TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
Termografija
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Definicija termografije
– Termografija je beskontakta metoda mjerenja i bilježenja
temperature i njezine raspodjele na površini objekta.
– Temelji se na zračenju sa površine objekta u infracrvenom
spektru (nevidljivom dijelu spektra).
– Izraz potječe od grčkih riječi therme – toplina i grafien – pisati.
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Povijesni razvoj termografije
– 1800. g. Sir William Herschel otkriva zračenje izvan vidljivog
spektra
– 1879. Jožef Stefan i 1884. Ludwig Boltzmann doprinjeli tumačenju
veze između temperature tijela i energije kojom zrači (Stefan –
Boltzmannov zakon)
– Max Planc pomoću svoje kvantne teorije određuje intenzitet
zračenja u ovisnosti o valnoj duljini i temperaturi
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
– 1893. godine Wienov zakon opisuje ovisnost maksimuma
intenziteta zračenja u odnosu na temperaturu.
– 1878. godine patentiran je prvi bolometra
– 1 svjetski rat – primjena bolometra u vojne svrhe
– između dva svjetska rata, razvoj filmova visoke osjetljivosti u
infracrvenom području
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
– 1966. - 1968. godine, za potrebe svemirskih istraživanjima
nastaje prvi komercijalni uređaji
– 1986. godine proizvedena kamera sa termolektričnim
hlađenjem
– 1988. godine proizvedena akomulatorom napajana prijenosna
kamera
– 1997. proizvedena prva nehlađena ručna IC kamera
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Primjena termografije
– Održavanju postrojenju
– Zgradarstvu
– Medicinskoj i veterinarskoj dijagnostici
– Nadzor proizvodnih procesa i kontroli kvalitete
– Istraživanju i razvoju
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Osnove termodinamike
– Toplina ili toplinska energija je ona energija koja se izmjenjuje
između dva sustava (tijela) ili unutar samog tijela uslijed
temperaturnih razlika
– Za temperaturu se pojednostavljeno može reći da predstavlja
vanjski odraz unutrašnjeg toplinskog stanja tijela ili stupanj
zagrijanosti/ohlađenosti nekog tijela
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Osnovni zakoni termodinamike
– Nulti zakon termodinamike – svaki sustav prepušten samom
sebi prirodno teži postuzanju ravnoteže i onog trenutka kad je
postigne, sve mjerljive promjene u sustavu isčezavaju.
– Prvi zakon termodinamike – Energija ne može nestati, niti iz
ničega nastati, nego se samo može mjenjati iz jednog oblika u
drugi.
– Drugi zakon termodinamike - Toplina nikad sama od sebe ne
može prijeći sa tjela niže temperature na tijelo više
temperature i to niti posredno niti neposredno
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Mehanizmi prijenosa topline
– Provođenje
– Konvekcija
– Zračenje
Postojanje temperaturnih razlika unutar sustava ili više sustava, osnovni
je uvjet za prijenos topline
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Provođenje
Provođenje topline je način izmjene topline među krutinama, a određuje
se primjenom Furierovog zakona
Φ � toplinski tok, W
ϑ1 − ϑ2- temperaturna razlika, °C
δ � debljina stjenke, m
λ � toplinska provodnost materijala stijenke, W/mK
=1− 2
⋅AW
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
Toplinska provodnost materijala - sposobnost materijala da provodi
toplinu.
Temperaturna provodnost - odnosno brzinu promjene temperature
Specifični toplinski kapacitet- količina topline koju treba dovesti jednom
kilogramu tvari da se temperatura promijeni za 1 K (J/kgK)
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Konvekcija
Konvekcija je naziv za prijenos topline koji se odvija između krute
stjenke i tekućine u gibanju
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Zračenje
– Zračenje je mehanizam izmjene topline koji sa odvija u formi
elektromagnetskih valova između tijela različitih temperatura
– Širenje elektromagnetskih valova odvija se bez materijalnog
posrednika i to je osnovna razlika između ovog i prethodna dva
načina prijenosa topline, što znači da se može odvijati u
vakuumu.
– Zračenje koje je jednoznačno određeno prirodom materije i
njezinom temperaturom naziva se toplinsko zračenje.
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
Elektromagnetske valove odašilje svako tijelo čija je temperatura iznad
apsolutne nule.
Infracrveni dio elektromagnetskog spektra odnosi se na valne duljine od
približno 0,1 µm do 100 µm
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Osnovni pojmovi u izmjeni topline zračenjem
● Vlastita emisija - energija koju tjelo emitira samo zbog svoje
temperature, označava se sa E, a mjerna jedinica je W/m2
● Upadno zračenje - zračenje čiji izvor nije u promatranom tijelu
nego negdje u njegovom okolišu, označava se sa G, a
mjerna jedinica je W/m2
● Svjetloća površine - sveukupno zračenje koje dolazi s površine
promatranog tijela (vlastita emisije + reflektirano zračenje
+ propušteno zračenje); označava se sa K, a mjerna
jedinica je W/m2
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Crno tijelo
Za bolje razumijevanje zračenja topline između realnih tijela uvodi se
koncept crnog tijela.
Crno tijelo je idealizirano tijelo sa sljedećim karakteristikama:
– u potpunosti apsorbira cjelokupno zračenje svih valnih duljina
iz svih smjerova
– pri odabranoj temperaturi i valnoj duljini nijedno tijelo ne
može emitirati više zračenja nego crno tjelo
– intenzitet zračenja je neovisno o smjeru (difuzni emiter)
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Zakoni zračenja– Planckova raspodjela intenziteta zračenja
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
– Wienov zakon pomaka
– Stefan-Boltzmannov zakon
=2897,8T
,m
E=⋅⋅T 4 ,W /m2
=5,667⋅10−8W /m2T 4
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
● Svjetloća površine
TPO KonzaltingNapredna rješenja u održavanju
Kratki film za kraj