ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Установки, выполненные по методу нагретой проволоки из "Теплопроводность газов и жидкостей" Метод коаксиальных цилиндров, так же как и метод плоского горизонтального слоя, давно (с 1874 г.) применяется для определения коэффициента теплопроводности жидкостей и газов, используется он и в настоящее время. [c.62] Исследуемое вещество располагается между двумя коаксиально расположенными цилиндрами. Тепло подводится во внутреннем цилиндре. [c.62] Основным недостатком этого метода, влияющим на получаемые результаты, являются оттоки тепла с торцов измерительных цилиндров. Ввиду недостаточной длины этих цилиндров оттоки искажают температурное поле по длине цилиндров. Для предохранения измерительной части установки от утечки тепла устраиваются торцовые охранные нагреватели и непрерывный контроль за температурными полями. [c.62] Определенную трудность при осуществлении этого метода представляют установка цилиндров коаксиально и обеспечение этого положения в течение всего опыта. [c.62] Точная центрировка цилиндров и предотвращение отвода тепла с концов цилиндров обеспечили получение Шмидтом и Зельшоппом [Л. 1-45] надежных данных по теплопроводности воды. Однако при исследовании теплопроводности углекислого газа Зельшопп [Л. 1-44] не мог освободиться от возникновения конвекции во всем интервале температур, и особенно в критической области, из-за чего получил неверные значения коэффициента теплопроводности. [c.63] Описываемым методом Бриджмен Л. 1-46, 1-47] экспериментально определил значения коэффициентов теплопроводности 15 ж 5Дкостей (спирты, вода, эфир, керосин и др.) при температурах 30 и 75° С и при давлениях от атмосферного до 12 000 кГ1см . Ввиду недостаточного внимания Бриджмена к борьбе с оттоками тепла с торцов измерительных цилиндров полученные им абсолютные значения теплопроводности измеренных жидкостей неверны. [c.63] Для иллюстрации, как выполняются установки по методу коаксиальных цилиндров, нами будут рассмотрены установки Варгафтика и Смирновой, Филипова, Цедер-берга. [c.63] В 1-3 на рис. 1-4 представлена схема прибора Варгафтика и Смирновой для измерения теплопроводности водяного пара и азота по методу коаксиальных цилиндров. Прибор состоит из двух соосных цилиндров. Среднее по длине значение диаметра внутреннего измерительного цилиндра составляет 25,346 0,002 мм, а внутреннего диаметра наружного цилиндра — 27,250 0,005 мм. [c.63] Зазор между цилиндрами, в котором находится исследуемое вещество, 6=0,952 0,01 мм. Высота цилиндров 100 мм. Измерительные цилиндры с торцов имеют охранные цилиндры того же диаметра. Постоянство зазора между цилиндрами обеспечивается центрирующим устройством на обоих концах цилиндров. Во внутреннем цилиндре расположен электрический нагреватель. [c.64] Коэффициент теплопроводности определяется по потоку тепла через исследуемое вещество и разности температур между наружной поверхностью внутреннего цилиндра и внутренней поверхностью наружного цилиндра. [c.64] При конструировании прибора обеспечивались усло-1вия, при которых посторонние потоки тепла от измерительного участка были бы малы по сравнению с потоком тепла через исследуемый слой вещества. Посторонними потоками тепла являются тепловые потоки от торцовых поверхностей цилиндров и через центрирующие устройства. При сравнительно большом диаметре внутреннего цилиндра ( =25 мм,) и малой его длины (/=100 мм // =4) отвод тепла с торцов при отсутствии охранных нагревателей может оказаться значительным. Точный учет потерь тепла через центрирующие устройства весьма затруднителен. [c.64] Эти два источника погрешностей в методе коаксиальных цилиндров могут при малой теплопроводности исследуемого вещества, осо бенно в случае газов, сильно исказить результаты исследования. [c.64] При применении метода коаксиальных цилиндров для измерений теплопроводности жидкостей, и в частности воды, приближенный учет поправок на отвод тепла через центрирующие устройства может дать удовлетворительные результаты. [c.64] При конструировании установки для исследования водяного пара, теплопроводность которого в 10 раз меньше теплопроводности воды, было решено ликвидировать центрирующие устройства на измерительном участке цилиндров и исключить тем самым возможность отвода тепла с торцовых поверхностей цилиндров. С этой целью центрирующие устройства были вынесены за пределы измерительного участка и на обоих концах его устроены охранные нагреватели. Зазор между охранными и измерительными цилиндрами составлял 5 мм. [c.64] Цилиндры были изготовлены из серебра. Внутренняя и наружная системы цилиндров (измерительный (совместно с охранным) изготовлялись каждая как единое целое, а затем их рабочие -поверхности шлифовались и полировались. [c.65] Отклонения от среднего значения диаметра по длине не превышали 5 мк. Это позволило расположить центрирующие устройства в охранных цилиндрах и, таким образом, полностью устранить посторонние радиальные утечки тепла от измерительного участка. Центровка цилиндров производилась при помощи центрирующего устройства, показанного на рис. 1-4. [c.65] Внутренняя система цилиндров центрировалась по наружным цилиндрам шестью конусами из тугоплавкого стекла, перемещение которых осуществлялось латунными винтиками. Проверка центровки производилась при помощи калиброванной проволоки, диаметр которой на 0,01 мм меньше величины зазора между цилиндрами. Эта проволока с одинаковой легкостью проходила по всей длине зазора. Подсчет показывает, что при эксцентричности цилиндров в установке в 0,01 мм погрешность в измеряемой величине коэффициента теплопроводности составляет лишь 0,1%. [c.65] Если принять, что величина зазора между цилиндрами 6 известна с точностью до 0,01 мм, то при б = = 0,952 0,01 мм это дает в измеряемой величине % постоянную погрешность порядка 1%. [c.65] Во внутренних и наружных цилиндрах вдоль их образующих просверлены по три сквозных отверстия 8 (рис. 1-4) для термопар. Весь прибор помещался в термостат, представляющий собой трубу из нержавеющей стали с намотанными на наружной поверхности тремя электрическими нагревателями 12. Провода от нагревателей и термопар выводились с помощью медных болтиков, уплотнявшихся гайками в кольце //из плексигласа. [c.65] Измерения э. д. с. термопар (хромель— алюмель) проводились потенциометром с точностью до 0,001 мвили 0,02° С по температуре. Температура измерялась в каждом канале в пяти точках по длине цилиндров в трех точках в основном цилиндре и по одной точке в охранных цилиндрах. [c.65] Вернуться к основной статье