ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Тепловой расчет измерительной системы из "Теплофизические измерения в монотонном режиме " Измерительные системы рассмотренных выше Х-калориметров в соответствии с предпосылками использованного в них метода тонкой пластинки должны удовлетворять целому комплексу требований, касающихся выбора оптимальных перепадов температуры в образце и тепломере, оптимальной скорости разогрева измерительной системы, допустимых значений теплового сопротивления образцов, приемлемого соотношения теплоемкостей образца, пластинки тепломера и стержня. Исходными соотношениями при выборе указанных параметров могут служить принятые ранее ограничения (1-81), (1-84), (4-6) и (4-28). От их удачного сочетания во многом зависит простота расчетных формул и точность измерения теплопроводности. К сожалению, предъявляемые к измерительной системе требования имеют сложную взаимосвязь и перечисленные исходные соотношения в представленном виде мало пригодны для осуществления конкретного расчета системы. [c.115] Практика показывает, что при осреднении результатов нескольких повторных опытов ошибку в оценке 2Р удается снизить до Д (2Рк) ss 0,05 1Рц) SS 0,1-10 м--град/вт, поэтому в большинстве случаев (для = 1%) Pmin = = 1-10 Mp -zpadletn. [c.116] Соотношения (4-39) и (4-40) остаются пока неопределенными, так как в них вошло неизвестное сечение образцов S. На выбор величины S влияют сразу несколько противоречивых факторов, основными из которых являются утечки тепла через боковую поверхность (с ростом S их роль падает) и тепловой прогиб образца (с ростом S его роль растет). Указанные причины допускают возможность независимого расчета оптимальной величины сечения образцов, поэтому анализ их ввиду обособленности можно проводить в конце расчета измерительной системы. [c.116] На следующем этапе отыскиваются максимальные допустимые значения перепада температуры 8тах теплового сопротивления Ртах и скорости разогрева стах образца. [c.117] На последнем этапе расчета измерительной системы остается выбрать оптимальное сечение S образцов и установить допустимую толщину пластинки тепломера (в схеме с тепломером). [c.117] Обычно удается использовать пластинки из меди толщиной в 1 —1,5 мм. [c.118] К сожалению, соотношение (4-48) не всегда приводит к удобному значению Dmax, поэтому в калориметрических устройствах (рис. 4-6) предусмотрено приспособление для принудительного устранения тепловой деформации образцов. Особенно большую деформацию дают образцы из теплоизоляционных материалов органического происхождения (пластмассы и т. п.). Однако такие материалы обычно обладают малой жесткостью, образцы из них испытываются при толщине h X, 0,5 -н 1,5 мм, поэтому для устранения (хотя бы частичного) их тепловых деформаций достаточно внешних нагрузок 1 — 10 бар. [c.118] С учетом сказанного диаметр D и сечение S образцов удается выбирать из конструктивных соображений. В частности, вполне оправдали себя образцы диаметром D = 10 ч- 20 мм. Расчет Dmax по соотношению (4-48) для большинства материалов дает такие же значения, поэтому принудительный поджим стержня к образцу часто обеспечивает лишь необходимую стабильность контактных тепловых сопротивлений. [c.118] После выбора вспомогательных конструктивных параметров измерительной системы расчет ее можно считать в основном законченным и на основе полученных данных переходить к общему тепловому расчету калориметрического устройства. Содержание и этапы такого расчета были подробно рассмотрены в 2-4. Там же изложены принципы расчета адиабатной оболочки и пассивных способов защиты стержня с помощью внутреннего охранного колпака. [c.118] Особенности выбора теплоемкости стержня С , предельных значений скорости Ьс и допустимых перепадов ftmin. max в образце остаются прежними. [c.118] Из условий (4-38) и (4-41) Атах = 5 мм, jS)min = 7,5-10 дж/ м -град), откуда (l/ /S)min = 1,9-10 л = 19 мле. При S = 1.5S (выбрано конструктивно) высота стержня A min = 12,5 мм. [c.119] Пример 2. Рассчитать измерительную систему для металлов с X = 10 ч-ч- 100 вт м-град) и (ср)тах = 4-10 дж (м -град). Термопары монтируются непосредственно в образец = 1 град, Аопт = 0 мм, D = 10 мм (S = = 0,785-10 м ). Непосредственно измеряется запаздывание Тд. н- Другие исходные данные kx, ka, k x, k , i) берутся из примера 1. [c.119] Вернуться к основной статье