CC BY
56
Световая камера располагалась на оптической скамье 5, которая имеет размерную шкалу 6 и приемная головка 7 имеет возможность по ней перемещаться на полозках.
Однако, при работе с большими углами обнаружилась погрешность измерения, связанная с фоновой засветкой.
Для уменьшения этого явления было предложено использовать разработанную светозащитную бленду (8) с подвижными диафрагмами, т.к. очень часто необходимо было изменять угол визирования головки, то было предложено ее сделать подвижной. Подобные усовершенствования привели к необходимости изготовить специальную приемную головку для измерения энергетической освещенности.
Для уменьшения помех фоновой засветки и повышения, вследствие этого, точности измерения необходимо было уменьшить сечение пружины по мере приближения и приемнику, что делает ее равножесткой по всей длине.
Предлагаемая конструкция приемной головки для измерения лучистых потоков позволяет изменять угол визирования от 5° до 140°, обойтись одним корпусом и снизить материалоемкость, переналадку и настройку в 10-15 раз, за счет того, что расстояния между витками пружины (диафрагмами) будет оптимальным.
Устройство состоит из полого корпуса, плоской цилиндрической пружины, подвижной системы с установленным приемником.
Устройство работает следующим образом. В положении на рис.1 приемная головка имеет минимально-допустимый угол визирования yj. Для увеличения угла визирования подвижная система 3 с приемником 4 перемещается вдоль полого корпуса головки 1, сжимая ветки пружины плоской цилиндрической пружины. При этом расстояние между витками пружины (диафрагмами) уменьшается, сохраняя равное межвитковое расстояние, которое уменьшается с увеличением угла визирования ф2.
Выводы. Предложения конструкция приемной головки для оптических измерительных приборов позволяет для измерения с углами визирования от 5° до 140° обойтись всего одним корпусом и снизить материалоемкость, а полное -- время переналадки сократить в 10-15 раз, и главное, при равной жесткости пружины достичь более высокой точности измерения.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. ДСН 3.3.6.042-99. Саштарш норми мшроктамату виробничих примщень.- К.: - МОЗ, -
1999.
2. Геращенко О. А. Царенко Н. В., Сажина С. А., Грабовский В. В. Измерения лучистой составляющей в диапазоне спектра 1-8 мкм. Вестник Киевского политехнического института. Серийного приборостроения, 1977,- Вып.7, - C.40-42.
3. Методические рекомендации по применению теплозащитных средств в горячих цехах металлургической промышленности. К.: Минздрав УССР. - 1983, 33c.
УДК 628.83
МОДЕЛЮВАННЯ ТА ДОСЛ1ДЖЕННЯ М1КРОКЛ1МАТУ В ПРИМ1ЩЕНН1
А.С. БелЫов, д. техн. наук, проф., В.О. Петренко, канд. техн. наук, доц., А. О. Петренко, ст. викл., А.М. Кравчук, ст. викл.
Ключовi слова: мтрокл1мат, температура, волог1стъ, теплове випром1нювання, теплообм1н, електричне поле, модель, здоров'я людини, продуктившстъ прац1.
Постановка проблеми. Мшроктмат примщень характеризуеться рiвнем температури i вологост пов^ря, швидюстю його руху, а також штенсившстю теплових випромшювань (радiацiею), переважно в шфрачервонш i частково в ультрафюлетовш областях спектру електромагштних хвиль [8].
У робочш обстановщ людина повинна мати нормальний тепловий обмш з середовищем, тобто кшьюсть тепла, яке виробляе оргашзм в одиницю часу, повинна бути рiвна кшькосп тепла, вщведеного вщ нього в середовище за той же час. Тшьки в цьому випадку комплекс метеоролопчних чинниюв (температура, волопсть, швидюсть руху i тиск пов^ря) сприймаеться людиною як приемне вщчуття. Порушення теплообмшу веде або до перерву,
або до переохолодження оргашзму, що, у свою чергу, може негативно впливати на стан здоров'я людини i продуктившсть пращ.
Аналiз останшх дослщжень i публжацш. Кожна поверхня вiддаe тепло випромшюванням i поглинае променисте тепло, що приходить вщ навколишнiх поверхонь. Нагрт поверхнi втрачають бiльше тепла, шж поглинають. Холоднiшi, навпаки, отримують бшьше тепла, нiж вiддають. Мiж рiзнонагрiтими поверхнями в результатi вiдбуваеться теплообмш випромiнюванням [1, 3, 4, 5, 7].
Залежно вiд температури i випромшювально! здатностi внутрiшнiх поверхонь примщення, теплообмiн випромiнюванням рiзний для рiзних частин тiла. Внаслiдок цього, ппешчне нормування температурно! напруженостi доцiльно проводити по допустимих параметрах температурно! опромшеносп, оскiльки нормована величина не повинна залежати вщ фiзiологiчних характеристик поверхш тiла людини [2, 6].
Тому метою роботи е розробка експериментально! моделi для дослiдження мшрокшмату в примiщеннi. Що дасть змогу на стадп проектування розробляти заходи по захисту працюючих.
Виклад основного матерiалу. Разом з теоретичним розрахунком i безпосереднiм експериментальним дослiдженням променистого теплообмiну усерединi примiщення велике практичне значення придбало дослiдження променистого теплообмiну шляхом моделювання, яке дозволяе в коротю термiни отримувати результати при рiзних поеднаннях внутрiшнiх i зовшшшх (по вiдношенню до примiщення) чинниюв, що впливають на дослiджуванi процеси, не чекаючи, наприклад, лiтом зими, а зимою лгга. У основу моделювання покладений той факт, що багато полiв описуються одшею i тiею ж аналiтичною залежнiстю.
Тому, якщо подiбнi геометричнi конфшураци областей просторiв, в яких iснують модельоване i моделююче поля i якщо пропорцшш значення вiдповiдних параметрiв на межах областей, то картини полiв будуть подiбнi. Ця обставина може бути використане для моделювання одного поля шшим.
В [6] були розглянут питання та запропонована схема експериментального стенду для дослщження променистого теплообмiну людини в серединi примщення.
Богословським в [1] було запропоновано використовувати анаттично електричну модель для розрахунку променево-конвективного теплообмiну. Але дана модель не давала повно! картини теплообмiну всерединi примiщення. Нами запропонована та розроблена модель яка дае можливють дуже точно проводити дослщження променевого теплообмiну всерединi примiщення.
Теплове поле в примщенш моделюеться електричним полем в електролiтичнiй ваннi, а щшьшсть потоку мiж будь-якими точками простору примщення мае сво!м аналогом щшьносп струму мiж вiдповiдними точками модель При цьому чим менше вщстань вибрана мiж точками вимiрювання, тим точнiше вiдтворюватиметься дiйсна картина електричного поля в моделi i, отже, теплового поля в примщенш.
Дослщження проводилося в дiелектричному баку (Рис. 1). Бак iмiтуе юмнату, виконану в масштабi 1:10 i мае розмiри 500х400х300. Бак з внутршньо! сторони покритий металевою фольгою для шдведення до них потенцiалiв рiвних температурам на поверхнi захисних конструкцiй. Модель була розташована таким чином щоб з нею було зручно працювати. На моделi е пристрш для перемiщення i закршлення чотириелектродного зонда, що служить для вимiрювання потенцiалу. Пристрiй забезпечений шкалами для вщлшу глибини занурення чотириелектродного зонда, а також шкалою для визначення положення зонда по вщношенню до стшок моделi кiмнати i моделi людини, яка знаходиться усередиш. На чотириелектродному зондi, а також на кожнш поверхнi що iмiтуе захиснi конструкцil (пiдлога, стеля, вшно, стiни), е затискачi для шдведення потенщалу. Напруга обмотки W2 (рис. 2) тсля випрямляння використовуеться для установки (за допомогою змшних опорiв R1, R2,..., R10) на рiзних елементах примiщення потенцiалiв, вiдповiдних !х температурам. Контроль i регулювання потенцiалiв вiдбуваеться за допомогою одинадцятипозицiйного перемикача П3 та виводиться на вольтметр. Bti елементи моделi iзольованi один вщ одного.
Рис. 1. Експерименталъна установка.
Рис. 2. Електрична схема експерименталъного стенду для до^дження променистого
теплообм1ну.
Для спрощення проведення розрахунюв Богословським в його працях [1] модель людини прийнята у виглядi цилiндра з дiаметром d=28 мм i заввишки й=180 мм, Ритшель Г. та Гребер Г. [2] пропонували модель людини розглядати у виглядi цилшдра з дiаметром d=28 мм i заввишки Н=П5 мм.
При розглядi тiла людини можна представити тшо людини як набiр геометричних фiгур. Голова - це куля, тулуб - елiптичний цилiндр, а ноги - ушчений конус. Нами запропоновано модель людини розглядати у вигщщ елштичного цилiндру (Рис. 3).
Як модель людини використовусться фшура (Рис. 3) з пiдведеним до не! контактом для шдведення потенщалу, рiвного температурi на поверхнi тша людини. Моделлю людини е елштичний цилiндр. Висота фiгури 17 см. Вимiрювання проводилися на висотi 15 см вщ рiвня пiдлоги.
До 80 - ргччя Приднтровсъког державног академп будгвництва та архгтектури №8 серпень 2010 Як електрол^ використовуеться дистильована вода одноразово! дистиляци.
1
/ —X
Е
э
о
г»
\
Рис. 3. Модель людини.
Моделювання променистого теплообмшу усерединi примiщення проводилося за допомогою розроблено! i змонтовано! моделi яка включае: пристрiй для установки потенцiалiв рiвних температурам на поверхнi захисних конструкцiй; чотириелектродного зонда i ушверсального вольтметра В7-21А для вимiрювання напруги ^знищ потенцiалiв).
Можливi були наступи способи iмiтацiй променистого теплообмiну усередиш примiщення:
- температура на поверхш захисних конструкцiй, рiвна температурi внутршнього повiтря, температура на поверхнi тша людини 36 0С;
- температура на поверхш захисних конструкцш, залежить вiд температури зовнiшнього повiтря i вiд опору теплопередачi захисних конструкцш (обiгрiв панелями, температура на поверхш тша людини 36 0С;
- температура на поверхш захисних конструкцш, залежить вщ температури зовшшнього повпря i вiд опору теплопередачi захисних конструкцш (обiгрiв радiатором), температура на поверхш тша людини 36 0С.
Для того щоб обрати температуру на поверхш захисних конструкцш в залежносп вщ температури зовнiшнього повпря i вiд опору теплопередачi цих конструкцш були розроблеш два способи.
Перший: анал^ичне визначення температури на внутрiшнiй поверхш захисних поверхонь.
Визначаемо розрахунковим шляхом температуру на поверхш захисних конструкцш:
= t„ -■
К
Ко
■(к - к)
де, Тв - температура на поверхш захисних конструкци, С; tв - температура внутрiшнього повiтря, оС, tн - температура зовнiшнього повiтря, оС; Я0 - загальний ошр теплопередачi
захисних конструкци, (м2К)/Вт; Яв - опiр теплопередачi на внутршнш частинi захисно! конструкци, (м2К)/Вт.
Результатом дано! формули отримуемо графши температури на внутршнш поверхнi захисних поверхонь, залежно вiд температури внутрiшнього i зовнiшнього повiтря i опору теплопередачi захисно! конструкцi!.
ок
.¡а 12,9
а
'В
■И 10,9
а
£
-15 -16 -17 -18 -19 - 20 -21 -22 - 23 - 24 - 25 Температура зовншиього повггря
1о=2,5 Яо=2 Ш
18
в=18 ,2, 1в=1 =2,
-15 -16 -17 -18 -19 -20 -21 -22 -23 Температура зовншшього повiтря
14,9
20,4
13,9
19,4
р11,9
18,4
17,4
16,4
15,4
-24 -25
Рис. 4 Температура на внутршнт поверхш Рис. 5 Температура на внутршнт поверхш
захисног конструкцп, (в1кно). захисног конструкцп, (стта).
Другий: шструментальне визначення температури на внутршнш поверхш захисних поверхонь.
Натурш вимiри температури поверхонь захисних конструкцш, за допомогою шрометра портативного Raynger(l) 8Т™
Рис. 6. Загалъний вид безконтактного термометра (трометр) Яаущгт АМвРтв БТ25
Таким чином ми маемо вс необхщш данш для проведення експериментального дослiдження променевого теплообмiну людини всерединi примiщення.
Висновки. Розроблена i побудована фiзична модель примщення, та методика, що дозволяе здшснити дослiдження променевого теплообмiну людини всередиш примiщення. В результатi проведення експерименпв ми можемо визначити не лише величину променевого теплообмiну, а й напрям. Це дае змогу розробляти заходи по захисту працюючих.
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1982, 415 с.
2. Казанцев И.А., Либер И.С. Тепловая защита и инженерное оборудование зданий на Севере. - Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение. - 1975. - 136 с.
3. Михеев М.А., Михеева И.М. Краткий курс теплопередачи. - М.-Л.: Госэнергоиздат. -1960. - 208 с.
4. Михеев М.А. Основы теплопередачи. Издание второе. - М.: ГЕИ. - 1949. - 396 с.
5. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, Стереотип - М.: Энергия. - 1977. - 344 с.
6. Павлухин Л.В., Тетеревников В.Н. Производственный микроклимат, вентиляция и кондиционирование воздуха. Основы нормирования и эффективность применения. - М.: Стройиздат. - 1993. - 214 с.
7. Уонг Х. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. Справочник. -М.: Атомиздат, 1979.
8. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие требования. -Введ. 01.07.77.
9. Сб.научн.тр. "Строительство, Материаловедение, Машиностроение".- Дн-ск, ПГАСА, 2009.-Вып.№49.- С.125-131.
