LABORATORIUM Z OGRZEWNICTWA NA STACJONARNYCH STUDIACH INŻYNIERSKICH NA KIERUNKU INŻYNIERII ŚRODOWISKA.

Ćwiczenie II

Wyznaczanie średniej temperatury promieniowania pomieszczenia.

Rok Akademicki 2011/2012

Semestr IV

Grupa dziekańska I/2

Aleksandra Galia

Paulina Gawarzyńska

Anna Gawrysiak

Konrad Górecki

Jarosław Nastarowicz

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie metod pomiaru średniej temperatury promieniowania pomieszczeń oraz określenie wpływu tego parametru na mikroklimat badanych pomieszczeń.

Sposób wykonania ćwiczenia laboratoryjnego

Czynności wykonane podczas badań:

1. Pomiar średniej temperatury promieniowania za pomocą katatermometrów

Pomiar został dokonany w 4 punktach w każdym po 2 pomiary.

Do pomiaru użyto zestawu składającego się z katatermometru zwykłego i posrebrzanego.

1. Pomiar średniej temperatury promieniowania za pomocą termometru globusowego

Pomiar został dokonany w 4 punktach pomiarowych gdzie zostało dokonane po jednym pomiarze.

1. Pomiar średniej temperatury promieniowania za pomocą termometru ze wskaźnikiem laserowym.

Zostały dokonane łącznie 93 punktowe pomiary na 4 ścianach pomieszczenia.

Część teoretyczna

Temperatura promieniowania, parametr charakteryzujący całkowitą energię niesioną przez promieniowanie termiczne danego ciała. Temperatura promieniowania Tr danego ciała związana jest z bezwzględną temperaturą ciała T zależnością: Tr = (ε)1/4T, gdzie ε - zdolność emisyjna danego ciała.

Badania wzajemnych wpływów temperatury powietrza i otaczających powierzchni (nazywaną temp. promieniowania) wykazały, że odczucie temperatury przez człowieka odpowiada w przybliżeniu średniej pomiędzy wartościami tych obu temperatur. Duże różnice pomiędzy temperaturą powietrza a temperaturą promieniowania odczuwane są przez człowieka jako dyskomfort nawet przy wystarczająco wysokich temperaturach powietrza. Szczególnie nieprzyjemne są duże, zimne powierzchnie ścian lub okien.

Metody pomiaru średniej temperatury promieniowania :

- pomiar za pomocą katatermometrów – do pomiaru używamy 2 katatermometrów : zwykłego oraz z posrebrzanym zbiorniczkiem. Katatermometr zwykły wymienia ciepło z otoczenia na drodze promieniowania i konwekcji, a posrebrzany tylko na drodze konwekcji. Czasy ochładzania są różne. Właśnie w różnicy czasu ochłodzenia zaznacza się wpływ promieniowania otoczenia.

- pomiar za pomocą termometru globusowego – mierzymy nim zarówno temperaturę promieniowania jak i temperaturę otoczenia. Termometr globusowy składa się z kuli z rozmieszczonymi na niej wieloma termoparami, dzięki temu termometr wskazuje średnią temperaturę promieniowania cieplnego z wielu kierunków, czyli średnią temperaturę promieniowania.

- pomiar temperatury powierzchni przegród budowlanych za pomocą termopar – pomiar ten jest oparty na nstępujących zjawiskach :

1)Zjawisko Peltiera – polego na występowaniu napięcia stykowego w miejscu zetknięcia się 2 różnych metali. Elektrony swobodnie przepływają między metalami, wytwarzając różnicę potencjałów zależną od rodzaju stykających się metali i temperatury w miejscu styku.

2)Zjawisko Thomsona – polega na występowaniu różnicy potencjałów elektrycznych w jednorodnym przewodzie metalowym, którego końce mają różna temperaturę .

Nakładanie się obu tych zjawisk daje efekt termoelektryczny

Przebieg ćwiczenia

Temp. otoczenia = 23 [ºC]

Pomiary średniej temperatury promieniowania za pomocą katatermometrów

	czas [s]
1 pomiar	Czerwony
	Posrebrzany
2 pomiar	Czerwony
	Posrebrzany
3 pomiar	Czerwony
	Posrebrzany
4 pomiar	Czerwony
	Posrebrzany
5 pomiar	Czerwony
	Posrebrzany
6 pomiar	Czerwony
	Posrebrzany
7 pomiar	Czerwony
	Posrebrzany
8 pomiar	Czerwony
	Posrebrzany

Dla pomiarów 1-4 stałe katatermometrów wynoszą:

Zwykły : 385 mg.cal/cm^2

Posrebrzany: 407mg.cal/cm^2

Dla pomiarów 5-8 stałe katatermometrów wynoszą:

Zwykły : 379 mg.cal/cm^2

Posrebrzany: 377 mg.cal/cm^2

Obliczenia:

$$t_{R} = 100\sqrt[4]{91,76 - \frac{\frac{Q_{a}}{\tau} - \frac{Q_{a}^{S}}{\tau_{S}}}{0,107}} - 273$$

Stała absolutna katatermometru zwykłego : Q_a = 1, 2 Q

Stała absolutna katatermometru posrebrzanego : Q_a^S = 1, 2 Q^S

Punkty 1-4 : Q_a = 462 ; Q_a^S = 488, 4

Punkty 5-8 : Q_a = 454, 8 ; Q_a^S = 452, 4

Pomiar	Temperatura promieniowania (wzór 1.0) [ºC]
1	26,794
2	29,900
3	25,950
4	27,520
5	23,384
6	27,534
7	26,347
8	24,578

$$t_{R} = 100\sqrt[4]{91,76 - \frac{\frac{462}{98} - \frac{488,4}{138}}{0,107}} - 273 = 26,794\ \lbrack oC\rbrack$$

Pomiary średniej temperatury promieniowania za pomocą termometru globusowego

$$t_{R} = \ \frac{U*V}{19}$$

U - stała termopar ( 26,07 ºC/mV)

V - napięci odczytane z Voltomierza

Punkt pomiarowy	tR [oC]
1	20,856
2	21,130
3	21,404
4	21,954

Przykład obliczeń dla punktu 1:

$$t_{R} = \ \frac{26,07*15,2}{19} = 20,856\ \lbrack oC\rbrack$$

Wnioski:

Średnie temperatury promieniowania mierzone za pomocą katatermometru różnią się nieznacznie od siebie.

Błąd ten może być spowodowany niedokładnym osuszeniem katatermometrów, wahaniem katatermometru podczas pomiaru, dużą ilością osób przebywających w pomieszczeniu podczas pomiaru oraz błędem ludzkim podczas pomiaru stoperem. Przyczyną błędów pomiarowych może również być osoba odczytująca pomiar która pochyla się nad katatermometrem odczytując pomiar i przez to fałszując go.