Определение коэффициента теплопроводности
Задание: Определить коэффициент теплопроводности для различных теплоизоляционных материалов.
Для выполнения работы студенты получают 2-3 образца теплоизоляционных материалов. Приблизительно зависимость λ от γ может быть выражена формулой профессора В.П. Некрасова для материалов в воздушно-сухом состоянии:
λ
=
Для определения коэффициента теплопроводности сначала определяется средняя плотность материала γ в г/см³ или т/м³ .По найденному коэффициенту теплопроводности определяется класс теплоизоляционного материала.
Все данные по работе заносятся в таблицу 3.
Таблица 3. Коэффициенты теплопроводности образцов теплоизоляционных материалов
|
№№ п/п |
Наимено-вание материала |
Масса образца в г |
Размеры образца, см |
Объем образца, см³ |
Средняя плотность, г/ cм³ |
Коэффи-циент теплопро-водности λ |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 … |
|
|
|
|
|
|
Вывод: В выводах с помощью литературы необходимо указать область применения теплоизоляционных материалов.
1.2 Определение коэффициента теплопроводности при стандартном тепловом режиме
Приборы для измерения при стационарном тепловом режиме состоят из измерительной ячейки, в конструкцию которой входят теплозащитный кожух, нагреватель и холодильник, а также электронного блока с графическим индикатором.
1. Для проведения испытаний изготавливают образцы, размеры которого соответствуют конструктивным особенностям прибора.
Следует учитывать, что при измерении теплопроводности наибольший вклад в погрешность вносят боковые потери, обусловленные неидеальной тепловой изоляции измерительной ячейки, и термическое сопротивление переходов образец-нагрватель и образец-холодильник, вызванные неплоскостностью рабочих поверхностей образца. Исходя из этого, для проведения измерений с наименьшей погрешностью, предъявляются жесткие требования по отклонениям граней по параллельности и плоскостности: в случае разнотолщинности и отклонений от плоскостности образцы дополнительно шлифуют.
2. Установить образец в измерительную ячейку и прижать его с требуемым усилием фиксирующим винтом.
3. Включить питание электронного блока и перейти в режим «ИЗМЕРЕНИЕ».
4. Как правило, в режиме «ИЗМЕРЕНИЕ» предварительно вводятся характеристики испытываемого материала (толщину образца, диапазон ожидаемого значения теплопроводности или температуры нагревателя и холодильника) с целью ускорения процесса замера. После чего автоматически включается режим измерения.
5. Выполнение стабилизации температур и непосредственно измерения (контроль за тепловым потоком осуществляется автоматически).
6. По окончании измерения после непродолжительной математической обработки полученных данных на экране выводится рассчитанное значение теплопроводности. Одновременно с выводом на экран дисплея значение теплопроводности записывается в энергонезависимую память прибора.
Определение теплопроводности в образцах и изделиях методом теплового зонда осуществляют при помощи приборов нового поколения таких, как МИТ-1, ИТП-МГ4 «Зонд» и др. В этих приборах схемы измерения, контроля и регулировки выполнены в едином электронном блоке, зонд состоит из нагревателя и датчика температуры, заключенных в тонкостенную металлическую трубку; результат измерения выводится непосредственно в окне графического дисплея.
Также разработано новое поколение приборов для определения теплопроводности при стационарном тепловом режиме. Примером этого могут служить измеритель теплопроводности ИТП-МГ4 «250», ИТС-1 (рис. 1, 2).
Рис.1. Внешний вид прибора Рис. 2. Внешний вид прибора ИТС-1
ИТП-МГ4 «250» (ИТП-МГ4 «100»)