Determining the thermal diffusivity of the material based on the measurement of the temperature profile in the wall

• Autorzy: Owczarek Mariusz , Baryłka Adam

Warianty tytułu

PL

Określenie dyfuzyjności cieplnej materiału na podstawie pomiaru profilu temperatury w przegrodzie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

To obtain temperature distribution in solid using the Fourier equation a thermal diffusivity is needed. This paper outlines a method for determining diffusivity for real objects. Methods of measurement described in the literature take into account the layers of material close to the surface. A diffusion measurement method dedicated to large elements, for example walls, is needed in assessment of buildings thermal properties. This method works by measuring the temperature in the element's volume and assuming that the obtained results meet the Fourier equation. Temperature measurements for the actual wall were made, discrete values were approximated by a square polynomial developed in relation to two parameters, spatial and time. The obtained polynomial was substituted for the Fourier equation and thermal diffusivity was determined. Temperature calculations were performed for a material of known thermal diffusivity, and its value was determined using the developed method. A preliminary analysis of errors of received values was made.

PL

Chcąc uzyskać rozkład temperatury w ciele stałym za pomocą równania Fouriera, potrzebna jest dyfuzyjność cieplna. W artykule przedstawiono metodę określania dyfuzyjności dla obiektów rzeczywistych. Metody pomiaru opisane w literaturze uwzględniają warstwy materiału blisko powierzchni. Do oceny właściwości cieplnych budynków potrzebna jest metoda pomiaru dyfuzji dedykowana dużym elementom, na przykład ścianom. Metoda ta polega na pomiarze temperatury w objętości elementu i założeniu, że uzyskane wyniki spełniają równanie Fouriera. Wykonano pomiary temperatury rzeczywistej ściany, wartości dyskretne przybliżono wielomianem kwadratowym opracowanym w odniesieniu do dwóch parametrów przestrzennych i czasowych. Uzyskany wielomian zastąpiono równaniem Fouriera i określono dyfuzyjność cieplną. Obliczenia temperatury przeprowadzono dla materiału o znanej dyfuzyjności cieplnej, a jego wartość określono za pomocą opracowanej metody. W artykule przeprowadzono wstępną analizę błędów otrzymanych wartości.

Słowa kluczowe

EN

measurements of thermal diffusivity; temperature distribution in building element; approximation; heat transfer

PL

pomiar dyfuzyjności cieplnej; rozkład temperatury w elemencie budynku; aproksymacja; wymiana ciepła; inżynieria bezpieczeństwa

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 4
• Strony: 55--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Owczarek Mariusz

• Wydział Inżynierii Lądowej i Geodezji Wojskowej Akademii Technicznej

autor

Baryłka Adam

• Centrum Rzeczoznawstwa Budowlanego

Bibliografia

• [1] Grzebielec A, Rusowicz A, Jaworski M, Laskowski R. Possibility of using adsorption refrigeration unit in district heating network. Arch Thermodyn 2015;36.
• [2] Grzebielec A, Rusowicz A, Ruciński A. Analysis of the performance of the rotary heat exchanger in the real ventilation systems. 9th Int. Conf. Environ. Eng. ICEE 2014, 2014, p. 259. doi:10.3846/enviro.2014.259.
• [3] Pratt AW, Lacy RE. Measurement of the thermal diffusivities of some single-layer walls in buildings. Int J Heat Mass Transf 1966. doi:10.1016/0017-9310(66)90080-9.
• [4] Agarwal KN, Verma V V. A quick method of measuring thermal conductivity and thermal diffusivity of building fabrics. Build Sci 1967. doi:10.1016/0007-3628(67)90016-3.
• [5] Hoffman ME. The determination of the thermal properties of homogeneous and composite building materials by a dynamic method. Build Environ 1982;17:223–8. doi:10.1016/0360-1323(82)90042-7.
• [6] Basheer CM, Krishnamurthy C V., Balasubramaniam K. Hot-rod thermography for in-plane thermal diffusivity measurement. Meas J Int Meas Confed 2017. doi:10.1016/j.measurement.2017.02.022.
• [7] Bison P, Grinzato E. Building material characterization by using IR thermography for efficient heating systems. Thermosense XXX, 2008. doi:10.1117/12.778165.
• [8] Baryłka A, Bąk G. Metodyka szacowania wartości współczynnika wyrównania temperatury obsypki gruntowej schronu w warunkach pożaru. Bull Mil Univ Technol 2015. doi:10.5604/12345865.1168729.
• [9] Brandt RE, Warren SG. Temperature measurements and heat transfer in near-surface snow at the South Pole. J Glaciol 1997. doi:10.1017/S0022143000003294.
• [10] Reusser DE, Zehe E. Low-cost monitoring of snow height and thermal properties with inexpensive temperature sensors. Hydrol Process 2011. doi:10.1002/hyp.7937.
• [11] Oldroyd HJ, Higgins CW, Huwald H, Selker JS, Parlange MB. Thermal diffusivity of seasonal snow determined from temperature profiles. Adv Water Resour 2013. doi:10.1016/j.advwatres.2012.06.011.
• [12] Baryłka A, Bąk G. Wpływ pożaru zewnętrznego na wytężenie obudowy schronu wykopowego. Inżynieria Bezpieczeństwa Obiektów Antropog 2018;3–4.
• [13] Dornowski W. Analiza płaskiej fali naprężenia metodą ruchomych, najmniejszych kwadratów. Mod Eng 2017;1:6.1-17.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).