Датчик теплового потоку
Да́тчик теплово́го пото́ку (англ. Heat Flux Sensor, нім. Wärmeflußsensor) — зазвичай використовувана назва для перетворювача, що виробляє сигнал пропорційний до густини теплового потоку. Тепловий потік може мати різне походження: конвективний, радіаційний і кондуктивний. У системі SI густина теплового потоку вимірюється у ватах на квадратний метр (Вт/м²).
Датчики потоку тепла можуть бути використані для цілого ряду додатків. Однією з найбільш перспективних областей їхнього застосування є дослідження якості термоізоляції будівель, а також теплоізоляційних властивостей текстилю шляхом вимірювання коефіцієнта теплопередачі[2] досліджуваного об'єкта. Крім того, до можливих областей застосування належать вимірювання швидкості потоку рідини і газу[3], визначення температури неінвазивними методами[4], а також вимірювання потужності лазерного випромінювання[5].
Щодня величезна кількість енергії витрачається на опалення та охолодження будинків, більша частина яких має досить низькою теплоізоляцією, часто не відповідає сучасним стандартам[6]. У зв'язку з цим, одним з найважливіших застосувань датчиків потоку тепла є контроль за якістю теплоізоляції будівель шляхом вимірювання коефіцієнта теплопередачі[7].
Дійсно, згідно із законом теплопередачі щільність потоку тепла[8] крізь поверхню, наприклад стіни будівлі, прямо пропорційний різниці температур на зовнішній і внутрішній поверхні об'єкта (стіни)[9]. Даний коефіцієнт пропорційності називається коефіцієнтом теплопередачі, або U-фактором. В такому випадку, відношення щільності потоку тепла, виміряного за допомогою датчика потоку тепла, до різниці температур дозволяє визначити шуканий параметр – коефіцієнт теплопередачі: чим він менше, тим краще ізоляція досліджуваного об'єкта (наприклад, стіни будівлі)[10].
Величина щільності потоку тепла також виявляється важливим параметром при розробці одягу для спортсменів і навіть пожежних[11]. Дійсно, відношення щільності потоку тепла, вимірюваного за допомогою датчика потоку тепла згідно з описаною вище процедурою, до різниці температур на внутрішній і зовнішній поверхні елемента одягу дозволяє визначити коефіцієнт теплопередачі матеріалу тканини, що необхідно при розробці жароміцних комплектів одягу[12].
Метод вимірювання густини теплового потоку ґрунтується на вимірюванні перепаду температури на «додатковій стінці» (пластинці), що встановлюється на шляху теплового потоку[13]. Цей температурний перепад, пропорційний в напрямку теплового потоку його густині, перетворюється в термо-ЕРС (термоелектрорушійну силу) батареєю термопар, розташованих у «додатковій стінці» паралельно уздовж напряму теплового потоку і з'єднаних послідовно по сигналу, що генерується. «Додаткова стінка» (пластинка) і батарея термопар утворюють перетворювач теплового потоку.
- ↑ gSKIN Heat Flux Sensor. shop.greenteg.com (амер.). Процитовано 20 червня 2016.[недоступне посилання з липня 2019]
- ↑ Научная библиотека. info.sernam.ru. Архів оригіналу за 30 серпня 2016. Процитовано 20 червня 2016.
- ↑ Heat flux sensor for ash fouling monitoring (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 22 червня 2016.
- ↑ Niedermann, Reto; Wyss, Eva; Annaheim, Simon; Psikuta, Agnes; Davey, Sarah; Rossi, René Michel (1 січня 2014). Prediction of human core body temperature using non-invasive measurement methods. International Journal of Biometeorology. Т. 58, № 1. с. 7—15. doi:10.1007/s00484-013-0687-2. ISSN 1432-1254. PMID 23760405. Архів оригіналу за 23 серпня 2016. Процитовано 20 червня 2016.
- ↑ High-precision thermal sensors for laser power detection and heat flux measurements. www.waldytech.com. Архів оригіналу за 22 червня 2016. Процитовано 20 червня 2016.
- ↑ Carrington, Damian (29 листопада 2013). Britain's damp, leaky homes among Europe's most costly to heat. the Guardian. Архів оригіналу за 11 червня 2016. Процитовано 20 червня 2016.
- ↑ U-Value Measurement instead of U-Value Calculation. U-Value and Building Physics (de-DE) . Архів оригіналу за 22 червня 2016. Процитовано 20 червня 2016.
- ↑ Теплопередача. Архів оригіналу за 30 червня 2016.
- ↑ XuMuK.ru - Теплопередача через плоскую стенку. «ТЕПЛОТЕХНИКА. КУРС ЛЕКЦИЙ», Скрябин В.И. www.xumuk.ru. Архів оригіналу за 11 червня 2016. Процитовано 20 червня 2016.
- ↑ greenTEG AG Switzerland: Thermal Sensing & Energy Harvesting (1 грудня 2015), U-Value Measurements with greenTEG's U-Value Kit, процитовано 20 червня 2016
- ↑ http://www.autexrj.com/cms/zalaczone_pliki/5-06-3.pdf.
{{cite book}}: Зовнішнє посилання в|title= - ↑ Evaluation of New Test Methods for Fire Fighting Clothing (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 10 вересня 2006.
- ↑ Методи вимірювання теплопровідності масивних твердих тіл i тонких плівок (огляд) (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 9 серпня 2016.
- https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=I671gfYb9ko
- Heat flux sensors [Архівовано 12 липня 2011 у Wayback Machine.] на сайті компанії «Hukseflux». (англ.)
- ДСТУ 4035-2001 (ГОСТ 25380-2001) Енергозбереження. Будівлі та споруди. Методи вимірювання поверхневої густини теплових потоків та визначення коефіцієнтів теплообміну між огороджувальними конструкціями та довкіллям.
- ·http://www.hukseflux.com/downloads/thermalScience/applicAndSpec.pdf [Архівовано 12 липня 2011 у Wayback Machine.]
- http://www.omega.com/pptst/HFS-3_HFS-4.html [Архівовано 10 червня 2016 у Wayback Machine.]
- http://www.azosensors.com/equipment-category.aspx?cat=54 [Архівовано 19 червня 2016 у Wayback Machine.]
- http://shop.greenteg.com/wp-content/uploads/gSKIN_Heat-Flux-Sensors-RD_Datasheet_v3.14.pdf[недоступне посилання з квітня 2019]