Способ измерения теплофизических характеристик капиллярно- пористых и дисперсных материалов

Способ измерения теплофизических характеристик капиллярно- пористых и дисперсных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А. Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сююз Советскнк

Социалистических

Республнк рн783665 (61) Дополнительное к авт. санд-ву— (22) Заявлено 03.07.79 (2 :) 2777069/18-25 с присоединением заявки É9— (23)Прнорнтет(51)М. Кл.

0 01 и 25/18

Государственный конктет

СССР вв делан кзобретення к еткрь4тбвй

Опубликовано 30.11,80. Бюллетень Ю 44 г.

Дата опубликования описания 30 180 (53) УДК 538. 7 (068. 8) (У2) Авторы изобретения

В.Н.Коваленко, Э.Н.Иалашенко,В.П.Черняк и A.Н. Щербань

Институт технической теплофнэики

AH Украинской CCP

P3) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

XAPAKTEPHCTHK КАПИЛЛЯРНС-ПОРИСТЫХ И ДИСПЕРСНЫХ

NATEPHAJ!0B

Изобретение относится к измерительной технике и предназначего для нахождения оптимальных и рациональных параметров тепло- и массопереноса в подземных сооружениях, стенах зданий, почве, в сушильных и других термических процессах.

Известен способ измерения теплофизических характеристик материалов в естественных условиях путем при- 1© жима индикаторов к исследуемому телу, выдержке их при контроле температуры, измерения и расчета полученных величин 1 .

Известный способ характеризуется ограниченностью в возможности определения желаемого количества характеристик в одном устройстве, невозможностью определения коэффициентов тепло- и массопереноса при различных Я г)раничных условиях в одном устройстве.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ. определения теплофизическнх характе- 25 ристик капиллярно-пористых и дисперсных материалов путем прижима измерительного блока к поверхности исследуемого тела с следующими одна за другой операциями настройки измерительного блока до температуры, равной температуре исследуемого тела, при контроле температуры и ее градиента, нагревания измерительного и исследуемого тела н месте их контакта известным тепловым потоком, измерения, сравнения и расчета искомых величин (2 (.

Известный способ характеризуется ограниченностью в воэможности определения желаемого количества характеристик в одном устройстве, не дает возможности установить достаточно полно механизм тепло- и массопереноса в исследуемом теле.

Целью изобретения является повышение быстродействия при определении теплофиэических характеристик исследуемых материалов одним прибором.

Цель достигается тем, что измерение теплофиэических характеристик капиллярно-пористых и дисперсных материалов производят путем прижима эталонного нэмерительного блока к исследуемому материалу, затем одновременно с определением температурного равновесного состояния измеряются потоки тепла через эталонный измерительный блок, по которым определяют влажностное равновесное сс783б65 стояние, после чего перед нагревом по характеристике

1 и зависимости

«» су = îomsw+oeo<»>g ogqq кинетики процесса тепло- и массообмеиа для эталонного измерительного блока говеряют и рассчитывают теплофиэические характеристики исследуемого материала при заданных условиях однозначности.

Иа фиг.1 изображена номограмма теплофизнческих характеристик измерительного блока; на фиг.2 - схема одного иэ возможных устройств.

Способ измерения теплофизических характеристик капиллярно-пористых и дисперсных материалов осуществляется слЕдующим образом. Измерительный блок 1 прижимается, например, по оси ординат к исследуемому телу (на фиг. не показан), между блоком и исследуемым телом осуществляется тепловой контакт четвертого рода и происходит тепломассообмен, что фиксируется датчиками 2,3 и 4 электрофизи-.;еских величин (фиг.2). Эти измерения позволяют определить момент F когда измерительный блок будет настроен до температуры и потенциала массопереноса, равных температуре и потенциалу массопереноса исследумого тела. При этом градиенты температур и влажности в измерительном блОке будут равны нулю, что определяетая на вторичном приборе (на фиГ, не показан) по нулевому показанию датчиков 2 н постоянному значениЮ отношения показаний датчиков

3 и 4 теплового потока, включенных по мостовой схеме.

Следующей операцией после настрой- ки измерительного блока является поверка его теплофизических характеристик, которая осуществляется по язве, тным характеристикам и зависимости кинетики процесса тепло- и массообмена для измерительного блокье

При этом поверяют эквивалентный коэффициент теплопроводности измерительного блока по формуле:

1 жЬ XZ, < q, (1) Х Lс .К.СОпж „ суммарное постоянное термическое сопротивление измерительного блока; — высота измерительного блока; отношение показаний датчиков 3 и 4 теплового потока.

Затем по заранее установленным, иомографированным по Я характеристикам кинетики процесса тепломассообмена для измерительного блока и уравнению регрессии

5 с

«» Б,р ооъоьи, o,îî »ü,, îsi2 (2) с -«"- -а =4ф (у.о к,о) 34 > 8x фдщщ, . ф» ф

3Ф Й, 8х по формуле

2$

s- » -» — - Eacg

iЯ, О D У t,, êð) - „„

30 (4) Из системы (3) при тех же условиях однозначности рассчитывают критерий теплоусвоения К и влажность исследу-.

Е емого тела w<

«Щ Jl О,О „05 w о,Р012»ъ, +»О, 5!» ф а д р ЪЪ .С

40 где t,(õ,4 ) — текущая температура измерительного блока, замеряемая датчиком 2; начальная температура измерительного блока, эамеряемая датчиком 2; начальная температура исследуемого тела, эамеряемая датчиком 5; и — влажность измеритель1 ного блока;

w — влажность исследуемого

6 тела; а,Ь,с — коэффициенты регрессии.

Кроме того, рассчитывают потенциал массопереноса по формуле: (6) Ф

8=

lt« известная удельная массоемкость измерительного блока окончательно поверяют термовлажностное состояние измерительного блока, ® причем температуру измерительного блока,« определяют по показаниям датчиков 2

Коэ фициент тепловой активности

% С у исследуемого тела опреде-, IIg ляют из системы дифференциальных уравнений при заданных условиях однозначности

783665 (7) «2 %1 и зависимости

Формула изобретения

r (4) йн

1,б

1,0

15 !,Ф

0У

0,7 фи В. и рассчитывают удельную массоемкость исследуемого тела С,„

Затем следует нагрев измерительного блока и исследуемого тела нагревателем 6 (фиг.2), после этого измерение тепловых потоков датчиками

7 и 8 (фиг.2), сравнение и расчет искомых величин по известной методике прототипа.

При реализации предлагаемого способа можно в течение 1-2 часов определить необходимые при расчете комфортных условий в подземных сооружениях тепло- и массообменные свойства исследуемого тела, обеспечить непрерывность получения информации о ходе изменения температуры и влажности"в исследуемом теле, повысить избирательность при определении комплексных дифференциальных и интегральных теплофизических характеристик (ТФХ) в 5 раз и сократить время определения ТФХ.

Способ измерения теплофизических характеристик капиллярно-пористых и дисперсных материалов, заключакицийся в том, что к исследуемому материалу прижимают эталонный измерительный блок, затем определяют их температурное равновесное состояние путем из- 35 мерения температуры и ее изменения в эталонном измерительном блоке, после чего нагревают исследуемый материал и эталонный измерительный блок с последующим измерением, сравнением с эталонным и расчетом теплоФизических характеристик исследуемого материала, о т л и ч а ю щ н й— с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, одновременно с определением температурного равновесного состояния измеряют потоки тепла через эталонный измерительный блох, по которым определяют влажностное равновесное состояние, после чего перед нагревом по характеристике рассчитывают теплофиэические характеристики исследуемого материала, где 9. Ь- эквивалентный коэффициент

ЭКЬ теплонроводности;

3R — суммарное постоянное терQ мическое сопротивление измерительного блока; (2 — отношение показаний датчи 4 ков теплового потока;

x — высота измерительного блока; kCQ — коэффициент тепловой активности; и - влажность измерительного

1 блока; температура измерительного

1 блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вопросы проветривания шахт

Донецкого бассейна. Сб. научных трудов В 44, 1969, с.240-247.

2. "Тепло- и массоперенос", том.1, 1962, с.61-64 (прототип).

Сост ав нт ель A. Платов а

Редактор Е,Абрамова ;рхред Е. Гаврилешко

Корректор Р.Назарова

Филиал ППП "Патент", г;Ужгород, ул.Прой тная,4

Заказ 8537/46 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

3.1363э, Москва, Б-35, РаУк скай наб., д.4/5