ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Экспериментальное исследование коэффициента теплопроводности некоторых изоляционных материалов из "Тепловые измерения методом текущей компенсации " Выше был сделан вывод о том, что изоляционная подложка под датчиком является нелинейным тепловым сопротивлением в системе и коэффициент эффективной теплопроводности подложки должен претерпевать существенные колебания с изменением температурного градиента по величине и по знаку. При grad H- O Яи должно существенно снизиться и на кривой 1и= f(grad в и) должен образоваться провал. [c.31] Мощность, подводимая к основному нагревателю от стабилизатора напряжения через автотрансформатор, измеряется амперметром и вольтметром и, кроме того, контролируется ваттметром. Температура медной трубы контролируется термопарами с помощью потенциометра типа ПП-1. [c.32] Температура воздуха на входе и выходе из кольцевой щели измеряется ртутными термометрами с точностью 0,1° С. В успокоительной камере температура во время опыта, особенно при малых перепадах температуры на испытуемом материале, поддерживается неизменной с указанной точностью. [c.32] Особого внимания требует измерение расчетных температур на внешней и внутренней поверхностях испытуемого материала. Измерение этих температур производится с помощью термометров сопротивления, спирали которых последовательно подключаются к аккумуляторной батарее. [c.32] Измерения силы тока и падения напряжения на каждом из термометров осуществляются одновременно с помощью двух потенциометров типа Р-307 и Метра . При определении температуры по изменению сопротивления термометров недостаточно полагаться на предварительно осуществленную градуировку. Каждый раз перед опытом градуировка должна контролироваться и корректироваться при выключенных нагревателях, когда температуры спиралей обоих термометров становятся близкими к температуре продуваемого воздуха. [c.32] Градуировка термосопротивлений и измерения температур осуществлялись с ошибкой не более 0,1° С. Графики г=/( б ), как это видно из рис. 11, строятся в таком масштабе, чтобы удобно было производить отсчеты с точностью до ОД °С. [c.33] На описанной экспериментальной установке, как указывалось выше, нужно было исследовать зависимость эффективного коэффициента теплопроводности испытуемого материала от величины и знака температурного градиента. При этом требовалось осуществить такой тепловой режим, который происходит в процессе текущей тепловой компенсации, когда средняя температура испытуемого материала непрерывно растет, а температурный градиент при этом сначала убывает, затем переходит через нулевое значение, изменяет знак, а после этого начинает расти вместе со средней температурой. Такой тепловой режим осуществляется в два этапа. [c.33] Первоначально исследуемая изоляция нагревается за счет подачи определенной мощности на электронагреватель. Затем подогрев уменьшается, и одновременно увеличивается подогрев охлаждающего воздуха так, чтобы средняя температура материала росла со снижением температурного перепада по толщине материала во втором этапе подогрев увеличивается, а температура охлаждающего воздуха остается неизменной. Тогда средняя температура и температурный градиент в исследуемом материале соответственно возрастают. [c.33] Выбранная длительность интервалов времени удобна и при проведении опытов. Каждый опыт длится около одной рабочей смены. За это время удается получить достаточное количество опытных точек. [c.34] В табл. 1 даны результаты одного из опытов по юогрег /м определению эффективного коэффициента теплопроводности образца, составленного из двух слоев фильтровальной бумаги и двух слоев лакоткани. [c.34] На рис. 1 и 12 (кривые 6 и 6 ) представлены результаты испытания образца, состоящего из двух слоев фильтровальной бумаги и двух слоев лакоткани, склеенных клеем БФ-2. Общая толщина образца 6и составляет 0,6 мм. Из полученных кривых следует, что при малых температурных градиентах коэффициент теплопроводности резко снижается и что определяющую роль в нелинейной теплопроводности дисперсного материала играет температурный градиент. [c.34] По зависимостям (14) — (20) рассчитаны возможные значения grad dn и Яи для экспериментальных точек кривой на рис. 12,6. Каждая из экспериментальных точек оказывается внутри прямоугольников, показанных пунктиром, стороны которых равны погрешностям измерения. По этим прямоугольникам проведены огибающие линии. Из теории ошибок известно, что истинные значения находятся между этими огибающими. При подсчетах погрешностей не учитывались ошибки в измерении q и Ь первые — потому, что возможные ошибки в определении q более чем на порядок меньше, чем температурные ошибки, и почти не заметны в графическом представлении, а вторые — потому, что они относятся к постоянным методическим погрешностям и, следовательно, не могут быть выяснены непосредственно из анализируемого опыта. К тому же интерес представляют не абсолютные значения Яи, а степень нелинейности, т. е. зависимость кк= = f(grad ). [c.36] С целью проверки повторяемости результатов одни и те же опыты повторяются по нескольку раз. Часть из них приведена на рис. 12. Можно считать, что погрешность измерений для кривых на рис. 12, а и б, одинакова. Кривые левой половины (рис. 12,а) практически могут уместиться внутри огибающих правой тюловины графика (рис. 12,6). При этом нужно учитывать, что физические условия опытов, соответствующие графикам на рис. 12, а и б, были разными и на полное зеркальное отображение кривых рассчитывать не приходится. [c.36] Это дает -основание считать возможным ограничить опыты одной стадией теплового режима, когда grad Он пропорционально Оср, которую проще осуществить. [c.37] На рис. 13 представлены результаты опытов, проведенных с другими материалами. Опыты с двумя образцами проводились при двух разных режимах. Стрелки на кривых указывают, велся ли опыт при возрастающей интенсивности нагрева или, наоборот, при понижающейся его интенсивности. Температура охлаждающего воздуха во всех опытах поддерживается постоянной (около 20° С). [c.37] Все исследуемые материалы сверху покрывались лакотканью. Лакоткань исключала возможность циркуляции внешнего охлаждающего воздуха через поры испытуемого материала. [c.37] Мешковина в образце 2 имела сквозные ячейки размером приблизительно 1,5х X 1,5 мм асбестовая ткань в образце 5 —ячейки размером 0,5x0,5 мм. Пунктиром нанесены кривые максимально возможных ошибок при определении Погрешности рассчитаны для кривых 2. Оценка погрешности измерения сделана по составляющим погрешностям в измерении температуры и теплового потока, как рассматривалось выше. Для других кривых возможные максимальные погрешности будут такого же порядка. [c.37] экспериментально подтверждено, что дисперсные материалы обладают характерной нелинейной теплопроводностью. [c.38] Теплопередача отличается длительностью переходных процессов. Чем выше теплоизоляционные свойства материала, тем длительнее эти процессы, так как коэффициент температуропроводности а = Я/су пропорционален скорости распространения изотермической поверхности. Величина, обратная коэффициенту температуропроводности 1/а, характеризует инерционные свойства тела в отношении распространения температурного поля. [c.38] Вернуться к основной статье