Исследoвание вентиляционных отверстий NIST

время на чтение: , дата документа: 27.10.2019


Серию из 15 экспериментов на коробке уменьшенного масштаба выполнили летом 2017 года участники программы летних студенческих исследований (SURF) Фатима Фарзана и Кори Шованец. За исключением представленной здесь информации, не существует отчетов по испытаниям или докладов с описанием этих экспериментов.

Геометрия коробки

Чертеж коробки представлен на рисунке ниже в этом разделе. Коробка состояла из двух отсеков, установленных друг на друга. Внутренние поперечные размеры каждого отсека – 119 см на 121 см. Высота нижнего отсека – 59 см, высота верхнего отсека – 61 см. Коробка находилась в вентилируемом лабораторном помещении размером приблизительно 3 м на 3 м и 2,8 м высотой. Пол этого помещения был выложен плиткой, но один лист гипсокартона выполнял функцию пола нижнего этажа испытательной коробки.

Передняя дверь была открыта во всех экспериментах. В некоторой части некоторых экспериментов второй этаж был полностью герметизирован. Площадь утечки составляла приблизительно 18 см2 при измерении с избыточным давлением 25 Па.

Свойства материалов

Стены, потолок и пол каждого отсека были выполнены из гипсокартона типа X толщиной 1,6 см (58 дюйма). Деревянные бруски образовывали наружный каркас. Термофизические свойства гипсокартона были взяты из ист. [205] и публикаций изготовителя. Было принято, что удельная теплоемкость равна 1,089 кДж/(кг • K), теплопроводность 0,15 Вт/м/K и плотность 673 кг/м3. Кроме того, слой каолиновой ваты, показанный на рисунке ниже в этом разделе, использовался для уплотнения зазора между съемной крышей и стенками второго этажа. Алюминиевая лента использовалась для герметизации всех остальных стыков.

Горелка

Во всех экспериментах квадратная пропановая горелка 10 см с расходом топлива 1,65 л/мин создавала возгорание мощностью 2,5 кВт в соответствии со следующим расчетом:

{width=80%}

Обратите внимание, что для регулятора массового расхода (Sierra Instruments SmartTrak 50) приняты стандартные условия 0 C и 101325 Па. Для испытаний 13-15 вместо регулятора массового расхода использовался расходомер Дуайера. Расходомер имел диапазон расхода 4 л/мин по воздуху.

Термопары

Восемь термопар типа K были установлены на каждом уровне для измерения вертикального температурного профиля. Термопары образовывали вертикальную группу на расстоянии 84 см от левой стены коробки и 17 см от передней стены. «TC-1» обозначена самая верхняя термопара, высота которой определяется как вертикальное расстояние от пола данного отсека.

Высота термопар над полом каждого уровня коробки{width=80%}

Высота термопар над полом каждого уровня коробки{width=80%}

Процедура испытания

Каждый эксперимент длился 100 минут с периодом охлаждения 5 минут. В Таблице ниже показано время, когда вентиляционные отверстия и окна открывались после начала каждого эксперимента. Для испытания № 1-4 выполнялись две попытки. В каждом случае разница температур оставалась в пределах 3 процентов, разница меньше 1 C. По этой причине дальнейшие повторы не проводились.

Состояние вентиляционного отверстия в эксперименте: время открытия{width=80%}