TECHNOLOGIA CERAMIKI BUDOWLANEJ I MATERIAŁÓW TERMOIZOLACYJNYCH
ROK IV, LABORATORIUM
INSTRUKCJA WYKONAWCZA DO ĆWICZENIA E
OZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEWODNICTWA CIEPLNEGO MATERIAŁÓW
BUDOWLANYCH
Cel ćwiczenia
Zapoznanie studentów z różnymi metodami wyznaczania współczynnika przewodzenia
ciepła materiałów budowlanych. Porównanie metod ustalonego strumienia ciepła z metodami
dynamicznymi. Omówienie i zbadanie wpływu różnych czynników na współczynnik
przewodzenia ciepła (porowatość, gęstość pozorna, zawilgocenie, temperatura).
Przebieg ćwiczenia
1. Pomiar współczynnika przewodzenia ciepła metodą stacjonarną (ustalonego
przepływu ciepła) wpływ gęstości objętościowej na współczynnik przewodzenia ciepła
Badanie należy wykonać na 3 próbkach styropianu, różniących się gęstością
objętościową. Przed badaniem w aparacie płytowym należy wyznaczyć gęstość
objętościową każdej próbki przygotowanej do badania. Następnie wyznaczyć kolejno
współczynnik przewodzenia ciepła dla każdej próbki w średniej temperaturze pomiaru 10oC i dT = 10oC w aparacie Lasercomp FOX200. Programowanie aparatu
przeprowadzić z poziomu oprogramowania WinTherm (zgodnie z instrukcją użytkownika
dostępną w czasie trwania ćwiczenia). Z otrzymanych wyników wykreślić zależność
λ=f(d).
2. Pomiar współczynnika przewodzenia ciepła metodą niestacjonarną (gorącego dysku)
– wpływ zawilgocenia na współczynnik przewodzenia ciepła
Badanie należy wykonać na przygotowanych próbkach materiału (ceramiki budowlanej
lub betonu komórkowego) w stanie suchym i zawilgocenia. Należy określić gęstość objętościową badanego materiału (na próbce suchej) oraz zawartość wilgoci w próbce mokrej. Obie próbki poddać badaniu wykorzystując aparat ISOMET 2104, zgodnie ze skróconą instrukcją obsługi znajdującą się przy stanowisku badawczym. Należy dobrać głowicę aparatu w zależności od spodziewanej wartości współczynnika przewodzenia
ciepła. Na podstawie wyników określić procentowy wzrost współczynnika przewodzenia ciepła ze względu na zawilgocenie.
3. Pomiar współczynnika przewodzenia ciepła metodą sondy cieplnej – pomiar
współczynnika przewodzenia ciepła materiałów proszkowych i kruszyw
Badanie należy przeprowadzić na próbce lekkiego kruszywa np. drobnego keramzytu, mikrosfer glinokrzemianowych lub perlitu. Przed badaniem należy wyznaczyć gęstość nasypową badanego materiału. Następnie umieścić czujnik w próbce, włączyć zasilanie
urządzenia i po ustabilizowaniu wskazań temperatury, włączyć zasilanie elementu
grzejnego i odczytać wartość napięcia zasilania element grzejny U. Należy odczytywać wskazania temperatury co 30 s przez 5 minut. Z danych wykreślić wykres w układzie ∆ T
– ln t, ( T – temperatura, t - czas), wybrać prostoliniowy odcinek wykresu – odczytać wartości T 1, T 2, t 1 i t 2, i obliczyć współczynnik przewodzenia ciepła ze wzoru: 2
U
t 2
λ =
ln
, W/mK
4π Rl T
∆
t 1
gdzie: l – długość zredukowana elementu grzejnego sondy cieplnej (0,055 m), R – opór elektryczny elementu grzejnego (100Ω).
1
TECHNOLOGIA CERAMIKI BUDOWLANEJ I MATERIAŁÓW TERMOIZOLACYJNYCH
ROK IV, LABORATORIUM
Zakresy pracy urządzenia zasilającego sondy:
λ
Q
mat, W/mK
Zakres
L, W/m
U, V
mocy
0,02-0,10
1
1,0
2,61
0,10-0,20
2
2,0
3,68
0,20-0,30
3
4,0
4,48
Po ustabilizowaniu wskazań temperatury pomiar powtórzyć.
Wymagany zakres materiału
− podział metod wyznaczania współczynnika przewodzenia ciepła,
− wady i zalety wybranych metod (ustalonego strumienia ciepła – aparat płytowy,
dynamicznych - sondy cieplnej, metody gorącego drutu, a-kalorymetru),
− zasady obliczania wartości deklarowanej współczynnika przewodzenia ciepła,
− współczynniki konwersji,
− czynniki wpływające na wartość współczynnika przewodzenia ciepła,
− zasady obliczania współczynnika przenikania ciepła.
Warunki zaliczenia
Warunkiem zaliczenia jest pozytywna ocena ze sprawdzianu na początku zajęć (forma pisemna lub ustna) oraz wykonanie ćwiczenia i opracowanie sprawozdania.
Literatura
1. Gawlicki M., Pichór W., Brylska E., Brylicki W., Łagosz A., Nocuń-Wczelik W., Petri M., Pytel Z., Roszczynialski W., Stolecki J. (red. J. Małolepszy) „Materiały budowlane. Podstawy technologii i metody badań. Wyd.II”, Wydawnictwo AGH, Kraków 2008
2. Praca zbiorowa (red. B. Bieniasz) „Wymiana ciepła i masy. Laboratorium”. WST w Rzeszowie, 2001
3. Praca zbiorowa (red. T. Fodemski) „Pomiary cieplne” WNT warszawa 2001
4. PN EN ISO 10456:2009 Materiały i wyroby budowlane. Określanie deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych
5. PN EN 12524 Właściwości cieplno-wilgotnościowe. Stabelaryzowane wartości obliczeniowe 6. PN EN ISO 6946:2008 Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania
7. PN-EN 12664:2002 Właściwości cieplne materiałów i wyrobów budowlanych - Określanie oporu cieplnego metodami osłoniętej płyty grzejnej i czujnika strumienia cieplnego - Suche i wilgotne wyroby o średnim i małym oporze cieplnym
8. PN-EN 12667:2002 Właściwości cieplne materiałów i wyrobów budowlanych - Określanie oporu cieplnego metodami osłoniętej płyty grzejnej i czujnika strumienia cieplnego - Wyroby o dużym i średnim oporze cieplnym
2