ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы определения теплопроводности и температуропроводности из "Тепловая изоляция в технике низких температур" Методы определения теплофизических свойств можно разделить на две группы основанные на стационарном тепловом режиме и на нестационарном тепловом режиме. [c.162] Стационарные методы. В этих методах измеряется постоянный тепловой поток, устанавливающийся при определенной разности температур граничных поверхностей образца материала. Величину теплового потока определяют обычно по электрической мощности нагревателя или теплоте, выделяемой (или поглощаемой) в процессе фазового перехода вещества. Нагреватель или вещество находятся в контакте с одной из граничных поверхностей образца. Для получения надежных результатов необходимо устранить побочные тепловые потоки, что достигается с помощью различных охранных устройств. Длительность эксперимента в случае теплоизоляционных материалов довольно велика. [c.162] По методу шара измеряют коэффициент теплопроводности порошкообразных и волокнистых материалов. Побочные притоки тепла через торцы образца в шаровом приборе отсутствуют. [c.163] Прибор (рис. 72) состоит из двух концентричных шаров 1 и 2. Внутренний шар 1 подвешен на горловине 3, снабженной охранной камерой 4 для устранения побочного притока тепла по горловине. Внутренний шар и охранная камера заполняются одним и тем же сжиженным газом, например жидким кислородом или азотом. [c.163] Определение величины теплового потока таким методом связано с тремя основными допущениями 1) тепло, притекающее к жидкости, расходуется только на ее испарение, а нагрева пара при этом не происходит 2) отсутствует механический унос жидкости 3) приток тепла по горловине прибора пренебрежимо мал. [c.163] Справедливость этих допущений проверена экспериментально 19]. Во внутренний шар прибора был помещен электронагреватель. После первоначального определения количества испаряющегося кислорода провели серию опытов, подводя к жидкости нагревателем различные количества тепла и замеряя соответствующие скорости испарения кислорода. Для изучения возможного влияния на унос жидкости величины удельного теплового потока опыты были проведены с тремя нагревателями, с различной площадью поверхности, один из которых имел форму шара, второй — диска и третий — полого цилиндра. Количество испарившейся жидкости определяли в этих опытах, помимо замеров расхода пара по мокрому газовому счетчику, также непосредственным взвешиванием прибора. Количество подводимого электронагревателем тепла, изменявшееся от 0,5 до 60 вг, соответствовало во всех опытах количеству испарившегося кислорода с погрешностями в пределах —2%, что подтверждает справедливость указанных допущений. Методика определения теплового потока по скорости испарения сжиженного газа описана в гл. IX. [c.163] Основная камера 1 имеет форму цилиндра, она защищена с торцов охранными камерами 2. Испытываемая изоляция 3 наматывается на камеры. Ее торцы дополнительно изолируются и также защищаются. Схема установки для исследования теплоизоляции в условиях вакуума и низких температур приведена на рис. 75. [c.166] Прибор помещается в термостат 5 для поддержания заданной постоянной температуры теплой граничной поверхности образца. Температура в термостате поддерживается большей частью равной 293—300° К. Количество испаряющейся жидкости определяют по показаниям мокрого газового счетчика 6 или реометра. Газ, выходящий из охранной камеры прибора, направляется в барботер 7 и проходит через столб воды. В результате в охранной камере создается небольшое избыточное давление, что исключает возможность конденсации в горловине пара, выходящего из основной камеры. [c.166] Нестационарные методы. В последние годы все большее распространение получают нестационарные методы. [c.166] Основным достоинством нестационарных методов является быстрота проведения эксперимента. Это достоинство, к сожалению, не может быть использовано при исследовании вакуумных видов теплоизоляции для низких температур. Время, необходимое для создания требуемого вакуума в изоляции и охлаждения ее до температуры опыта, обычно столь велико, что применение нестационарных методов не дает существенной экономии времени, если учесть к тому же усложнение вычисления измеряемой величины из опытных данных. В практических расчетах теплопередачи через изоляцию низкотемпературного оборудования необходимо применять величину кажущегося коэффициента теплопроводности при условии, что одна граничная температура равна температуре окружающей среды, а другая — температуре изолируемого аппарата. Указанная величина непосредственно определяется при измерениях по методам стационарного режима, тогда как нестационарными методами определяют теплофизические свойства при сравнительно небольших перепадах температур в испытываемом образце. [c.167] Для измерений в условиях вакуума и низких температур могут быть иопользованы многие нестационарные методы, но ввиду изложенного, они не нашли пока широкого применения лри испытаниях теплоизоляции для низких температур. Один из квазистационарных методов, основанных на линейном или периодическом изменении температуры поверхности тела — метод монотонного нагрева — позволяет определить за один опыт температурную зависимость измеряемого теплофизического параметра. Благодаря этому дополнительному достоинству он может быть с успехом использован в рассматриваемых условиях. [c.167] Г — числовой множитель, величина которого равна 3 для неограниченной пластины, 4 — для неограниченного цилиндра и 6 — для шара. [c.168] При выводе уравнения (151) было принято, что зависимостью теплофизических свойств от температуры в пределах можно пренебречь. Согласно данным О. А. Краева такое упрощение допустимо для большинства теплоизоляционных материалов при 30° С. [c.168] При необходимости вычислений по формуле (151) следует сначала найти приближенное значение а по формуле (152) и подставить его во второй член правой части формулы (151). [c.169] Перед началом опыта для ускорения охлаждения испытуемого образца калориметр может быть заполнен сухим газообразным азотом. После выравнивания температур азот откачивают и включают нагреватель. Показания термопар записывают на диаграмму с помощью автоматического потенциометра 5 типа ЭПП-09. [c.170] При необходимости получения более точных данных э. д. с. термопар измеряют потенциометром 6 типа ППТН-1 или используют его для измерений в комбинации с ЭПП-09. [c.170] Для создания, сохранения и измерения вакуума здесь применяется такое же оборудование, как и в установке для определения коэффициента теплопроводности стационарным методом. [c.170] На практике длительность опытов по определению теплопроводности значительно больше, чем длительность опытов по определению температуропроводности. Это имеет существенное значение при исследованиях вакуумных видов низкотемпературной изоляции, имеющих очень малую теплопроводность. Поэтому в тех случаях, когда теплоемкость исследуемого материала известна, целесообразно определить его температуропроводность и затем вычислить теплопроводность. [c.170] Вернуться к основной статье