Стенд для измерения теплофизических параметров пористых тел

Стенд для измерения теплофизических параметров пористых тел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к теплофизическим измерениям. Цель изобретения - ускорение и упрощение процесса измерений за счет сохранения постоянства параметров в замкнутом объеме кожуха и конструкции компенсаторов веса. При включении источника 8 теплового воздействия происходит перенос влаги в осевом направлении образца 6, что вызывает изменение веса частей образца 6, которое компенсируется в течение времени эксперимента навесками, устанавливаемыми на пластину 5 компенсатора веса образца. В процессе эксперимента производится замер температур, для чего в точках 15 - 18 на оси образца 6 установлены термопары, подключенные к измерителю 20 температур. По результатам измерений рассчитываются потенциал массопереноса, градиент влагосодержания, поток влаги, коэффициенты термоградиентный, потенциалеи температуропроводности, теплопроводность исследуемого материала.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ IEСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 0 7/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852157/10 (22) 19.07.90 (46) 15.07.92. Бюл. ¹ 26 (71) Всесоюзный государственный научноисследовательский и проектно-конструкторский институт "ВНИПИэнергопром" (72) Г.Х.Умеркин и С,Л.Шувалов (53) 621.12 (088.8) (56) Лыков А,В. Теоретические основы строительной теплофизики. Изд. АН БССР, 1961, с.384 — 387. (54) СТЕНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОРИСТЫХ

ТЕЛ(57) Изобретение относится к теплофизическим измерениям. Цель изобретения — ускорение и упрощение процесса измерений за счет сохраненйя постоянства параметров в

„,. Ж„„1747903 Al замкнутом объеме кожуха и конструкции компенсаторов веса. При включении источника 8 теплового воздействия происходит перенос влаги в осевом направлении образца 6, что вызывает изменение веса частей образца 6, которое компенсируется в течение времени эксперимента навесками, устанавливаемыми на пластину 5 компенсатора веса образца. B процессе эксперимента производится замер ТЕмператур, для чего в точках 15 — 18 на оси образца 6 установлены термопары, подключенные к измерителю 20 температур, По результатам измерений рассчитываются потенциал массопереноса, градиент влагосодержания, поток влаги, коэффициенты термоградиентный, потенциало- и температуропроводности, теплопроводность исследуемого материала.

1747903

Изобретение относится к тепловлагофиэическим измерениям, а точнее к измерениям параметров теплоизоляционных строительных материалов.

Известен стенд для измерения тепловлэгофиэических параметров пористых тел.

В этом стенде образец в виде цилиндра размещен в термостате и подвешен на кор6мысле аналитических весов, прОтив его рабочего торца установлен источник теплового воздействия, к точкам замера подключены гальванометры.

Недостатком известного стенда является то, что он представляет собой неустойчивую сложную конструкцию за счет гибких связей коромысла с образцом. дает искаже-. ние результата измерений в пределах 15%, Кроме того, поаволяет на основании производимых замеров получить только градиент влагосодержания в стационарном состоянии, поток влаги, коэффициенты термоградиентный. потенциало- и температуропроводности, теплопроводность исследуемого материала. При этом рекомендуемая для измерения температуры точка, находящаяся на конце рабочего тела, обращенного к источнику теплового воздействия, не дает истинных параметров происходящих процессов, Кроме того, эа счет вредного прогрева боковых стенок образца имеют место нарушения постоянной температуры на заднем торце эталонного тела за счет повышения температуры не только по осевому направлению, но и по поверхности образца из-за прогрева общего обьема термостата. Это приводит к увеличению продолжительности времени эксперимента и даат погрешности измерений в 15%.

Цель изобретения — ускорение и упрощение процесса измерений, Поставленная цель достигается тем. что в стенде для измерения тепловлагофизических параметров пористых тел, содержащем теплозащитную камеру для размещения образца. установленный íà ее вхЬде источник теплового воздействия с корпусом, компенсаторы веса образца, элементы установки образца в камере и измеритель температуры в заданных точках образца. теплозащитная камера выполнена в виде кожуха из многослойного теплоиэоляционного материала, в стенд введены узел корректирования теплового потока. установленный в корпусе источника теплового воздействия, диск иэ материала с высокой теплопроводностьо, установленный за узлом корректирования теплового потока, капиллярная трубка в корпусе теплозащитной камеры. одним концом погруженная во введенный в камеру мерный сосуд. а эле5

10 менты установки образца выполнены в виде толкателей, проходящих через нижнюю стенку теплозащитной камеры и установленных при помощи пружин в стойках, смонтированных нэ неподвижном основании стенда и выполненных с пластинами компенсаторов веса образца.

На чертеже представлена схема стенда.

В схеме стенда внутри кожуха 1 с теплоизоляционным покрытием 2 на элементах установки 3, выполненных в виде толкателей и установленных при помощи пружин в стойках 4, выполненных с пластинами 5 ком15 пенсаторов веса, установлен образец 6.

Против его рабочего конца 7 соосно размещены источник 8 теплового воздействия, имеющий корпус 9, внутрь которого установлен узел 10 корректирования теплового

20 потока, конусным концом обращенный к образцу 6, На образце 6 за узлом 10 корректирования теплового потока жестко установлен диск 11 из материала высокой теплопроводности, например медный, ма25 лой толщины, В месте стыка 12 с эталонным телом образца 6 вмонтирована капиллярная трубка 13. одним концом погруженная во введенный в кожух 1 медный сосуд 14, В точках замера 15 — 18 на оси образца 6

30 установлены термопары 19, подключенные к измерителю 20 температур, например потенциометру.

Температуры измеряют в следующих точках: 15 — на небольшом расстоянии(5—

35 10 мм) от плоскости сопротивления диска 11 с исследуемым материалом; 16 — в середине слоя исследуемого материала; 17 — в месте стыка 12 исследуемого материала с эталонным телом, например, парафином; 18 — в

40 эталонном теле. например, парафине. на некотором расстоянии (20 мм) от правого конца цилиндра.

Для изменения тепловых режимов источник 3 теплового воздействия подсоеди45 нен через прибор 21 изменения подаваемого напряжения. например латтер. к сети. Кожух 1 и мерный сосуд 14, и измеритель 20 температур, и источник 8 теплового воздействия установлены на непод50 вижном основании 22 стенда, сквозь поверхность которого проходят стойки 4, смонтированные нэ том же основании 22, Стенд работает следующим образом.

В первую очередь исследуется распре55 деление влагосодержания в исследуемом материале, для этого цилиндр образца 6 заполняется исследуемым материалом, в данном случае фильтровэльной бумагой определенного влагосодержания. Цилиндр

o/loTM0 закрывается заглушками (влагонеп1747903

12GL ДХ

G.. l2. ДТ.

31 AG

2 Г AIAt "=)м/(д — m> )

ДТДУ

1 (Смэ)т = 100 UcM ъ г а= 7

4ггт

50 д О 126L, дх д . г роницаемыми) с обоих концов, взвешивается с целью определения плотности исследуемого тела и помещается в теплозащитный кожух 1 на некоторое время. Далее производим исследование распределения влагосодержаний в эталонном и исследуемом телах обычными методами. Для проведения дальнейших исследований производим замену эталонного тела с известной теплопроводностью, например парафином.

Включаем источник 8 теплового воздействия и компенсируем изменения веса в течении времени эксперимента навесками, устанавливаемыми на пластины 5 компенсаторов веса (уравновешивание системы производится на пластине 5 компенсатора веса элемента 3 установки образца, ближнего.к источнику 8 теплового воздействия).

При помощи капиллярной трубки 13 и мерного сосуда 14 фиксируем количество влаги, отжатой к месту стыка 12 исследуемого материала и эталонного тела, В точках 15 — 18 производятся замеры температуры, результаты которых фиксируются на измерителе

20. По результатам измерений получаем потенциал массопереноса, градиент влагосодержания в стационарном состоянии, поток влаги, коэффициенты термоградиентный, потенциало- и температуропроводности, теплопроводность исследуемого мате риала.

Для получения вышеуказанных тепловлажностных характеристик исследуемого материала используется следующий алгоритм. Удельная изометрическая массоемкость эталонного тела где Осм — максимальное сорбционное влэгосодержэние эталонного тела (фильтровальной бумаги).

Потенциал массопереноса

В стационарном состоянии градиент влагосодержания где L — расстояние между опорами компенсаторов веса:

1 — длина ограниченного стержня исследуемого тела;

G — груз (навеска), восстанавливающий равновесие системы;

G —,вес исследуемого материала в абсолютно сухом состоянии, 5 Термоградиентный коэффициент:

10 где AT — разность температур в точках, находящихся на расстоянии hw.

Поток влаги, соответствующий массопереносу в направлении где AG — груз, восстанавливающий равновесие системы, изменившееся за время At;

А — площадь торца цилиндрического слоя материала, Коэффицйент потенциалопроводности массопереноса

Расчетные формулы для теоретических коэффициентов получены из решения следующей задачи теплопроводности:ограниченный стержень известной длины (исследуемое тело) одним концом 12 соприкасается с полуограниченным стержнем (парафин). второй конец подвергается постоянному воздействию лучистого потока . тепла. Теплоотдача с боковой поверхности отсутствует. Из постановки задачи следует: — температура в удаленной точке 18 не должна изменяться в течении опыта (моделирование полуограниченного тела); — теплоотдача с открытого конца стержня мала по сравнению с поглощенным лучи стым потоком.

Коэффициент температуропроводности а где t — время второго замера температуры

II в точке 15, для которого отношение Т 5 /Т =

= 2; Tis — показатель измерителя 20 темпе55 ратур в точке 15:

2 — коэффициент определяется из гра- .

° 1" фика Z = f — 1, который строится по дан,) ным таблицы. Теплопроводность

1747903 отсутствует необходимость определения потока тепла; дает возможность получить характеристики исследуемого материала для выводов по оптимальному применению

5 и выбору конструкции теплоизоляционных пористых материалов; не требуется послойного сечения образцов.

Использование данного изобретения позволит ускорить и упростить процесс из10 мерений.

Формула изобретения

Стенд для измерения теплофизических параметров пористых тел, содержащий теплозащитную камеру для размещения образ15 ца, установленный на ее входе источник теплового воздействия с корпусом, компен. саторы веса образца, элементы установки образца в камере и измеритель температуры в заданных точках образца, о т л и ч à ю20 шийся тем, что, с целью ускорения и упрощения процесса измерений, теплозащитная камера выполнена в виде кожуха иэ многослойного теплоизоляционного материала, в стенд введены узел корректирова25 ния теплового потока. установленный в корпусе источника теплового воздействия, диск из материала с высокой теплопроводностью, установленный за узлом корректирования теплового потока, капиллярная

30 трубка в корпусе теплоэащитной камеры, одним концом погруженная во введенный в камеру мерный сосуд, а элементы установки образца выполнены в виде толкателей, проходящих через нижнюю стенку теплоэащит35 ной камеры и установленных при помощи пружин в стойках, смонтированных на неподвижном основании стенда и выполненных с пластинами компенсаторов веса образца.

40 где Л и а — соответственно теплопроводность и коэффициент темнературопроводности эталонного тела (парафин);

h — вспомогательная величина, вычисляемая по соотношению — ierfc =+ 0,5642, Т15

Т17

-ierfc + !его

1 Т15 1

2 FO) " FQ)

T>5/Т17 - отношение показателей измерителя 20 температур для термопар 19 в точках 15 и 17 в промежутках времени;

F0> — критерий Фурье для данного промежутка времени.

Поверочный расчет коэффициента температуропроводности а= с J с где с — удельная теплоемкость исследуемого тела;

j — плотность тела;

С вЂ” объемная теплоемкость тела,, Метод основан на допущении о линейном законе распределения температуры по длине образца и позволяет определить коэффициенты как массо-, так и теплопереноса.: . Основные достоинства метода: кратковременность цикла испытаний, что дает воэможность дать экспресс-оценку свойств .различных пористых влажных материалов;

Составитель Ю.Алешин

Техред М,Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор А.Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101

Заказ 2493 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5