Einrichtung zum Messen der Wärmeleitfähigkeit und des Wärmeflusses
Die vorliegende Erfindung betrifft eiine Einrichtung zum Messen der Wärmeleitfähigkeit und des Wärmeflusses, das heisst der Wärmemenge, welche in Zeiteinheit durch die Flächeneinheit eines K¯rpers, insbesondere durch Wände und Isolatibnsschichten von Maschinen- einrichtungen hindurchtritt, mit Hilfe elektrischer Tem peraturfühler, welche eine schnelle und direkte Bestim- mung der genannten Messgrössen in Betriebs-und Laboratorienbedingungen erm¯glichen soll.
Zur Reduktion von Wärme-und Kälteverqusten durch Wärmeübergang von der OberflÏche van beispiels- weise Maschiheneinrichtungen in die Umgebung sind verschiedene Arten von Isolationen gebräuchlich, welche solche Verluste auf ein wirtschaftlich ertrÏgliches Ma¯ vermindern sollen. Die Qualität der Isol'ationsschicht'ist vor allem durch die Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Materials gegeben. Mit Rücksicht darauf, dass sich diese Eigenschaft im Laufe des Betriebes verschlechtern, ist es notwendig, von Zeit zu Zeit eine ¯berpr fung der Qualität der Wärmeisolation während des Betriebes durchzuführen, um rechtzeitig mange ! ! haft gewordene Isolationen austauschen oder ausbessern zu können.
Zum Messen des Wärmeflusses und zur Berechnung der Wärmeleitfähigkeit der Isol'ation während des Betriebes wird meistens das bekannte Verfahren der Anlegung von Messplatten oder Messgürtel mit bestimmter Wärmeleitfähigkeit angewendet. Die Nachteile beste'hen hierbei vor allem darin, d'ass man zur Durchführung einer Messung infolge der WÏrmetrÏgheit der Messplatte oder des MessgürteW's langeMesszeitenbenötigt.Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass nur ein Mittelwert der Iso lationswärmeleitfähigkeit oder des Wärmeflusses resul- tiert, die WÏrmeleitfÏhigkeit aber oft in unterschiedliichen Richtungen - etwa bei einem Rohrquerschnitt - verschieden ist.
Zudem beansprucht der Auf- und Abbau der Me¯vorrichtung viel Zeit. Im weiteren gestatten die bekannten Verfahren nicht das direkte Ablesen der Messgrössen, sondern erfordern eine nachträgl'iche Umrechnung der gemessenen Werte. Ferner verfangen die bekannten Verfahren eine Einrich, tung zur Aufrech't- erhaltung einer konstanten Vergleichstemperatur.
Eine Ausf hrungsform der bekannten Verfahren zur Bestimmung des Wärmeflusses benutzt z. B. eine anlegbare Messprlatte, die von der zu messenden Wand durch eine geringe eingeschlossene Luftschicht distanziert ist, und vergleicht die Temperatur dieser auf die Temperatur der zu messenden Wand erwärmten Luftschicht mit der Temperatur der Umgebungsluft. Dieses Verfahren vermindert zwar die Messzeit durch schnelleres Herstellen des Wärmegteichgewichtszustandes, aber es beseitigt nicht die anderen angeführten Nachteile und Mängel.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die Nachteile bekannter Einrichtungen zum Messen der WÏrme leitfähigkeiit und des Wärmeflusses von Körpern zu vermeiden, was erfindungsgemäss dadurch erreicht wird, dass ein MeBgerät, ein Hilfsmessgerät und ein Auswertungs- gerÏt vorgesehen ist, wobei das Messgerät einen elektri- schen Temperaturf hler als Quelle einer elektrischen, vom WÏrmebefall ?tp zwischen zwei Stellen in Nach barschaft des in einem ruhenden Medium in einem ge schqossenen Raum angeordneten, zu messenden Körpers abhängigen Spannung sowie mindestens einen weiteren elektrischen Temperaturfüh.Ior (4)
als Quelle einer elek trischen, von der Oberflächentemperatur des zu messen denKörpersabhängigenSpannungumfasst,wobeidas Hilfsme¯gerÏt einen elektrischen Temperaturf hler als Quelle einer elektrischen, von der Innenflädhentempera- tur des zu messenden Körpers abhängigen Spannungum- fa¯t und wobei das Auswertungsgerät ein Potentiometer, eine Skalia zum ditekten Ablesen der Werte der Wärme leitfÏhigkeit γ und eine Skala zum direkten Ablesen des Wärmeflusses q, einen Nullstromindikator, einen Doppelumschalter fur das Umschalten des Auswertungs- gerätes zum Messen der WÏrmeleitfÏhigkeit γ
oder zum Messen des Wärmeflusses q, eine Quelllle einer Ver gledchsspannung, einen veränderlichen Widerstand zum Einstellen der Vergleichsspannung und einen Indikator der Vergleichsspannung umfa¯t.
Durch diese Massnahmen ist es nunmehr möglich, die Messzeiten erheblich zu verkiirzen und die in jeder Richtung an einem K¯rper gemessenen Werte direkt zu ermitteln bzw. abzulesen.
Eine beispielsweise Ausf hrungsform des Erfindungsgegenstandes soll anhand der Zeichnung nachfolgend erläutert werden. Es zeigen :
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine zu messende Trennwand und d
Fig. 2 ein Schema einer Messeinrichtung.
In Fig. 1 ist der Verlauf des Temperaturabfalles an einer mit einer Isolationsschicht 2 versehenen Wand 1 dargestellt, wobei tm die Mediumstemperatur, beispielsweise von Dampf oder Hei¯wasser, t1 die Temperatur an der inneren Oberfläche der Isolationsschicht 2, t2 d'ie Temperatur an der äusseren Oberfläche der Isolations sehicht 2 und t3 und t4 die Temperaturen zweier Stellen in Nachbarschaft der Isolationsschicht 2 darstellen, wobei sich der zu messende Körper in einem ruhenden Medium, meistens Luft, in einem geschlossenen Raum befindet@ Wie aus Fig.
1 ersichtlich ist, kann man den Verlauf des Temperaturabfalls m Nachbarschaft des Körpers im umgebenden Medium als linear abhÏngig von der Entfernung der Isolationsoberfläche ansehen, unter der Bedingung, dass dieses Medium ruht.
Die Einrichtung zum Messen der Wärmeleitfähigkeit und des Wärmefl'usses ist in Fig. 2 scbematisch dargestellt, wobei A ein Messgerät bezeichnet, das einen elek trischen Temperaturfühler 3, der in der Regel ein vielfaches Thermoelement ist, zum Messen des durch den Unterschied zwischen den Temperaturen tg und t4 gegebenen Temperaturabfalles if tp enthält. Mit B ist ferner ein Hilfsmessgerät bezeichnet, das wenigstens einen elektrischen Temperaturf hler 5 enthält, der zusammen mit dem elektrischen Temperaturf hler 4 den Temperaturabfall d ti an der zu messenden Wand 1 oder der Isolationsschicht 2 feststellt.
Mit C ist ein Auswertungsgerät bezeichnet, das eine Messapparatur für das direkte Ablesen der gemessenen Grossen enthÏlt, wie nachfol- gend noch näher erläutert wird.
Das Messgerät A umfasst eine bezüglich der Messstelle offene Dose 6, in welcher der den Temperatur- abfall J tp angebende el'ektrische Temperaturfühler 3 angebracht ist. In Seitenräumen 7 sind die Temperatur- fühler 4 symmetrisch zur Messstelle des Temperaturfühlers 3 eingebaut und parallel geschaltet.
Die Oberflächentemperatur t2 kann somit als mittlere Temperatur der Temperaturen symmetrischer Mess- stellen der Temperaturf hler 4 f r die sonst unzugäng- liche Stelle der IsolationsschichtoberflÏche unterhalb des elektrischen Temperaturf hlers 3 ermittelt werden. Die Berührung der elektrischen Temperaturfühler 4 mit der Oberfläche der Isoldtionsschicht 2 gewährleisten hierbei Federn 8, welche sich mit ihrem einen Ende an der Dose 6 abstützen und mit ihrem anderen Ende an ein kdben- artiges Endstück 9 drücken, in welchem die elektrischen Temperaturfühler 4 eingesetzt sind. Die Seitenwände der Dose 6 sind mit abklappbaren Lüftungsdeckem 10 zum Mediumsaustausch versehen.
Das Hiltsmessgerät B wird durch eine Büchse 11 gebildet, die den elektrischen Temperaturfühler 5, der die Oberflächentemperatur ti angibt, und eine Feder 12, die die Berührung des elektrischen Temperaturf hlers mit der Oberfläche der Wand 1 gewÏhrleistet, enthält.
Die Feder 12 stützt sich mit einem Ende gegen de Büchse 11 ab und drückt mit ihrem anderen Ende gegen ein kolbenartiges Endst ck 13, in welchem der elek- trische Temperaturf hler 5 eingesetzt ist.
Das Auswertungsgerät C umfasst einen Potentio- meter 14 mit einer nicht nÏher gezeigten nomographi- schen Skal'a f r ein direktes Ablesen der Wärmeleit- fÏhigkeit γ und mit einer weiteren Skala f r ein direktes Ablesen des Wärmeflusses q ; ferner einen Nullstromindikator 15, einen Doppellumschalter 16 f r das Umschal- ten des Auswertungsgerätes C zum Messen der WÏrmeleitfähigkeit mit Stellung V des Umschalters oder zum Messen des Wärmeflusses mit Stellung T des Umschal- ters, eine elektrische Batterie als Quelle einer Vergleichsspannung U0, einen verÏnderlichen.
Widerstand 18 für das Einstellen der Vergleichsspannung U0 und einen Vergleichsspannungsindikator 19.
Der elektrische Temperaturfühler 3 ist durch ZuDei- tungen 20 mit den Klemmen a, c des Auswerttungsgerä- tes C verbunden, und zwar einerseits über den Nuls- stromindikator 15 mit einem verschiebbaren Abgriff des Potentiometers 14 und anderseits mit der Klemme X des Doppelumschalters 16 und somit mit dem einen Ende des Potentiometers 14, dessen zweites Ende an die Klemme Y des Umschalters 16 angeschlossen ist.
Die parallel geschalteten elektrischen Temperaturf hler 4 sind durch Zuleitungen 21 mit den Klemmen b, d des Auswertungsgerätes C verbunden und liegen somit einer seits über die Klemme e an der Zuleitung gleicher Polari tät des elektrischen Temperaturfühlefs 5, anderseits an der Klemme Vt des Doppelschatters 16. Der elektrische Temperaturfühler ist durch Zuleitungen 22 mit den Klemmen e, f des AuswertungsgerÏtes C verbunden und liegt somit einerseits über Klemme b an der Zuleitung gleicher Polarität des elektrischen Temperaturf hlers 4, anderseits an der Klemme Va des Doppelumschalters 16.
Die Quelle 17 der Vergleichsspannung Uo ist über einen veränderlichen Widerstand 18 an die Klemme T1 und Ts des Umschatters 16 angeschlossen. Der Vergleichsspan- nungsindikator 19 ist gleichfalls an die Klemmen Ti und T2 des Doppelumschal'ters 16 und somit parallel des Potentiometers 14 angeschlossen.
Der Vorgang beim Messen der r WÏrmeleitfÏhigkeit γ ist folgender :
Der Doppelumschalter 16 wird in die Stellung V und Va gebracht ; das Hilfsmessgerät B wird dann in eine vorbereitete Öffnung in der Isolationsschicht so einge- steckt, dass der elektrische Temperaturfühler 5 die Wand 1 bers'hart ; das Messgerät A wird mit der offenen Seite auf den ebenen oder geebneten Oberflächenteill der Iso lationsschicht 2 angeordnet ;
der Läufer des Potentio- meters 14 wird so eingestellt, da¯ der Nullstromindi kator 15 den NulRwert anzeigt, worauf an der nomogra- phischen Skala 14 der Wert der Wärmeleitfähigkeit ent sprechemd der Isolationsschichtdicke direkt abgelesen werden kann. Die nomographische Skala bildet hierbei ein Diagramm mit der Wärmeleitfähigkeit an der Ab szissenachse und der Schichtdicke an der Ordinaten- achse. Der Zeiger des Potentiometerläufers zeigt die Werte auf der Abszissenachse.
Im Hinblick darauf, dass die Temperatur tl der Wand 1 auf grossen Abschnitten einer Rohrleitung oder einer Wand annähernd konstant bleibt, ist es möglich, mit einer einzigen Anbringung des Hilfsmessgerätes B das Messen der Wärmeleitfähigkeit mit dem Messgerät A in einer grossen Umgebung des Anbringungsortes des Hilfsme¯gerÏtes B mit genügender Genauigkeit durchzuführen.
Der Vorgang beim Messen des Wärmeflusses ist folgender :
Der Doppelumschalter 16 wird in Stellung T1 und T2 eingestell't ; der Läufer des veränderlichen Widerstandes
18 wird so eingestellt, dass der Vergteichsspaninungsihdi- kator 19 einen bestimmten Wert der Vergleichsspannung Un anzeigt ; dais Messgerät A wird an der Oberfläche der Isol'altionsschicht 2 wie im Falle der Messung der WÏrmeleitfÏhigkeit angeordnet ;
der Läufer des Potentio meters 14 wird wieder eingestellt, so da¯ der Nullstromindikator 15 den Nullwert anzeigt, worau± an der weiteren Skalla, des Potentiometers 14 der Wert des Wärmeflusses q nach d'er Lage des Läufers des Potentiometers 14 abgelesen werden kann.
Die Zeitdauer, bis zu welcher sich der Wärme gteichgewichtszustand am Messgerät A bzw. am Me¯gerät B eingestellt hatt, reicht hierbei aus, um das Einstellen des Nullstromes am Nullstromindikator 15 vor- nehmen zu können.
Die Richtigkeit der Ergebnisse beim Messen der r WÏirmeleitfÏhigkeit ? und des WärmeSusses q in vorbeschriebener Weise lϯt sich wie fotgt ableiten :
Bekanntlich. lϯt sich die Wärmeleitfähigkeit einer Isolation nach folgendem Ausdruck berechnen: ?i =?p ?tp si ?ti sp wobei ?i die WÏrmeleitfÏhigkeit der zu messenden Isolation, ?p die bekannte WÏrmeleitfÏhigkeit des die Iso lation umgebenden Mediums, ?ti = t1-t2,? tp = tg-tt, si die Dicke der Isol'ationsschicht bzw. s1, 2 im Falle einer ebenen Wand, gegebenenfalls (log ru-long rl) im Falle einer Rohrleitung, sp die Entfernung der Messstellen mit der Tempetraur tg und t4 bzw.
S3, 4 im Falle einer ebenen Wand, gegebenenfalls (log r4-log r3) im Falle einer Rdhrleitung bedeuten.
Nachdem sp durch die Me¯vorrichtung gegeben ist und ?p als konstant angenommen werden kann, ergibt sich durch Vergleich der Temperaturunterschiede A tl und ?tp die entsprechenden thermoelektrischen Spannungen Ui und Up mittels der bekannten Kompensa- tionsmethode für den Wert der Wärmeleitfähigkeit in bezug auf die LÏngeneinheit der Isolationsdicke ?1 =?p = ?tp = ?p Up=?p Rp si ?p ?ti sp Ui sp R wobei R der Wert des Potentiometerwiderstandes und Rp der Wert des Potentiometerabgriffes ist, f r den Fall, dass der durch den Nullsttromindikator 19 fliessende Strom gleich Null ist.
So ist die WÏrmeleitfÏhigkeit ?i in bezug auf die LÏngeneinheit der Isolationsdicke si direkt propoftional dem Werte des Widerstandes Rp, wobei die Proportiona'litätskonstante die Kontakte K der Me¯vorrichtung ist ?i=K.Rp Si
Es ist also möglich, an einer geeichten Skala des Potentiometers 14 direkt die WÏrmeleitfÏhigkeit ?i in bezug auf die Längeneinheit der Dicke Si der gemessenen Isolation abzulesen.
Den Wärmefluss q durch eine Isolation kann man nach folgender Beziehung berechnen : q= ?I ?ti=?p ?tp
Si sp
Beim Vergleich der dem Temperaturunterschied ?tp entsprechenden thermoelektrischen Spannung Up mit einer Hilfsvergleichsspannung U? unter Verwendung der gleichen Kompensationsmethode ergibt sich für den Wert des WÏirmeflusses q: q=?p ?tp=?p Up U?=?p UpU?=?p Rxp sp 1 sp 1 U? sp U? sp R wobei R wieder der Wert des Potentiometerwiderstandes und Rxp wieder der Wert des Potentiometerabgriffes ist, f r den Fall, dal3 der durch den Nulltstromindikator 19 fliessende Strom gleich Null ! ist.
So ist also der Wäirme- flu¯ q direkt proportional dem Werte des Widerstandes RNp, wobei die ProportionalitÏtskonstante dieselbe Kon- stante K der Me¯vorrichtung ist wie im Falle d'es Messens der Wärmeleitfähigkeit : q = k-Rp.
Es ist aliso möglieh, an einer weiteren geeichten Skala desselben Potentiometers 14 direkt den Wärmefluss q durch die gemessene Isolation abzulesen.
Es ist ein GrenzfaN möglich, bei dem der Messpunkt mit der Temperatur t3 mit dem Messpunkt an der Isola tionsschichtoberfl'äche mit der Temperatur t2 zusam menfällt, das heisst, dass die einen Enden der Thermo- elemente gerade die Isolationsschichtobejrfläche berüh- ren. Ferner können die elektrischen Temperaturf hler 3, 4 und 5 gleichfalls durch wärmeabhängige Vider- stände mit Hilfsspannungsquellen in Serienschaltung ge bildet worden. Der Messvorgang bleibt dabei unver- Ïndert.
Die vorbesdhiriebene Einrichtung kann mit Vorteil zum Messen der Wärmeisolation an Dampf- oder HeiBwasserrohrleitungen wie auch zum Messen des WÏrmedurchganges durch WÏnde isolierter oder nichtisolierter Wärmeeinrichtungenherangezogenwerden.
Device for measuring thermal conductivity and heat flow
The present invention relates to a device for measuring the thermal conductivity and the heat flow, that is to say the amount of heat which passes through the unit area of a body, in particular through walls and insulating layers of machine devices, with the aid of electrical temperature sensors, which provide a rapid and is intended to enable direct determination of the named measured variables in operating and laboratory conditions.
To reduce heat and cold losses through heat transfer from the surface of, for example, machine equipment to the environment, various types of insulation are used, which are intended to reduce such losses to an economically tolerable level. The quality of the insulation layer is primarily given by the thermal conductivity of the material used. In view of the fact that this property deteriorates in the course of operation, it is necessary to check the quality of the thermal insulation from time to time during operation in order to prevent defects! ! to be able to replace or repair any insulation that has become sticky.
To measure the heat flow and to calculate the thermal conductivity of the insulation during operation, the known method of applying measuring plates or measuring belts with a certain thermal conductivity is usually used. The main disadvantages here are that long measurement times are required to carry out a measurement due to the thermal inertia of the measuring plate or the measuring belt. Another disadvantage is that only an average value of the insulation thermal conductivity or the heat flow results, namely the thermal conductivity but often in different directions - for example with a pipe cross-section - is different.
In addition, the assembly and disassembly of the mē device takes a long time. Furthermore, the known methods do not permit the direct reading of the measured variables, but rather require a subsequent conversion of the measured values. Furthermore, the known methods involve a device for maintaining a constant reference temperature.
One embodiment of the known method for determining the heat flow uses z. B. a measuring plate that can be placed on, which is spaced from the wall to be measured by a small enclosed layer of air, and compares the temperature of this air layer heated to the temperature of the wall to be measured with the temperature of the ambient air. Although this method reduces the measurement time by establishing the heat equilibrium state more quickly, it does not eliminate the other disadvantages and deficiencies mentioned.
The present invention now aims to avoid the disadvantages of known devices for measuring the heat conductivity and the heat flow of bodies, which is achieved according to the invention in that a measuring device, an auxiliary measuring device and an evaluation device is provided, the measuring device being an electrical one Temperature sensor as a source of an electrical voltage depending on the heat attack between two points in the vicinity of the body to be measured, which is arranged in a static medium in a closed room, and at least one further electrical temperature sensor (4)
as a source of an electrical voltage that is dependent on the surface temperature of the body to be measured, the auxiliary device being an electrical temperature sensor as a source of an electrical voltage that is dependent on the inner thread temperature of the body to be measured, and the evaluation device being a potentiometer, a Skalia for direct reading of the values of the thermal conductivity? and a scale for direct reading of the heat flow q, a zero current indicator, a double changeover switch for switching the evaluation device for measuring the thermal conductivity γ.
or for measuring the heat flux q, a source of a comparison voltage, a variable resistor for setting the comparison voltage and an indicator of the comparison voltage.
By means of these measures it is now possible to shorten the measurement times considerably and to determine or read off the values measured in each direction on a body directly.
An example embodiment of the subject matter of the invention will be explained below with reference to the drawing. Show it :
1 shows a longitudinal section through a partition to be measured and d
2 shows a diagram of a measuring device.
1 shows the course of the temperature drop on a wall 1 provided with an insulation layer 2, tm being the medium temperature, for example of steam or hot water, t1 the temperature on the inner surface of the insulation layer 2, t2 being the temperature the outer surface of the insulation layer 2 and t3 and t4 represent the temperatures of two points in the vicinity of the insulation layer 2, the body to be measured being in a stationary medium, mostly air, in a closed space @ As shown in Fig.
1, the course of the temperature drop in the vicinity of the body in the surrounding medium can be viewed as linearly dependent on the distance from the insulation surface, provided that this medium is at rest.
The device for measuring the thermal conductivity and the heat flow is shown schematically in Fig. 2, where A denotes a measuring device that has an elec trical temperature sensor 3, which is usually a multiple thermocouple, for measuring the difference between the temperatures tg and t4 given temperature drop if tp contains. B also denotes an auxiliary measuring device which contains at least one electrical temperature sensor 5 which, together with the electrical temperature sensor 4, determines the temperature drop d ti at the wall 1 or the insulation layer 2 to be measured.
An evaluation device is designated by C which contains a measuring apparatus for the direct reading of the measured quantities, as will be explained in more detail below.
The measuring device A comprises a box 6 which is open with respect to the measuring point and in which the electrical temperature sensor 3 indicating the temperature drop J tp is attached. In side spaces 7, the temperature sensors 4 are installed symmetrically to the measuring point of the temperature sensor 3 and connected in parallel.
The surface temperature t2 can thus be determined as the mean temperature of the temperatures of symmetrical measuring points of the temperature sensors 4 for the otherwise inaccessible point of the insulation layer surface below the electrical temperature sensor 3. The contact of the electrical temperature sensors 4 with the surface of the insulation layer 2 is ensured by springs 8, which are supported at one end on the can 6 and at their other end press against a cable-like end piece 9 in which the electrical temperature sensors 4 are inserted . The side walls of the box 6 are provided with hinged ventilation covers 10 for medium exchange.
The auxiliary measuring device B is formed by a sleeve 11 which contains the electrical temperature sensor 5, which indicates the surface temperature ti, and a spring 12, which ensures that the electrical temperature sensor makes contact with the surface of the wall 1.
The spring 12 is supported with one end against the bush 11 and presses with its other end against a piston-like end piece 13 in which the electrical temperature sensor 5 is inserted.
The evaluation device C comprises a potentiometer 14 with a nomographic scale, not shown in detail, for a direct reading of the thermal conductivity γ. and with another scale for a direct reading of the heat flow q; Furthermore, a zero current indicator 15, a double switch 16 for switching the evaluation device C to measure the thermal conductivity with position V of the switch or for measuring the heat flow with position T of the switch, an electric battery as a source of a comparison voltage U0, a changeable one.
Resistor 18 for setting the comparison voltage U0 and a comparison voltage indicator 19.
The electrical temperature sensor 3 is connected by leads 20 to the terminals a, c of the evaluation device C, on the one hand via the zero current indicator 15 to a displaceable tap of the potentiometer 14 and on the other hand to the terminal X of the double changeover switch 16 and thus with one end of the potentiometer 14, the second end of which is connected to the Y terminal of the switch 16.
The electrical temperature sensors 4 connected in parallel are connected by leads 21 to terminals b, d of the evaluation device C and are therefore on the one hand, via terminal e, on the lead of the same polarity of the electrical temperature probe 5, and on the other hand on the terminal Vt of the double switch 16. The electrical temperature sensor is connected to the terminals e, f of the evaluation device C by leads 22 and is therefore on the one hand via terminal b on the lead of the same polarity of the electrical temperature sensor 4 and on the other hand on the terminal Va of the double changeover switch 16.
The source 17 of the comparison voltage Uo is connected to the terminals T1 and Ts of the switch 16 via a variable resistor 18. The comparison voltage indicator 19 is also connected to the terminals Ti and T2 of the double changeover switch 16 and thus in parallel with the potentiometer 14.
The process of measuring the r thermal conductivity? is the following:
The double changeover switch 16 is placed in position V and Va; the auxiliary measuring device B is then inserted into a prepared opening in the insulation layer in such a way that the electrical temperature sensor 5 is too hard on the wall 1; the measuring device A is placed with the open side on the flat or leveled surface portion of the insulation layer 2;
the runner of the potentiometer 14 is set so that the zero current indicator 15 shows the zero value, whereupon the value of the thermal conductivity corresponding to the insulation layer thickness can be read directly on the nomographic scale 14. The nomographic scale forms a diagram with the thermal conductivity on the abscissa axis and the layer thickness on the ordinate axis. The pointer of the potentiometer runner shows the values on the abscissa axis.
In view of the fact that the temperature tl of the wall 1 remains approximately constant on large sections of a pipeline or a wall, it is possible, with a single attachment of the auxiliary measuring device B, to measure the thermal conductivity with the measuring device A in a large area around the location of the auxiliary meter Device B to be carried out with sufficient accuracy.
The process of measuring heat flux is as follows:
The double changeover switch 16 is set in position T1 and T2; the runner of variable resistance
18 is set so that the comparison voltage indicator 19 displays a specific value of the comparison voltage Un; The measuring device A is arranged on the surface of the insulating layer 2 as in the case of measuring the thermal conductivity;
the runner of the potentiometer 14 is set again, so that the zero current indicator 15 shows the zero value, from which the value of the heat flow q after the position of the runner of the potentiometer 14 can be read on the further scale of the potentiometer 14.
The period of time up to which the heat equilibrium state has set on measuring device A or on measuring device B is sufficient in this case to be able to set the zero current on zero current indicator 15.
The correctness of the results when measuring the r thermal conductivity? and the heat value q in the manner described above can be derived as fotgt:
Well known. The thermal conductivity of an insulation can be calculated according to the following expression:? i =? p? tp si? ti sp where? i is the thermal conductivity of the insulation to be measured,? p the known thermal conductivity of the medium surrounding the insulation,? ti = t1 -t2 ,? tp = tg-tt, si the thickness of the insulation layer or s1, 2 in the case of a flat wall, possibly (log ru-long rl) in the case of a pipeline, sp the distance of the measuring points with the temperature tg and t4 or
S3, 4 in the case of a flat wall, possibly (log r4-log r3) in the case of a pipe.
Since sp is given by the Mē device and? P can be assumed to be constant, comparing the temperature differences A tl and? Tp results in the corresponding thermoelectric voltages Ui and Up using the known compensation method for the value of the thermal conductivity in relation to the unit of length of the insulation thickness? 1 =? p =? tp =? p Up =? p Rp si? p? ti sp Ui sp R where R is the value of the potentiometer resistance and Rp is the value of the potentiometer tap, in the event that the through the zero current indicator 19 current flowing is zero.
Thus, the thermal conductivity? I in relation to the unit of length of the insulation thickness si is directly proportional to the value of the resistance Rp, where the proportionality constant is the contacts K of the device? I = K.Rp Si
It is therefore possible to read off the thermal conductivity? I in relation to the length unit of the thickness Si of the measured insulation directly on a calibrated scale of the potentiometer 14.
The heat flow q through an insulation can be calculated using the following relationship: q =? I? Ti =? P? Tp
Si sp
When comparing the thermoelectric voltage Up corresponding to the temperature difference? Tp with an auxiliary comparison voltage U? using the same compensation method results for the value of the heat flow q: q =? p? tp =? p Up U? =? p UpU? =? p Rxp sp 1 sp 1 U? sp U? sp R where R is again the value of the potentiometer resistance and Rxp is again the value of the potentiometer tap, for the case that the current flowing through the zero current indicator 19 is zero! is.
So the heat flow q is directly proportional to the value of the resistance RNp, whereby the proportionality constant is the same constant K of the Mē device as in the case of measuring the thermal conductivity: q = k-Rp.
It is aliso possible to read the heat flow q through the measured insulation directly on a further calibrated scale of the same potentiometer 14.
A limit is possible in which the measuring point with the temperature t3 coincides with the measuring point on the insulation layer surface with the temperature t2, that is to say that the one ends of the thermocouples are just touching the insulation layer surface the electrical temperature sensors 3, 4 and 5 are also formed by heat-dependent resistors with auxiliary voltage sources in series connection. The measuring process remains unchanged.
The pre-installed device can advantageously be used to measure the thermal insulation on steam or hot water pipelines as well as to measure the heat transfer through the walls of insulated or non-insulated heating devices.