Способ скоростного определения теплофизических констант термоизоляторов и прибор для осуществления этого способа

Способ скоростного определения теплофизических констант термоизоляторов и прибор для осуществления этого способа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

, М 94174

Класс 42i, 12в

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СПОСОБ СКОРОСТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

КОНСТАНТ ТЕРМОИЗОЛЯТОРОВ И ПРИБОР ДЛЯ

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА

Заявлено 28 декабря 1948 г. за Мз 231/392756 в Гоетехнику СССР

Олубликовано в «Бюллетене изобретений» М 9 за 1952 г.

Известные способы определения коэффициентов теплопроводности, температуропроводности и удельной теплоемкости термоизоляторов методом регулярного режима позволяют определять их только для шаровых и цилиндрических образцов путем проведения нескольких опытов, что не дает возможности испытывать анизотропные материалы.

Для устранения недостатков существующих способов регулярного режима предложено материалы исследовать в форме пластинчатых образцов, причем теплофизические константы их определяются комплексно из одного или раздельно из двух опытов.

С этой целью в образцах путем интенсивного двухстороннего охлаждения или нагревания при постоянной температуре среды создается одномерный нестационарный тепловой поток. При этом теплофизические константы определяются при использовании одного и того же прибора и одних и тех же исследуемых образцов в широком диапазоне температур.

На фиг. 1 изображен внд прибора сбоку; на фиг. 2, 3 и 4 — разрезы холодильников по диаметральной плоскости.

Способ проведения экспериментов на предложенном приборе заключается в следующем.

Между двумя плоскими металлическими холодильниками 1 (фиг. 2), температура днищ которых поддерживается при проведении опыта постоянной, закладывается испытываемый образец 2 с дифференциальной термопарой 8 для замера разности температур между какой-либо точкой внутри образца и его поверхностью.

Холодильники устанавливаются в кожух 4 и поджимаются винтом 5.

При испытании мягких материалов необходимая толщина ббразца обеспечивается с помощью установочных дистанционных винтов б.

После сборки прибор устанавливается в вертикальное положение с помощью поворотного устройства 7 (фиг. 1) и проводится рабочая стадия опыта.

Постоянство температур днищ холодильников во время опыта может быть обеспечено путем регулируемого электроподогрева или путем пропускания с большой скоростью через № 94174

Совпадение значений R = — ", выУх численных по формулам (8) и (9), служит фактором оценки точности произведенного определения теплового сопротивления прослойки.

Определенные прибором теплофизические константы относятся к температуре днищ холодильников то, Таким образом, изменяя каждый раз температуру холодильников, можно получить не только значения констант, но и установить их температурную зависимость.

При определении теплопроводности h = f(-.î) учитывается температурная зависимость удельной теплоемкости С, эталона.

В целях устранения влияния боковых утечек тепла на точность полученных данных, общая толщина опытной пластины не должна быть больше 1 ; части ширины пластины.

Продолжительность опыта на предложенном приборе составляет от 5 до 20 мин., в зависимости от свойств и размеров испытываемой пластины. Вследствие того, что рабочая стадия опыта непродолжительна и проходит при незначительных перепадах температур от 5 до 10, на приборе могут исследоваться не только сухие, но и влажные материалы.

Предложенные новые способ и прибор для комплексного определения теплофизических констант термоизоляторов при несложной форме исследуемых образцов, простой опытной установке и большой скорости опыта могут быть полезными при испытании различного рода твердых, волокнистых и сыпучих термоизоляторов.

Предмет изобретения

1. Способ скоростного определения теплофизических констант термоизоляторов, основанный на методе регулярного режима, отличающийй с я тем, что, с целью одновременного определения коэффициентов теплопроводности, тепловых сопротивлений, температуропроводности и удельной теплоемкости образцов, выполненных в виде пластин, с помощью одного прибора, создают в них одномерный и параллельный нестационарный тепловой поток интенсивным двухсторонним охлаждением или нагреванием опытной пластины, состоящей из испытываемых образцов и металлического эталона, и наряду с определением темпа охлаждения определяют отношение избыточных температур одновременно для двух точек по толщине исследуемого образца.

2. Способ скоростного определения теплофизических констант термоизоляторов по п. 1, о тл и ч а ю щи и ся тем, что с целью раздельного определения констант материалов с помощью одного и того же прибора и одних и тех же плоских образцов, сначала определяется коэффициент температуропроводности без применения эталона и затем коэффициент теплопроводности с использованием эталона.

3. Прибор для осуществления способа определения теплофизических констант термоизоляторов по пп. 1 и

2, отличающийся тем, что с целью освобождения от необходимости применения подогревателя с регулируемым нагревом и создания первоначальных перепадов температур в испытываемых образцах, в нем применены два металлических холодильника с плоскими днищами, между которыми закладываются образцы и эталоны в форме пластин со спаями дифференциальных термопар, причем для измерения образцов и обеспечения заданной толщины их в сборке холодильники снабжаются измерительными дистанционными винтами. № 94174 (6) Кх (9) 2

/ m,1 аэ 2/ (мг град-час

m L К КаЛ а а, m э Г м2 ° град ° час

9 к- кал (8а) (9а) Я вЂ”.

Кх числяется а, и из уравнения: ," (v ", )

Бш(1 ".j) ,г а при у = —:" из уравнения (5) соответственно вычисляется

b =- 2 cos ()/ — . —, . (5а)

Затем вычисляется теплопроводность Х по уравнению (3) или, если применяется термоизоляционный эталон 11, по уравнению:

Гm т ° С ° . " — i. (? э

После этого удельная теплоемкость

Сх вычисляется по формуле (4).

Опытной установкой доказано, что надежные значения коэффициента а» с точностью до 5% получаются для термоизоляторов, имеющих объемный вес 100 кг/лР и более.

Значения коэффициентов теплопроводности k и теплового сопротивления R получаются точными для материалов с объемным весом

19 кг/м .и более независимо от того, с какой точностью для них определена температуропроводность а .

Это позволяет для тонких прослоек и сследуемых материалов и материалов с объемным весом 19 кгlм и более определять коэффициент теплопроводности без предварительного определения коэффициента а„.

При определении теплопроводности Х и тепловых сопротивлений Р тонких термоизоляционных прослоек последние закладываются по схеме фиг. 3, т. е. по обе стороны от металлического или термоизоляционного эталона или по одну сторону от эталона, если таковым является термоизол ятор.

При этом общая теплоемкость эталона должна быть в 6 и более раз больше общей теплоемкости термоизоляционных обкладок, данной в приближенной оценке, что позволяет определить теплопроводность Х из одного опыта без предварительного определения температуропроводности ах.

При применении металлического эталона коэффициент теплопроводности Х тонких прослоек вычисляется на основании опытных данных по

« ; .",) щ л град час формуле: м Чк „ц (1 2) 1С КаА х

"1+ "? л град час (7)

При двухсторонней обкладке терм оизоляционного эталона тепловое сопротивление одного слоя может быть определено по следующим формулам:

R=, < и (м- . град час 1 э ( э т. а. — — о т э лР ° град час к ° кал где Вэ — толщина эталонной пластинки в м.

Для односторонней тонкой обкладки термоизоляционного эталона тепловое сопротивление R определится соответственно по формулам:,% 94174

Фиг. 2

Фиг. 3

Фиг, 4

2 10 тт 1

Отв. редактор И. Д. Тихомиров

Стандартгиз. Подп. в печ. 27/Х-5б r. Объем 0,375 и. л. Тир, 400. Зак. 1577. Цена 75 к, Министерство культуры СССР. Главное управление полиграфической промышленности.

4-я тип, нм. Евг. Соколовой. Ленинград, Измайловский пр.. 29.