S VE UČ I L I Š T E U ZAGRE B U FAKUL T E T S T RO J AR S T V A I B RO DO GRA DNJ E

L a b o r a t o r i j z a t o p l i n u i t o p l i n s k e u ređa j e I . L u č i ć a 5 , 1 0 0 0 0 Z a g r e b T e l . : ( 0 1 ) 6 1 6 8 2 2 2 , F a x . : ( 0 1 ) 6 1 5 6 9 4 0

Laboratorijska vježba: ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA TOPLINSKE VODLJIVOSTI

ZA PREDIZOLIRANE CIJEVI PREMA NORMI EN 253

STUDIJ: DODIPLOMSKI STUDIJ KOLEGIJ: Laboratorijski rad USTANOVA: FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE

SVEUČILIŠTA U ZAGREBU

Pripremili: Prof.dr.sc. Srećko Švaić, dipl.ing. Doc.dr.sc. Ivanka Boras, dipl.ing. Fakultet strojarstva i brodogradnje

Sveučilište u Zagrebu

Određivanje koeficijenta toplinske vodljivosti za predizolirane cijevi Laboratorijska vježba 2/5

S VE UČ I L I Š T E U ZAGRE B U FAKUL T E T S T RO J AR S T V A I B RO DO GRA DNJ E

L a b o r a t o r i j z a t o p l i n u i t o p l i n s k e u ređa j e I . L u č i ć a 5 , 1 0 0 0 0 Z a g r e b T e l . : ( 0 1 ) 6 1 6 8 2 2 2 , F a x . : ( 0 1 ) 6 1 5 6 9 4 0

1. OPIS PARAMETARA PRI MJERENJU KOEFICIJENTA TOPLINSKE VODLJIVOSTI

Opis i svrha mjerenja Predizolirana cijev je naziv za strukturu koja se može opisati kao cijev u cijevi s međuprostorom ispunjenim izolacijom. Kod ispitivane strukture unutrašnja je cijev čelična, a vanjska je cijev od polietilena PE-HD. Prostor između cijevi je ispunjen izolacijskim materijalom - tvrdom pur pjenom (niske vrijednoste koeficijenta toplinske vodljivosti). Ove su cijevi uglavnom namjenjene za razvod vrele vode u toplinskim mrežama radi smanjenja toplinskih gubitaka tijekom transporta. Uzorak Ispitivanje se provodi na uzorku izrezanom iz predizolirane cijevi, standardne dužine. Prije ispitivanja potrebno je provjeriti dimenzije uzorka. Ispitni zahtjevi - kriteriji Ispitna temperatura medija: 80 o C ± 10 o C Temperatura ambijenta: 20 o C ± 5 o C Tražena toplinska vodljivost: λ50 < 0,033 W/(mK) Duljina cijevi: L > 2 m Zagrijavanje se provodi električnim grijačem smještenim u čeličnoj cijevi do postizanja stacionarnog stanja za zadane parametre, na uzorku pripremljenom prema slici 2 (vidi prilog). Mjere se unutrašnje i vanjske temperature stijenki s točnošću od ± 0,1o C. Mjeri se snaga električnog grijača s točnošću ± 1%. 2. OPIS MJERENJA Stacionarno se stanje postiže kad se tijekom 30 minuta ne ustanovi promjena mjerenih veličina. Temperature pojedinih ploha uzimaju se kao srednje vrijednosti očitanih temperatura. Temperatura okoliša se mjeri živinim termometrom. Debljina sloja izolacijskog materijala se određuje iz razlike vanjskog i unutrašnjeg promjera čelične, odnosno PE-HD cijevi. Kontrola se kompaktnosti izolacije provodi pomoću infracrvene termografije, mjerenjem temperaturne raspodjele na vanjskoj površini predizolirane cijevi u stacionarnom stanju. Iz termografskog se zapisa naknadno određuje i srednja temperatura površine PE-HD cijevi.

Određivanje koeficijenta toplinske vodljivosti za predizolirane cijevi Laboratorijska vježba 3/5

S VE UČ I L I Š T E U ZAGRE B U FAKUL T E T S T RO J AR S T V A I B RO DO GRA DNJ E

L a b o r a t o r i j z a t o p l i n u i t o p l i n s k e u ređa j e I . L u č i ć a 5 , 1 0 0 0 0 Z a g r e b T e l . : ( 0 1 ) 6 1 6 8 2 2 2 , F a x . : ( 0 1 ) 6 1 5 6 9 4 0

Temperatura okoliša ϑok oC

Temperatura medija u cijevi - zrak ϑmedij oC

Srednja temperatura čelične cijevi ϑ1 oC

Srednja temperatura vanjske površine predizolirane cijevi (na D1v)

ϑ2 oC

Mjerena vrijednost električnog napona U V

Mjerena vrijednost električnog otpora R 17 Ω Unesena snaga pri stacionarnom stanju RU /2=Φ W Vanjski promjer izolacije D1v 125 mm Vanjski promjer izolacije na rubovima D2v 200 mm Unutrašnji promjer izolacije D1u 60 mm Unutrašnji promjer izolacije na rubovima D2u 60 mm Duljina uzorka Ltot 2507 mm Duljina središnjeg dijela L1 2427 mm Debljina kraja s 57 mm Iz datih se podataka vrijednost koeficijenta toplinske vodljivosti izolacije za predizoliranu cijev određuje prema formuli:

( )

u

v

DDL

1

1

121

ln2 ⋅−

Φ=

ϑϑπλ (W/(mK))

Zbog dovoljne duljine uzorka na kojem je provedeno mjerenje, nije potrebno uzimati u obzir rubne dijelove uzorka i koeficijent toplinske vodljivosti računati preko reducirane duljine, već je utjecaj rubova zanemaren, a vrijednost koeficijenta toplinske vodljivost određena pomoću duljine središnjeg dijela L1. Utjecaji vanjske polietilenske cijevi i unutarnje čelične cijevi na iznos izračunatog koeficijenta toplinske vodljivosti izolacije su unutar točnosti mjerne linije, pa nisu uzeti u obzir (toplinski otpori čelične i polietilenske cijevi se mogu zanemariti u odnosu na toplinski otpor izolacije - pur pjene). 3. Rezultati Rezultate mjerenja treba upisati u tablicu.

Vrijeme ϑokoC

ϑmedijoC

ϑ1oC

ϑ2oC

ϑ2 srednjeoC

U V

Φ W

1. 2. 3. 4. 5.

Određivanje koeficijenta toplinske vodljivosti za predizolirane cijevi Laboratorijska vježba 4/5

S VE UČ I L I Š T E U ZAGRE B U FAKUL T E T S T RO J AR S T V A I B RO DO GRA DNJ E

L a b o r a t o r i j z a t o p l i n u i t o p l i n s k e u ređa j e I . L u č i ć a 5 , 1 0 0 0 0 Z a g r e b T e l . : ( 0 1 ) 6 1 6 8 2 2 2 , F a x . : ( 0 1 ) 6 1 5 6 9 4 0

Izračunata vrijednost koeficijenta toplinske vodljivosti ispitivanog izolacijskog materijala je:

=λ W/(mK), te uvjet λ < 0,033 W/(mK)

je zadovoljen nije zadovoljen D1v D1u s

D

1u

D2u

D2v

D1v

L1 Ltot Slika 1 Gometrijske karakteristike uzorka, gore: poprečni presjek središnjeg dijela predizolirane

cijevi

Određivanje koeficijenta toplinske vodljivosti za predizolirane cijevi Laboratorijska vježba 5/5

S VE UČ I L I Š T E U ZAGRE B U FAKUL T E T S T RO J AR S T V A I B RO DO GRA DNJ E

L a b o r a t o r i j z a t o p l i n u i t o p l i n s k e u ređa j e I . L u č i ć a 5 , 1 0 0 0 0 Z a g r e b T e l . : ( 0 1 ) 6 1 6 8 2 2 2 , F a x . : ( 0 1 ) 6 1 5 6 9 4 0

Slika 2 Prikaz mjerne linije