Способ определения коэффициента теплопроводности материалов

Способ определения коэффициента теплопроводности материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, включающий поддержание различных П1.,-стоянных температур на противоположных поверхностях плоского образца с помощью термостатированных пластин, измерение разнбститемператур термостатированных пластин и плотности установившегося теплового потока и расчет коэффициента теплопроводности по известной формуле, отличающийся тем, что, с целью сокращения длительности определения коэффициента теплопроводности , измерение плотности установившегося теплового потока при нестационарном температурном поле в образце ведут в п.поскости образца, рассекающей на две равные части нормаль между поькрхностями образца. (Л с со 05 05 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

G 01 N 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPGHOMY С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3502702/18-25 (22) 25,10.82 (46) 15.02.84. Бюл. Р 6 (72) А.Г.Гуревич (71) Латвийский научно-исследовательский и экспериментально-технологический институт строительства (53) 536.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 347643, кл. " .01 25/18, 1971.

2. ГОСТ 7076-78 "Материалы строительные". Метод определения теплопро водности" (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, включающий поддержание различных

„„SU„„1073664 A г . тоянных температур на противоположных поверхностях плоского образца с помощью термостатированных пластин, измерение разности температур термостатированных плартнн и плотности установившегося тейлового потока и расчет коэффициента теплопроводности по известной формуле, отличающийся тем, что, с целью сокращения длительности определения коэффициента теплопроводности, измерение плотности установившегося теплового потока при нестационарном температурном поле в образце ведут в плоскости образца, рассекающей на две равные части нормаль между поь:рхностями образца.

1073664

Изобретение oтíocH Tñя к физичес= ким и змерениям,- а именнО к теплОфиЗИЧЕСКИМ ИСПЫтаНИЯМ МаТЕРИаЛОВ И может быть использовано в лабораторных и заводских условиях.

Известен способ определения коэф— фициента теплопронодности материалов н стациОнарнОм теплОнОм ppжиме« за— ключающийся в поддержании постоянных различных температур на противоположных поверхностях плоского образца, (О измерении плотности установившегося теплового потока через образец и последующем расчете искомой величины Г13;

Недостатком этого способа являет" ся большая длительность установления стационарного теплового режима, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату »вляетc» GIIÎñÎá Опре-yI2 деления коэффициента теплопроводности материалов, закл(очающийся в поддержании различных постoя((ныx темпеРа(ГУР i!c(ПРОТИВОПОЛОЖНЫХ ПОВ СРХНОС тях плоского образ а с помо(цью термостатиронанных пластин, измерении разности температур термостатированных пластин и плотности установиншегОся теI.лового пQTQKB H расчете козф<рициента теплопронодносги по известной с!>Ормуле !. 2 3, Недсс aт(<ом изнестногс способа зпределени;-. козффиц;:.ента ic»»QI ровсд .-Iости i ."аTериалÎв является Осльшая длительно ".ь уста.,овлени» рабо -его тациоь а 0 Ei ?го оежима - 0 з а -Оу зияет пQ=-тор::;-. Проведен:(е =".

ПО ОПРЕДЕЛЕ=1ИЮ КОЭЙфк:.«!!BHТ«(ТЕПЛО—

ПРОЗОДНОCТ(:ЦP. :ь и 3сбр генv» — с:-

то :?ОНО НОСТИ

;;,B T«iaj HcP«Л0,:, -, К„-т!О.(аЮ(«(ЕМ««ПОдттЕ(>жа«НИ = разл= (ных посто»н(ых те>.:(ерагур

i!B П«РОТИ:HO(?0«ЛС?>КНЫХ («С?«!ЕРХНОСТ«(Х (i IQC кого образца с помощью термостатиронанных с(ласти:-,. -;змзрение разности темпераг«-,: термосга.-ированных плас:— уCTBHCHHH((IP!OCII лов;?го iQ .;=-; и расчег коэффициента теплопрон.-.>дност((го извес..нсй формул(a, измере !Не плотности ус>танонившегося .:е —::лоного потока при нестацт«;онар -;с.,;. Температz«p Ho!.(поле н образ це ведут в;. Qci(B «рассекающей на две равные (ас:!1 нормаль

>между псве:?1<Иост»ми обpa3(B

FIc(Ч«: ТЕ;<Р ГОР HCТН«3>(ЕНа Э 3 НИСИ мОсть oTHÎii!.=HE<я:=:!<ущеГÎ э(1ачения

П IQTHQC" :.! . : = (Л 3i <> 0 i(O!. ОКа ус:тановин(. еi (!уся .:-(ач<- (-??!??; o?? ??????" ?? i i.! !>а i.(. ка .-, измеренного на поверхности образца, контактирующей с одной из термостатированных пластин, кривая 2 — то >хе, для плотности теплоного потока, измеренного в плоскости образца, рассекающей на две ранные части нормаль между поверхностями образца. (Сривая 2 реализуется при любом соотношении начальной температуры образца и постоянных температур термостатированных пластин. Точка Т „ может смещаться ндоль оси влево или вправо в зависимости от соотношения укаэанных температур

При этом влево точка Г может смест титься до точки (. только в одном случае — когда начальная температура образца равна среднему арифметическому значению температур термостатированных пластин. При всех других соотношениях начальной темперагуры образца и постоянных температур термостатированных пластин точка Г„ располагается значительно правее вдоль оси с, точ-, ки (Il p и м е р. Определение коэффициента теплопронодности перлитового песка.

Перлитовый песок помещают в обойо(у, имею(цую ра= ìåðû 0,,25 ° 0,25 х х 0,05 мм и предсоавляю(цую собой короб<у с: деревянными стенками толщиной

0,(т05 м и с дном иэ полиэтиленовой пленки.

Обойму с перлитонь:м песком, имеюшуIС !IачcL>II«ну(о температуру 20 Ср,по мещают между двумя термостатирован:IЬ1ми пл Вс тин ами, име(ощими пОстОянную температуру ЗО и 40"C соответственно, измеряют величину плотности теплового потока, проходящего через образец фиксируют ее установившееся значение и по изнестным формулам рассчиты нают коэффициент теплопроводности.

Общее время измерения при регистрации плотности теплового потока на поверхности образца составило

80 мин, при регистрации плотности ге;(лоногo потока в плоскости образца, рассекающей на две равнь!е части нОрмаль между поверхностями <?браэца 18 мина

В процессе испытания определены установившиеся значения плотности теплового потока о,„ — 11,61 и

11»75 Вт/м соотвегственно.,Цля коэффициента теплопроводности перлитоного песка, определенного согласно указанным способам ((змерения установившегося значения плотно< ти теплового потока, получень! Значения 0,059 Вт/м : и 0,060 ВТ71(.!"., КQTQрые огличаютс:» между собой ме(Iee, чем на 2. -и хорошо -.Огласуюгся с литературными данными.

1073664

Ф (0,7}=Т

t (),7) =Т которое имеет вид

25

30 (2 }

Составитель В. Битюков

Редактор Л.Алексеенко Техред }3.далекорей Корректор A.Çèìoêoñoâ

Заказ 320/42 Тираж 823, Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F,-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4

Теоретической основой изобретения является анализ решения одномер ного уравнения теплопроводности аг+ д аг

Ж г с

0<хс1 „E)О

dx Э о dx при краевых условиях

t;(x,p) =т где t — температура; х — безразмерная координата, коэффициент теплопроводности;

С вЂ” удельная теплоемкость; т — объемная. масса; да /Сх — коэффициент температуропроводности;

d . — толщина образца;

1 - ь /d" число Фурье.

Плотность теплового потока

q(х, } определяется по формуле а (х,"} Л с (х,Г)= — — = — — Т вЂ” Т ) сР d х и+ (-2 .2 (-<} (тг- Ц+(т„-т,) е х р (и д од ) Величина плотности теплового поток становится постоянной(независимой от Т и х), когда сумма бесконечного ряда в выражении (2 } становится пренебрежимо малой величиной °

Анализ выражения (2) показывает, что в общем случае плотности тепловых потоков с . = (p, ), = (,y) на поверхностях образца (х = 0 и

x = 1} становятся равными с точностью до 0,5В стационарному установившемуся потоку а при F 0,6 (т.е, при Fo 0,6 сумма. бесконечного ряда в выражении для (х, ) становится меньше 0,005). В то же время плотность теплового потока в плоскости образца х = 0,5 (т.е. в плоскости образца, рассекающей на две равные .части норМаль между поверхностями образца) становится равной с точностью 0,5Ъ величине и уже при

Ъ

F„ 0,15 что и обеспечивает сокращение длительности коэффициента теплопроводности при использовании предлагаемому способу. Более быстрое установление в плоскости х = 0,5 плотности теплового потока обусловлено тем, что первый член бесконечной суммы (n = t) в формуле (2 ) равен нулю при х = 0,5, в то время как при x = --0 или х = 1 первый член суммы отличен от нуля.

Таким образом, использование предлагемого изобретения позволит сократить общую продолжительность определения коэффициента теплопроводности более чем в 4 раза, что значительно облегчает проведение повтор, ных измерений.