Определение поля температур в помещении
При устройстве систем отопления и вентиляции одной из опорных характеристик является расчетная температура воздуха в помещении. В жилых и общественных зданиях за расчетную принимают температуру воздуха, измеряемую термометром, установленном на внутренней стене помещения, на высоте 1,5 м от пола и не ближе 1,5 м от наружной стены. Однако температура воздуха в других точках помещения не всегда соответствует расчетной.
Задачей работы является изучение поля температур и сопоставление измеренных температур с расчетной, а также выявление причин, влияющих на распределение температур. Попутно производиться ознакомление с методикой измерения температур воздуха в помещении в разных точках по высоте и в плане.
Для определения температуры воздуха применяются жидкостно-стеклянные термометры и термопары. Рабочей жидкостью, заполняющий резервуар и капилляр жидкостного термометра, служит ртуть, толуол, этиловый спирт и др.; их свойствами определяются пределы применения термометров. Эти пределы указаны в табл.1.
Таблица 1
| Рабочая жидкость | Пределы измеряемых температур | |
| от | до | |
| Ртуть | -30 | +700 |
| Толуол | -90 | +100 |
| Этиловый спирт | -100 | +75 |
| Петролейный эфир | -130 | +25 |
Наибольшее распространение получили ртутные темометры, имеющие ряд преимуществ перед термометрами с другими заполнителями. Ртуть не смачивает стекло, легко получается в химически чистом виде, имеет значительный интервал температур, в пределах которого она находится в жидком состоянии. Органические жидкости смачивают стекло и со временем изменяют свои химические свойства, вследствие чего снижается точность показаний термометра.
Пространство над рабочей жидкостью во всех термометрах заполняется азотом или другим инертном газом.
Жидкостно-стеклянные термометры подразделяются на рабочие и образцовые ( лабораторные, технические, калориметрические и др.). образцовые термометры изготовляются с органическими пределами шкалы и служат для точных измерений; за ними по точности идут термометры лабораторные, технические и т.д.
Для измерения температур в помещении следует пользоваться лабораторными или в крайнем случае техническими термометрами. Цена деления шкал термометров имеет различные значения, в зависимости от которых определяется допустимая погрешность показаний термометра, приведенная в табл.2.
Таблица 2
| Интервал температур | Допустимая погрешность при цене деления шкалы | ||||||
| от | до | 0,1 и 0,2 | 0,5 | 5 и 10 | |||
| -30 |  0,2
| 1
| 1
| 2
| 5
| ||
| +1 | +100 | 0,2
| 1
| 1
| 2
| 5
| |
| +100 | +200 | 0,2
| 1
| 2
| 3
| 5
| |
Ко всем термометрам прилагаются свидетельства (паспорта), в которых указываются поправки к показаниям их, зависящие как от точности показания термометра, так и от условий, в которых производится измерение.
До измерений необходимо сверить термометры, которыми предстоит пользоваться, с эталонными и учесть все поправки, указанные в свидетельстве и появляющиеся в ходе измерений.
Наиболее часто при измерении температуры встречается поправка на выступающий столбик жидкости. Делается она в том случае, когда резервуар с жидкостью и капилляр со шкалой находятся в условиях с сильно разнящимися температурами. Например, такая поправка будет иметь место, если производить измерение горячей жидкости в трубе в то время, когда сама труба находится в среде с отрицательной температурой.
Эта поправка рассчитывается по формуле:
,
Где m – высота столбика жидкости, град шкалы;
– коэффициент объемного расширения жидкости (для ртути = 0,00016 град, для органических жидкостей = 0,00124 гра 
);
– температура, показываемая термометром, град;
– температура выступающего столбика (измеряется другим термометром, расположенным рядом со шкалой).
Если имеется несколько поправок, то все они должны быть учтены, а действительная температура с учетом всех поправок определяется из выражения
Для решения задачи по определению поля температур помещения в качестве экспериментальной может быть выбрана не загроможденная оборудование и мебелью комната. На план и разрез комнаты наносятся основные размеры, и проводится ряд произвольных сечений, равноотстоящих друг от друга, как это показано на рис.1 (сечения I, II, III и а, б, в). В узлах сечений (точки 1 – 9) помещаются раздвижные (деревянные или металлические) рейки с термометрами, расположенными на соответствующих уровнях. При установке термометров следует исключить влияние теплового излучения установкой экранов и влияния обдувания термометров потоками воздуха. Температуру воздуха измеряют на
Рис.1. расположение реек с термометрами в помещении
следующих уровнях: 0,5 и 1,5 м от пола и 0,25 м от потолка, при этом соответствующий уровень должен проходить через середину резервуара термометра (рис.2).
– Рис.2. Установка термометра на рейках
Кроме замеров температур в точках 1 – 9, необходимо производить измерение во всех углах, у середины стен и в центре помещения.
Установив термометры, следует покинуть помещение на 10 – 15 мин., после чего произвести снятие показаний термометров. Отсчет температур берут одновременно по всем термометрам, не прикасаясь к их резервуарам. Показания термометров снимаются несколько раз через равные промежутки времени и заносятся в табл. 3.
Таблица 3
| Дата | Время | Температура в точках | |||||||||||||
| 1' | 1'' | 2' | 2'' | 3' | 3'' | ||||||||||
По окончании работы к показаниям термометров делают необходимые поправки и полученные действительные температуры заносят в табл.4.
Таблица 4
| Дата | Время | Температура в точках | ||||||||||||||
| 1' | 1'' | 2' | 2'' | 3' | 3'' | 4' | 4'' | |||||||||
| Средние значения по всем наблюдениям | ||||||||||||||||
Примечание. Принцип действия термопар и методика измерения ими температур приведены в лабораторной работе № 3.