Датчик теплового потока

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Датчик теплового потока (англ. Heat Flux Sensor, нем. Wärmeflußsensor) — обычно используемое название для преобразователя, производящего сигнал, который является пропорциональным местному тепловому потоку. Тепловой поток может иметь различное происхождение: конвективный, радиационный и кондуктивный. В СИ плотность теплового потока измеряется в Ваттах на квадратный метр.

Применение[править | править вики-текст]

Датчики потока тепла могут быть использованы для целого ряда приложений. Одной из наиболее перспективных областей их применения является исследование качества термоизоляции зданий, а также теплоизоляционных свойств текстиля путём измерения коэффициента теплопередачи[1] изучаемого объекта. Кроме того, возможные области применения включают в себя измерение скорости потока жидкости и газа[2], определение температуры неинвазивными методами[3], а также измерение мощности лазерного излучения[4].

Пример датчика потока gSKIN® XO 66 7C тепла в силиконовой обкладке, используемого для строительных применений[5].

Применения в строительной физике[править | править вики-текст]

Ежедневно огромное количество энергии расходуется на отопление и охлаждение зданий, большая часть которых обладает достаточно низкой теплоизоляцией, зачастую не соответствующей современным стандартам[6]. В связи с этим, одним из важнейших применений датчиков потока тепла является контроль за качеством теплоизоляции зданий путём измерения коэффициента теплопередачи[7].

Действительно, согласно закону теплопередачи плотность потока тепла[8] сквозь поверхность, например стены здания, прямо пропорционален разности температур на внешней и внутренней поверхности объекта (стены)[9]. Данный коэффициент пропорциональности называется коэффициентом теплопередачи, или U-фактором[10]. В таком случае, отношение плотности потока тепла, измеренного при помощи датчика потока тепла, к разности температур позволяет определить искомый параметр – коэффициент теплопередачи: чем он меньше, тем лучше изоляция исследуемого объекта (например, стены здания)[11].

Применения в текстильной промышленности[править | править вики-текст]

Величина плотности потока тепла также оказывается важным параметром при разработке одежды для спортсменов и даже пожарных[12]. Действительно, отношение плотности потока тепла, измеряемого при помощи датчика потока тепла согласно описанной выше процедуре, к разности температур на внутренней и внешней поверхности элемента одежды позволяет определить коэффициент теплопередачи материала ткани, что необходимо при разработке жаропрочных комплектов одежды[13].

Методы измерения[править | править вики-текст]

Пример датчика потока тепла

Метод измерения плотности теплового потока основан на измерении перепада

температуры на "вспомогательной стенке" (пластинке), устанавливаемой на ограждающей конструкции здания. Этот температурный перепад, пропорциональный в направлении теплового потока его плотности, преобразуется в э.д.с. батарей термопар, расположенных во "вспомогательной стенке" параллельно по тепловому потоку и соединенных последовательно по генерируемому сигналу. "Вспомогательная стенка" и батарея термопар образуют преобразователь теплового потока[14].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 6-2. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ СТЕНКИ. info.sernam.ru. Проверено 15 июня 2016.
  2. Heat flux sensor for ash fouling monitoring.
  3. Reto Niedermann, Eva Wyss, Simon Annaheim, Agnes Psikuta, Sarah Davey Prediction of human core body temperature using non-invasive measurement methods // International Journal of Biometeorology. — 2014-01-01. — Т. 58, вып. 1. — С. 7–15. — ISSN 1432-1254. — DOI:10.1007/s00484-013-0687-2.
  4. High-precision thermal sensors for laser power detection and heat flux measurements. www.waldytech.com. Проверено 15 июня 2016.
  5. gSKIN Heat Flux Sensor (en-US). shop.greenteg.com. Проверено 15 июня 2016.
  6. Damian Carrington. Britain's damp, leaky homes among Europe's most costly to heat. the Guardian (29 ноября 2013). Проверено 15 июня 2016.
  7. U-Value Measurement instead of U-Value Calculation (de-DE). U-Value and Building Physics. Проверено 15 июня 2016.
  8. Плотность теплового потока q - это... Что такое Плотность теплового потока q?. Словари и энциклопедии на Академике. Проверено 15 июня 2016.
  9. XuMuK.ru - Теплопередача через плоскую стенку. «ТЕПЛОТЕХНИКА. КУРС ЛЕКЦИЙ», Скрябин В.И. www.xumuk.ru. Проверено 15 июня 2016.
  10. R-value (insulation) (англ.) // Wikipedia, the free encyclopedia. — 2016-06-10.
  11. greenTEG AG Switzerland: Thermal Sensing & Energy Harvesting. U-Value Measurements with greenTEG's U-Value Kit (1 декабря 2015). Проверено 15 июня 2016.
  12. Textile Fabrics and Thermal Insulators.
  13. Evaluation of New Test Methods for Fire Fighting Clothing.
  14. Измерение плотности тепловых потоков. www.printsip.ru. Проверено 15 июня 2016.

Ссылки[править | править вики-текст]