Принятые методы исследований, Методика модельного эксперимента - Совершенствование теплозащиты совмещенных покрытий гражданских зданий в условиях сухого жаркого климата

Методика модельного эксперимента

Любое экспериментальное исследование может выполняться либо на натурном объекте, либо на модели, разработанной в соответствии с требованиями теории подобия. Натурные опыты, как правило, очень сложны и требуют большой затраты труда, время и средств. Кроме того, эксперимент в натурных условиях всегда "затемнен" второстепенными деталями, что существенно мешает установлению основных закономерностей.

Таким образом, для проведения экспериментальных исследований была сконструирована и изготовлена установка, включающая макет совмещенного покрытия с кровлей - бабочкой размером в плане (60 x 35)см; имитатор солнечного освещения в виде лампы накаливания мощностью 1000 Вт, размещенной в трубе диаметром 160 мм с внутренней поверхностью черного цвета, обеспечивающей направленное воздействие света; имитатора действия ветра в виде вентилятора; датчиков температуры для замеров поверхностной температуры частей конструкции покрытия; крыльчатого анемометра для определения скорости движения воздуха, создаваемого вентилятором (рис.2.1).

При разработке макета конструкции покрытия условно (для упрощения эксперимента) было принято:

    - совмещенное покрытие - однослойное, состоит из цементно-песчаной плиты с использованием керамзитового песка толщиной 20 мм; - кровля - бабочка изготовлена из стального листа толщиной 2 мм.

Для обеспечения свободного изменения угла наклона "крыльев бабочки" кровли к поверхности покрытия в центре кровли предусмотрен шарнир. Между покрытием и кровлей (в месте шарнира) предусмотрен зазор высотой 50 мм.

1 - цементно-песчаная плита; 2 - кровля-бабочка из стального листа; 3 - лампа мощностью 1000 Вт; 4 - стальная труба Ш 160 мм; 5 - вентилятор; 6 - датчики температуры; 7 - крыльчатый анемометр

Рис. 2.1. Экспериментальная установка

Скорость воздушного потока, создаваемая вентилятором, регулировалась изменением расстояния от макета до вентилятора, а контроль над ее значением осуществлялся анемометром.

Для обеспечения угла падения лучей света, имитирующих солнечное воздействие в период полуденного летнего солнцестояния (720), на макет были определены расстояние от лампы накаливания до макета и высота крепления лампы, которые составили соответственно 60 см и 185 см.

При проведении экспериментов одновременно снимались показания с двух поверхностных термометров, один из которых был закреплен на нижней поверхности "кровли-бабочки", а второй - на нижней поверхности плиты покрытия. Различная степень нагрева достигалась путем варьирования длительностью воздействия лампы накаливания. При этом фиксировалось время воздействия, которое затем использовалось при проведении "эталонного" эксперимента, проводимого на совмещенном покрытии без установленной на нем кровли-бабочки. По времени воздействия лампы накаливания оценивали идентичность нагрева поверхности.

Для проведения исследований был применен метод математического планирования эксперимента.

В качестве трех изменяемых факторов приняты:

    - угол наклона "крыльев бабочки" (от 0 до 300); - ориентация покрытия по отношению к господствующему ветру (от 0 до 900); - высота центра "бабочки" над кровлей (от 1 до 5 см);

Методика планирования эксперимента представлена в следующем разделе данной главы.

Результаты экспериментальных исследований обработаны методами математической статистики. Были определены числовые характеристики случайной величины, оценки математического ожидания, оценки дисперсности, среднее квадратичное отклонение, коэффициент вариации и показатель точности [3].

Оценка для математического ожидания случайной величины определяется по формуле:

, (2.1)

Где хi - температура на внутренней поверхности покрытия при i-ом замере,

N - количество замеров.

Оценка дисперсии случайной величины:

(2.2)

Среднее квадратичное отклонение, называемое также среднеквадратичной ошибкой, является производной от дисперсии и определяется по формуле:

(2.3)

Выражая среднеквадратичное отклонение в % от величины математического ожидания, получим коэффициент вариации:

(2.4)

Среднее квадратичное отклонение оценки математического ожидания:

(2.5)

Показатель точности испытаний:

(2.6)

Похожие статьи




Принятые методы исследований, Методика модельного эксперимента - Совершенствование теплозащиты совмещенных покрытий гражданских зданий в условиях сухого жаркого климата

Предыдущая | Следующая