ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методы, основанные на начальной стадии процесса теплопроводности из "Экспериментальное исследование процессов теплообмена " Выше были рассмотрены методы исследования тепловых свойств веществ, основанные на основной стадии процесса теплопроводности, в которой отсутствует влияние начального теплового состояния тела и расчетные уравнения вследствие этого имеют относительно простой вид. Наряду с ними существует значительное количество различных методов опытного изучения тепловых свойств твердых тел, в которых используется теория начальной стадии процесса теплопроводности. [c.112] В основу одного из методов кладется математическое решение дифференциального уравнения теплопроводности применительно к двум шолуограниченньш телам. Если два тела выполнить в форме полуограниченных стержщей и равномерно нагреть каждый до своей температуры, а потом привести в соприкосновение своими концами, то изменение температуры со временем в каждом из стержней подчиняется определенным математическим зависимостям. Эти зависимости содержат в себе температуру и физические параметры, характеризующие материал стержней, и поэтому могут быть использованы для опытного определения этих параметров. Тогда, если измерить температуру поверхности соприкосновения и температуру стержней па некотором -расстоянии от ее, то можно вычислить коэффициент температуропроводности обоих стержней если знать еще теплоемкость одного из стержней, то можно определить теплоемкость другого стержня и, кроме того, найти коэффициент теплопроводности для обоих стержней. [c.112] При решении дифференциального уравнения теплопроводности пр инимается, что потери тепла с боковой поверхности стыкующихся образцов отсутствуют распределение температуры по их объему в начальный момент времени равномерное, а по поперечному сечению сохраняется равномерным для любого момента времени после стыка торцов длина стержней велика по сравнению с их поперечныМ И размерами, вследствие чего можно принять, что температура стержней при х— оо не изменяется со временем ib 1месте стыка стержней их поверхности плотно соприкасаются между собой, и тепловое сопротивление контакта между ими отсутствует. [c.113] На рпс. 2-19 дан соответствующий характер изменения температур. [c.114] В точке X для любого т и по значению температуры стержня tn перед стыком. [c.115] По аналогичным величинам определяется Да из уравнения (2-50). Затем из уравнения (2-51) находится Ь. [c.115] Следовательно, располагая шестью уравнениями, (МОжно найти шесть неизвестных из общего количества семи неизвестных величин Xi, pi, а, 2, Ср2, Ог и Ь. Плотности Pi и Ра обычно являются задвнными. Удельная теплоемкость одного из образцов находится специальными опытами. [c.116] В исследованиях может быть поставлена и более узкая задача определения только температуропроводности или теплопроводности исследуемого материала. [c.116] Прибор для исследования теплоизоляционных материалов. На рис. 2-20 приведена схема прибора [Л. 1], предназначенного для определения теплопроводности йзоляцио нных материалов при невысоких температурах в лаборатор ных или ПОлевых условиях по описанно-му выше методу стыкующихся образцов. [c.116] Для создания начальной разности температур между текстолитовым стержнем и образцам исследуемого материала используется электрический нагреватель. Он помещается по оси текстолитовой вставки и питается постоянным электрическим током от аккумуляторной батареи. [c.116] Мой также из текстолита. Расстояние спая от поверхности контакта составляет 20 мм. Холодный спай, общий для всех трех термопар, помещен также в стенке текстолитовой трубки, но в конце ее, куда яе доходит тепловой поток от текстолитовой вставки. Электроды термо/пар выведены к переключателю 4, смонтированному на крышке прибора. ЭДС термопар измеряется гальвано-метро м 1высокой чувствительности. Вся измерительная часть прибора помещена в оболочку 2 с острым наконечником, выполпенную пз нержавеющей стали. Между оболочкой и текстолитовой трубкой заложена тепловая изоляция из минеральной ваты. [c.118] Длина вставки и соответственно полой части прибора выбрана такой, чтобы они обеспечивали выполнение условия о полуограниченности стержней. Внутренний диаметр выбран в основном по конструктивным соображениям. [c.118] Опыт проводится в следующем порядке. Вначале включается электрический нагреватель прибора. Когда текстолитовая вставка приобретает необходимую температуру, питание нагревателя прекращается. Чтобы температура во всех частях ее выравнялась, необходимо прибор небольшое время выдержать на воздухе, после чего зафиксировать начальную температуру перед сты- Ком образцов. Затем в прибор вводится подготовленный образец исследуемого материала. С этого момента включается секундо1мер и начинается опыт. Во время опыта измеряются температуры на поверхности контакта и в точке, отстоящей от этой поверхности на расстоянии 20 мм, через 2—3 мин. [c.118] В приведенных уравнениях принято н2=0, так как измерение всех температур в приборе производится с отсчетом от температуры 2. [c.119] При принятом значении л = 20 мм значение постоянной для текстолита составляет величину с = 0,108. [c.119] В результате опытов были получены коэффициенты теплопроводности при положительных, а также отрицательных температурах порядка —3- —2°. Сопоставление их с данными ло исследованию этих же грунтов методом регулярного режима дало, хорошую их согласованность. Пример обработки опытных данных см. гл. 8. [c.119] Исследование тепловых свойств металлов. Метод стыкующихся образцов был использован автором для исследования тепловых свойств металлов [Л. 9]. Для комнатных температур этот метод был использован в [Л. 3]. Опыты проводятся в вакуумной печи, описанной выше (рис. 2-18). Схема измерительного участка приведена на рис. 2-21. [c.120] Оба стыкующихся образца выполняются в в-иде цилиндров диаметром 40 мм я длиной - 90 мм. [c.120] Один из опытных образцов закрепляется неподвижно На нижнем фланце с иомощью тонкостенной втул ки и винта 9. Этот нижний фланец с закрепленным на нем образцом затем подвешивается на шести полых трубках 11. Концы этих трубок имеют резьбу и крепятся гайками к промежуточной плите 14, соединяющейся с верхней крышкой печи 2. [c.120] Вернуться к основной статье