. 3 — связь коэффициента теплопроводности, влагосодержания, температурьi и потенциала влажности исследуемого материала.

Предлагаемое устройство состоит из 35 эбонитового трубчатого корпуса 1, обоймы

2, выполненной в виде разрезного по образующей цилиндра, цилиндрических образцов 3 из исследуемого материала, размещенных в текстолитовых втулках 4, 40 пластинчатых прокладок 5 из эталонного материала (фильтровэльная бумага), проложеннных между торцами образцов исследуемого материала, батарейных датчиков 6 теплового потока (ДТП), установленных на 45 обоих концах обоймы 2 в плоскостях контакта двух крайних втулок 4, термодатчиков (термопар) 7, установленных в плоскостях контакта. образцов исследуемого материала с прокладками 5, водонепроницаемых пла- 50 стмассовых заглушек 8, установленных на обоих торцах обоймы 2, термопар 9, установленных на открытых поверхностях заглушек, термопар 10, установленных на заданном расстоянии от обоих торцов сбой- 55 мы, а также контрольных термодатчиков (термопар) 11, размещенных на наружной поверхности корпуса в плоскости контакта образцов 3 исследуемого с прокладками 5 эталонного материала, фасонной гайки 12, для скрепления двух половин обоймы 2 и обжатия втулок 4 с образцами исследуемого и прокладками 5 эталонного материала, первого стопорного кольца 13 для точной фиксации обоймы в корпусе, второго стопорного кольца 14 для точной фиксации втулок с образцами исследуемого материала в обойме, кольца 15 иэ упругого материала для герметизации зазора между корпусом и обоймой, первого торцового ключа 16 с выступами для отвинчивания фасонной гайки (не показан), второго торцового ключа 17 с внутренней резьбой для извлечения обоймы из корпуса (не показан), а также теплоизоляции 18, выполненной на наружной поверхности корпуса, установленного в наружное ограждение 1.9.

Устройство работает следующим образом.

Перед проведением опыта осуществляют комплекс подготовительных работ (зарядку), включающий изготовление, высушивание и фиксацию массы сухих образцов 3 из испытанного на теплопроводность исследуемого материала и прокладок

5 иэ эталонного материала, зарядку втулок

4 сухими образцами и фиксацию общей массы образца с втулкой, увпажнение до полного водопоглощения дистиллированной водой устанавливаемых в зоне положительных температур первых двух образцов, установку ДТП6 в "выточки" нэ торцах второго и последнего образца, укладку прокладок в выточки втулок, установку стопорного кольца 14 в выточку половины обоймы 2 с вмонтированными в ней термопарэми 7, укладку в выточку последней втулки пластмассовой заглушки 8,.укладку втулок с образцами исследуемого и прокладками из эталонного материала в половину обоймы с вмонтированными термопарами 7, 9 и 10, начиная с последнего образца, при одновременном введении термопар 7 в контакт с прокладками, установка второй заглушки 8 в выточку первой втулки, соединение обеих половин обоймы и скрепление их посредством фасонной гайки 12 с помощью ключа 16, установку корпуса 1 с закрепленными Hà его поверхности контрольными термопарами

11 и теплоизоляцией 18 из прошивных стекловолокнистых полос в наружное ограждение 19, введение заряженной образцами и прокладками обоймы в корпус до ее контакта со стопорным кольцом 13, введение упругого кольца t5 в полость ме кду фасонной гайкой и корпусом.

Назначение теплоизоляции 18 — исключить теплообмен между материалом ограждения 19, в котором установлено

1728756

10

40

55 устройство, и образцами 3 исследуемого материала.

Соответствие теплоизоляции 18 своему назначению проверяется сопоставлением показаний размещенных в одной плоскости термопар 7 и 11. При t7 = 111 теплообмен между материалом ограждения и образцом

3 практически отсутствует, а теплоизоляция достаточна, при тт 111 толщина слоя теплоизоляции должна быть увеличена.

После выполнения описанных операций и при t7 t)g устройство представляет собою закрытую (но не замкнутую) термодинамическую систему, в которой тепло- и влагообмен между заложенными в него образцами из исследуемого материала и прокладками из эталонного материала происходит только в одном направлении— вдоль оси устройства.

Контроль за изменением температуры внутреннего Ъ и наружного t< воздуха, за распределением температур в устройстве и за величиной теплового потока, проходящего через ограждение вдоль оси устройства, осуществляется посредством автоматической регистрации термоЭДС термопар 7, 9, 10 и 11 и ДТП 6 на ленту потенциометра

КСП-4 или замеряют с помощью переносного потенциометра, например, ПП-63.

С течением времени вследствие термодифФузии и влагопроводности изменяется влагосодержание образцов материала и прокладок. Через интервалы времени Л г, оптимальная продолжительность которых зависит от влагопроводности исследуемого материала и определяется эмпирически, обойму 2 извлекают из корпуса 1, ключом 17 отвинчивают фасонную гайку.12, снимают одну из половин (без термопар) обоймы 2, разряжают вторую половину обоймы в порядке, обратном зарядке, образцы и прокладки вкладывают в бюксы и взвешивают на весах с соблюдением правил точного взвешивания.

Оптимальный интервал Ьтpf)7 между двумя взвешиваниями определяют эмпирически, исходя из следующих предпосылок: чем больше коэффициент влагопроводности материала, тем меньше должен быть интервал времени между взвешиваниями, и наоборот, Поэтому, путем нескольких взвешиваний с различными интервалами времени между ними находят такой интервал

Л аоот, за который влагосодержание увлажненных до начала опыта первого и второго образцов изменяется (убывает) на одну десятую часть их начального влагосодержания. Таким образом через каждый интервал времени Ьтопт получают изменяющиеся в направлении продольной оси устройства влажностные и теплофиэические характеристики исследуемого материала: по эамеренным с помощью термопар 7, 9 и 10 температурам — графики распределения температур (фиг. 2б); по результатам взвешиваний образцов и прокладок — графики распределения их влагосодержаний (фиг.

2в); по значениям влагосодержаний и температур прокладок, пользуясь шкалой потенциала влажности, — графики потенциала влажности образцов исследуемого материала (фиг, 2г); по изменениям влагосодержания образцов исследуемого материала за интервал времени ЛХо т, рассматривая образец влажного материала в течение

h t«-, как неизменяющийся пространственно-временной блок, — графики коэффициента влагопроводности исследуемого материала (фиг. 2д); по замеренным с помощью ДТП 6 тепловым потокам, замеренным с помощью термопар 7 температурам на торцах образцов — графики коэффициента теплопроводности исследуемого материала (фиг. 2е).

В связи с.тем, что критерий относительной скорости распространения поля влагосодержания для большинства строительных материалов намного меньше единицы (LJ < 1), наступление стационарного распределения температур в устройстве при постоянных температурах внутреннего (с ) и наружного (Ь) воздуха происходит значительно быстрей по сравнению с полем влагосодер. <ания. Поэтому (фиг, 2б) распределение температур в устройстве показано .одним графиком, соответствующим стационарному режиму теплопередачи, распределение влагосодержания и (фиг, 2в), потенциала влажности О (фи r. 2 г), коэффициента влагопроводности g (фиг. 2д) и коэффициента теплопроводности Л (фиг. 2е) показаны полями, ограниченными графиками, соответствующими начальному (гp.) состоянию и гигрометрическому равновесию (sp ) образцов исследуемого материала. Промежуточные графики распределения этих характеристик, соответствующие моментам времени разрядки устройств и взвешивания образцов и прокладок, не показаны (фиг. 2), Результаты этих взвешиваний фиксируются в журнале и являются исходными для построения искомых зависимостей между .коэффициентом теплоп роводности, влагосодержанием, температурой и потенциалом влажности исследуемого материала (фиг. 3), 1728756

8 квадранте 1(фиг. 3) показана.построенная по результатам опыта зависимость коэффициента теплоп роводности исследуемого материала от его влагосодержания и температуры; в квадранте III — шкала потенциала влажности, построенная для эталонного материала — фильтровальной бумаги; в квадранте I V — построенная по результатам исследований, выполненных с помощью предлагаемого изобретения, зависимость потенциала влажности исследуемого материала от его влагосодержания и температуры.

Таким образом, представленные (фиг. 3) зависимости, построенные в квадрантах! и

lV, позволяют определить коэффициент теплопроводности материала и выявить связь между ним, влагосодержанием, температурой и потенциалом влажности исследуемого материала.

Использование изобретения позволяет расширить функциональные воэможности устройства путем одновременного определения коэффициента теплопроводности и выявления его связи с влагосодержанием, температурой и потенциалом влажности, позволяет решать сложные взаимосвязанные процессы тепло- и влагообмена в наружных ограждениях совместно, тем самым обеспечивать высокую точность расчетов влажностного режима и долговечности на5 ружных ограждающих конструкций зданий.

Формула изобретения

Устройство для onределения потенциала влажности материалов ограждающих . конструкций по авт. св, М 1157431, о т л и-.

10 ч а ю щ е е с я твм, что, с целью обеспечения возможности получения зависимости коэффициента теплопроводности от потенциала влажности при разных температурах путем одновременного определения параметров

15 тепло- и влагопереноса, оно дополнительно снабжено двумя датчиками теплового потока, установленными на крайних по длине обоймы прокладках эталонного материала, контрольными термодатчиками, размещен20 ными на наружной поверхности корпуса в плоскостях торцовых поверхностей прокладок эталонного материала, и теплоизоляцией, выполненной по наружной поверхности корпуса, при этом на торцах

25 обоймы установлены водонепроницаемые заглушки, : 1728756 а

0кг/

Уыг.

Составитель И. Атманов

Редактор И. Дербак Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Кундрик

Заказ 1403 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ори ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород; ул.Гагарина. 101