Способ определения коэффициента эффективной теплопроводности слоя кусковых материалов

Способ определения коэффициента эффективной теплопроводности слоя кусковых материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1)i) 586375

Ооаз советских

Социалистических

1 .—

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.11.75 (21) 2194073/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.12.77. Бюллетень № 48 (45) Дата опубликования описания 15.12.77 (51) М. Кл.з С 01N 25/18

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 536.222(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Я. Липов, Г. К. Рубин и Ю. Н. Селезнев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЭФФЕКТИВНОИ

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СЛОЯ КУСКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

25

Изобретение относится к области тепловых измерений, в частности к технологии исследования теплофизических свойств материалов.

При определении коэффициента теплопроводности различных материалов требуется не только точность его измерения, но и быстрота получения результата.

Известны способы определения коэффициента теплопроводности путем создания теплового режима, что требует значительного времени и усложняет сам процесс измерения. Особенно сложно определить коэффициент эффективной теплопроводности слоя кусковых материалов.

Наиболее близким техническим решением является способ определения коэффициента эффективной теплопроводности слоя кусковых материалов, путем засыпки кусков материала в форму и измерения геометрических размеров в слое, температур и теплового потока, проходящего через слой в специальных стендах.

Недостатком известного способа является трудоемкость и высокая стоимость.

Цель изобретения — уменьшение трудоемкости процесса определения коэффициента эффективной теплопроводности.

Указанная цель достигается тем, что слой кусковых материалов заливают быстротвердеющей жидкостью, например, эпоксидной смолой, после затвердевания разрезают слой п двум вертикальным взаимно перпендикулярным плоскостям и на средах по горизонтальной и вертикальной осям секущих плоскостей определяют распределение по вероятностям размеров кусков материала и размеров затвердевшей жидкости, находящейся между кусками, и затем находят коэффициент эффективной теплопроводности слоя кусковых материалов по формуле где и — число членов суммы, определяемое числом интервалов распределения по вероятностям размеров кусков материалов и размеров затвердевшей жидкости, находящейся между кусками, по нужному направлению;

+Mi, / п размер кусков материалов и размер затвердевшей жидкости, находящейся между кусками;

p — средняя пористость слоя, определяемая до заливки жидкостью;

Л, Л вЂ” теплопроводность газовой фазы и материала кусков; е„ вЂ” степень черноты поверхности материала;

3 о — постоянная Стефана-Больцмана;

Т вЂ” температура, К;

i — индекс суммирования;

P; — величина, определяемая по формуле

Р,= (2)

1 (Н;+ Н„)

Формула является следствием следующей модели слоя: слой рассматривается как система чередующихся прослоек из материала кусков и газовых зазоров разной толщины.

Сравнение с известным способом показало, что такое представление структуры слоя достаточно правомерно. При необходимом числе членов суммы расхождение значения Хаф. с данными, полученными по известному способу (прототипу) составляет 10 — 15%.

Пример. Исследуют эффективную теплопроводность слоя хаотически уложенных стальных деталей цилиндрической формы, Размеры деталей: диаметр d=0,012 м, длина

l=0,027 м. Обработка измерений размеров полостей и материалов, произведенных на срезе, дает кривую распределения по вероятностям, по которой выбираются характерные размеры.

В качестве характерных размеров выбраны:

Н <= 0,004 м; Н,а= 0,008 м; Низ= 0,01 м;

H/! = 0,012 м; Н;= 0,014 м; Нпа= 0,016 м;

11 7=0,018 м; Н,а — — 0,02 м. Пористость загрузки P=0,54.

Тсплопроводпость материала (стали 3) и газо-воздушного зазора берем из справочной литературы: XM 50 — 0,023 (Т вЂ” 273 К) и Хг ——

= 0,025+0,00006 (Т вЂ” 273 К) .

Величина P,=0,54+-0,03 — получается при изучении среза (все распределение локализуется около 0,54).

Число интервалов распределения по вероятностям размеров кусков материалов и размеров затвердевшей жидкости, находящейся между кусками n=8.

Для температуры Т=1073=К восемь членов суммы в формуле (1) равны: 0,32; 0,538; 0,433;

0,362; 0,312; 0,273; 0,244; 0,220. Второе слагае1 — Р мое = 0,0146. Тогда расчетная ве/,„(1073) личина .,ф. (1073) =4,25. Прототип дает на этой температуре 1.,4,.=4,9. Погрешность составляет 13 .

Для температуры Т=673 К члены суммы станут больше: 4,21; 2,18; 1,76; 1,47; 1,44; 1,11;

1 — Р

0,995; 0,888. В этом случае = 0,0113;

1Ä (673)

Хзф. (673) =1,12. Прототип дает i4@.=1,25, Погрешность 10,4%.

Использование предлагаемого способа определения позволяет определить коэффициент эффективной теплопроводности без создания теплового режима.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента эффективной теплопроводности слоя кусковых материалов путем засыпки кусков материала в форму и измерения геометрических размеров в слое, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости процесса, слой кусковых материалов заливают быстротвердеющей жидкостью, например, эпоксидной смолой, после затвердевания разрезают слой по двум вертикальным взаимно перпендикулярным плоскостям и на срезах по горизонтальной и вертикальной осям секущих плоскостей определяют распределение по вероятностям размеров кусков материала и размеров затвердевшей жидкости, находящейся между кусками, и затем находят коэффициент эффективной теплопроводности по формуле:

M !! —

1 Р, 1 — P

/7, д / г + 4е,,»ТзНгн A/,(/=1 где n — число членов, определяемое числом интервалов распределения по вероятностям размеров кусков материалов и размеров затвердевшей жидкости, находящейся между кусками, З5 110 нужному направлению;

Н„;, ̈́— размер кусков материалов и размер затвердевшей жидкости, находящейся между кусками; р — средняя пористость слоя, определяе40 мая до заливки жидкостью;

Х,, Մ— теплопроводность газовой фазы и материалы кусков; в„— степень черноты поверхности материала; о — постоянная Стефана-Больцмана;

Т вЂ” температура, К;

i — индекс суммирования;

P; — величина, определяемая по формуле

50 P =H (На/ + Нм/) 45

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. 11атепт ФРГ 1145825, кл. 421, 12/02, 1962.

2. Патент ФРГ 1473275, кл. 42i, 12/02, 1969.

3. Марков Б. А., Соломенцев К. Л. Теплопроводность слоя кусковых материалов. «Изв.

ВУ 3. Черпая металлургия», 1960, № 3, с.

176 †1.

Это приводит к экономии порядка 4000 руб на одну загрузку и ускоряет получение допустимо точных результатов приблизительно в

24 раза (одна рабочая неделя вместо 24 рабочих недель).

1-1 ПО

Заказ 2624/17

Изд. № 979 Тираж 1109

Типография, пр, Сап /нона, 2

Подписное