- •Физика в строительном деле ЗадачиВопросыПрактикум
- •Часть 1. Качественные вопросы. Задачи……………………………………………………..5
- •Часть 2. Практикум. Введение……………………………………………………………... 63
- •Часть 1. Качественные вопросы. Задачи.
- •I. Строительная теплофизика, теплотехника
- •Информация 1. Биографические сведения
- •Основные формулы [1]
- •Образцы решения задач
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
- •II. Влажность. Конденсация
- •Основные формулы [1]
- •Образцы решения задач
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
- •III. Звук. Архитектурно-строительная акустика
- •Основные формулы [1]
- •Образцы решения задач
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
- •IV. Свет. Строительная светотехника
- •Основные формулы [1]
- •Образцы решения задач
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
- •V. Радиоактивность и строительное дело
- •Основные формулы [1]
- •Образцы решения задач
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
- •VI. Электромагнитное излучение и строительное дело
- •Основные формулы [1]
- •Образцы решения задач
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы Вопросы
- •Часть 2. Практикум.
- •Указание по технике безопасности
- •Работа 1 исследование температурного поля наружной стены методом электрического моделирования
- •1.1. Теоретическое введение [1]
- •1.2. Описание экспериментальной установки
- •1.3. Порядок проведения эксперимента
- •1.4. Обработка экспериментальных данных
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •2.2. Описание экспериментальной установки
- •2.3. Проведение экперимента
- •Форма 2
- •2.4. Обработка экспериментальных результатов
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Работа 3
- •3.1. Теоретическое введение [1]
- •3.2. Описание экспериментальной установки
- •3.3. Проведение эксперимента
- •3.4. Обработка экспериментальных результатов
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Работа 4 определение коэффициента теплопроводности строительных материалов методом цилиндрического зонда
- •4.1. Теоретическое введение [1]
- •4.2. Описание экспериментальной установки
- •4.3. Проведение эксперимента
- •Форма 4
- •4.4. Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Работа 5
- •5.2. Схема экспериментальной
- •5.3. Проведение эксперимента
- •5.4. Обработка экспериментальных данных
- •Контрольные вопросы
- •6.2. Описание экспериментальной установки
- •6.3. Проведение эксперимента
- •6.4. Обработка экспериментальных данных
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Приложения
- •I. Строительная теплофизика, теплотехника
- •II. Влажность. Конденсация.
Контрольные вопросы
1. С какой целью на практике вводят теплопроводные включения в ограждающие конструкции?
2. В чем заключается сущность метода электрического моделирования?
3. Что такое геометрическая аналогия и масштаб сопротивлений?
4. Как аналитическим методом рассчитывается термическое сопротивление неоднородной ограждающей конструкции?
5. В чем заключается физический смысл приведенного сопротивления ?
6. В чем причина отклонения значений и от истинного значения Rк?
7. Предложите строительные мероприятия по снижению негативного влияния теплопроводного включения на тепловые потери.
Литература
СНиП РФ 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»; СП 23-101-2004. «Проектирование тепловой защиты зданий».
Федорчук Н.М., Грызлов В.С. Избранные главы физики в строительном деле: Учеб. пособие. – Череповец, 1994.
Дундич Е.А. Лабораторный практикум по строительной физике ограждающих конструкций. – Харьков, 1962.
Фокин К.Ф. Строительная теплофизика ограждающих частей здания. – М.: Стройиздат, 1973.
Работа 4 определение коэффициента теплопроводности строительных материалов методом цилиндрического зонда
Цель работы: ознакомление с методом цилиндрического зонда при измерении коэффициента теплопроводности строительных материалов и получение навыков экспериментирования по его применению.
Оборудование: цилиндрический зонд-датчик, стабилизированные источники электрического тока, мост сопротивлений, набор образцов строительных материалов, мультиметр С-111.
4.1. Теоретическое введение [1]
Передача теплоты твердыми строительными материалами осуществляется в основном за счет теплопроводности в соответствии с дифференциальным законом Фурье:
, (4.1)
где , t- температура, τ - время, а - коэффициент температуропроводности, - оператор Лапласа, qV - объемная мощность внутренних источников тепла, - плотность среды, c - удельная теплоемкость среды, λ - коэффициент теплопроводности.
При нестационарном тепловом процессе температура каждой точки среды, по которой распространяется тепловой поток, изменяется по тому или иному закону в зависимости от времени. Поэтому в опытах со стационарными тепловыми процессами обычно измеряется коэффициент теплопроводности λ, а в опытах с нестационарными тепловыми процессами измеряется коэффициент температуропроводности a.
В настоящее время для измерения тепловых характеристик строительных материалов широкое распространение получил метод цилиндрического зонда. Принципиальная блок-схема представлена на рисунке 4.1.
Рис. 4.1. Блок–схема измерительной установки: зонд
Опыт показывает, что данный метод по сравнению с другими обладает рядом существенных преимуществ:
а) для измерения не требуется значительных затрат времени;
б) может использоваться для исследования ограждающих конструкций в процессе их эксплуатации;
в) нестационарный тепловой процесс позволяет определять коэффициент теплопроводности для целого ряда строительных материалов, мало отличающихся друг от друга по теплоемкости и объемному весу.
Теоретической основой для осуществления этого метода, как и всех нестационарных методов, являются частные решения дифференциального уравнения (4.1), которое устанавливает связь между временными и пространственными аΔt изменениями температуры. Для решения уравнения (4.1) должны быть заданы начальные и граничные условия. В случае зонда постоянной мощности решение уравнения (4.1) проводится для бесконечно протяженной среды, внутренне ограниченной металлическим круговым цилиндром, к которому в единицу времени подводится постоянное количество тепла. Решение может быть представлено в виде:
(4.2)
где ; - избыточная температура зонда; τ - время нагрева зонда; t0- температура среды вдали от зонда; P - мощность зонда; l - рабочая длина зонда; α - коэффициент теплообмена на границе «зонд-среда»; r - радиус зонда; β, D, E- постоянные величины, не зависящие от времени. Как следует из уравнения (4.2), по истечении достаточного времени величина будет стремиться к нулю, а переменная становится линейной функцией lnτ. Тогда формула примет вид:
(4.3)
Используя линейный участок для значений τ1, τ2 и соответствующих им величин и , можно получить из уравнения (4.3) выражение коэффициента теплопроводности:
(4.4)