Способ определения коэффициента теплопроводности материалов
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, включающий поддержание различных П1.,-стоянных температур на противоположных поверхностях плоского образца с помощью термостатированных пластин, измерение разнбститемператур термостатированных пластин и плотности установившегося теплового потока и расчет коэффициента теплопроводности по известной формуле, отличающийся тем, что, с целью сокращения длительности определения коэффициента теплопроводности , измерение плотности установившегося теплового потока при нестационарном температурном поле в образце ведут в п.поскости образца, рассекающей на две равные части нормаль между поькрхностями образца. (Л с со 05 05 4
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
G 01 N 25/18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ASTOPGHOMY С8ИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3502702/18-25 (22) 25,10.82 (46) 15.02.84. Бюл. Р 6 (72) А.Г.Гуревич (71) Латвийский научно-исследовательский и экспериментально-технологический институт строительства (53) 536.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 347643, кл. " .01 25/18, 1971.
2. ГОСТ 7076-78 "Материалы строительные". Метод определения теплопро водности" (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, включающий поддержание различных
„„SU„„1073664 A г . тоянных температур на противоположных поверхностях плоского образца с помощью термостатированных пластин, измерение разности температур термостатированных плартнн и плотности установившегося тейлового потока и расчет коэффициента теплопроводности по известной формуле, отличающийся тем, что, с целью сокращения длительности определения коэффициента теплопроводности, измерение плотности установившегося теплового потока при нестационарном температурном поле в образце ведут в плоскости образца, рассекающей на две равные части нормаль между поь:рхностями образца.
1073664
Изобретение oтíocH Tñя к физичес= ким и змерениям,- а именнО к теплОфиЗИЧЕСКИМ ИСПЫтаНИЯМ МаТЕРИаЛОВ И может быть использовано в лабораторных и заводских условиях.
Известен способ определения коэф— фициента теплопронодности материалов н стациОнарнОм теплОнОм ppжиме« за— ключающийся в поддержании постоянных различных температур на противоположных поверхностях плоского образца, (О измерении плотности установившегося теплового потока через образец и последующем расчете искомой величины Г13;
Недостатком этого способа являет" ся большая длительность установления стационарного теплового режима, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату »вляетc» GIIÎñÎá Опре-yI2 деления коэффициента теплопроводности материалов, закл(очающийся в поддержании различных постoя((ныx темпеРа(ГУР i!c(ПРОТИВОПОЛОЖНЫХ ПОВ СРХНОС тях плоского образ а с помо(цью термостатиронанных пластин, измерении разности температур термостатированных пластин и плотности установиншегОся теI.лового пQTQKB H расчете козф<рициента теплопронодносги по известной с!>Ормуле !. 2 3, Недсс aт(<ом изнестногс способа зпределени;-. козффиц;:.ента ic»»QI ровсд .-Iости i ."аTериалÎв является Осльшая длительно ".ь уста.,овлени» рабо -его тациоь а 0 Ei ?го оежима - 0 з а -Оу зияет пQ=-тор::;-. Проведен:(е =". ПО ОПРЕДЕЛЕ=1ИЮ КОЭЙфк:.«!!BHТ«(ТЕПЛО— ПРОЗОДНОCТ(:ЦP. :ь и 3сбр генv » — с:- ;;,B T«iaj HcP«Л0,:, -, К„-т!О.(аЮ(«(ЕМ««ПОдттЕ(>жа«НИ = разл= (ных посто»н(ых те>.:(ерагур i!B П«РОТИ:HO(?0«ЛС?>КНЫХ («С?«!ЕРХНОСТ«(Х (i IQC кого образца с помощью термостатиронанных с(ласти:-,. -;змзрение разности темпераг«-,: термосга.-ированных плас:— уCTBHCHHH((IP!OCII лов;?го iQ .;=-; и расчег коэффициента теплопрон.-.>дност((го извес..нсй формул(a, измере !Не плотности ус>танонившегося .:е —::лоного потока при нестацт«;онар -;с.,;. Температz«p Ho!.(поле н образ це ведут в;. Qci >между псве:?1<Иост»ми обpa3(B FIc(Ч«: ТЕ;<Р ГОР HCТН«3>(ЕНа Э 3 НИСИ мОсть oTHÎii!.=HE<я:=:!<ущеГÎ э(1ачения П IQTHQC" :.! . : = (Л 3i <> 0 i(O!. ОКа ус:тановин(. еi (!уся .:-(ач<- (-н!ю; oт вре" к i i.! !>а i.(. ка .-, измеренного на поверхности образца, контактирующей с одной из термостатированных пластин, кривая 2 — то >хе, для плотности теплоного потока, измеренного в плоскости образца, рассекающей на две ранные части нормаль между поверхностями образца. (Сривая 2 реализуется при любом соотношении начальной температуры образца и постоянных температур термостатированных пластин. Точка Т „ может смещаться ндоль оси влево или вправо в зависимости от соотношения укаэанных температур При этом влево точка Г может смест титься до точки (. только в одном случае — когда начальная температура образца равна среднему арифметическому значению температур термостатированных пластин. При всех других соотношениях начальной темперагуры образца и постоянных температур термостатированных пластин точка Г„ располагается значительно правее вдоль оси с, точ-, ки (Il p и м е р. Определение коэффициента теплопронодности перлитового песка. Перлитовый песок помещают в обойо(у, имею(цую ра= ìåðû 0,,25 ° 0,25 х х 0,05 мм и предсоавляю(цую собой короб<у с: деревянными стенками толщиной 0,(т05 м и с дном иэ полиэтиленовой пленки. Обойму с перлитонь:м песком, имеюшуIС !IачcL>II«ну(о температуру 20 Ср,по мещают между двумя термостатирован:IЬ1ми пл Вс тин ами, име(ощими пОстОянную температуру ЗО и 40"C соответственно, измеряют величину плотности теплового потока, проходящего через образец фиксируют ее установившееся значение и по изнестным формулам рассчиты нают коэффициент теплопроводности. Общее время измерения при регистрации плотности теплового потока на поверхности образца составило 80 мин, при регистрации плотности ге;(лоногo потока в плоскости образца, рассекающей на две равнь!е части нОрмаль между поверхностями
В процессе испытания определены установившиеся значения плотности теплового потока о,„ — 11,61 и 11»75 Вт/м соотвегственно.,Цля коэффициента теплопроводности перлитоного песка, определенного согласно указанным способам ((змерения установившегося значения плотно< ти теплового потока, получень! Значения 0,059 Вт/м : и 0,060 ВТ71(.!"., КQTQрые огличаютс:» между собой ме(Iee, чем на 2. -и хорошо -.Огласуюгся с литературными данными. 1073664 Ф (0,7}=Т t (),7) =Т которое имеет вид 25 30 (2 } Составитель В. Битюков Редактор Л.Алексеенко Техред }3.далекорей Корректор A.Çèìoêoñoâ Заказ 320/42 Тираж 823, Подписное ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, F,-35, Раушская наб,, д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 Теоретической основой изобретения является анализ решения одномер ного уравнения теплопроводности аг+ д аг Ж г с 0<хс1 „E)О dx Э о dx при краевых условиях t;(x,p) =т где t — температура; х — безразмерная координата, коэффициент теплопроводности; С вЂ” удельная теплоемкость; т — объемная. масса; да /Сх — коэффициент температуропроводности; d . — толщина образца; 1 - ь /d" число Фурье. Плотность теплового потока q(х, } определяется по формуле а (х,"} Л с (х,Г)= — — = — — Т вЂ” Т ) сР d х и+ (-2 .2 (-<} (тг- Ц+(т„-т,) е х р (и д од ) Величина плотности теплового поток становится постоянной(независимой от Т и х), когда сумма бесконечного ряда в выражении (2 } становится пренебрежимо малой величиной ° Анализ выражения (2) показывает, что в общем случае плотности тепловых потоков с . = (p, ), = (,y) на поверхностях образца (х = 0 и x = 1} становятся равными с точностью до 0,5В стационарному установившемуся потоку а при F 0,6 (т.е, при Fo 0,6 сумма. бесконечного ряда в выражении для (х, ) становится меньше 0,005). В то же время плотность теплового потока в плоскости образца х = 0,5 (т.е. в плоскости образца, рассекающей на две равные .части норМаль между поверхностями образца) становится равной с точностью 0,5Ъ величине и уже при Ъ F„ 0,15 что и обеспечивает сокращение длительности коэффициента теплопроводности при использовании предлагаемому способу. Более быстрое установление в плоскости х = 0,5 плотности теплового потока обусловлено тем, что первый член бесконечной суммы (n = t) в формуле (2 ) равен нулю при х = 0,5, в то время как при x = --0 или х = 1 первый член суммы отличен от нуля. Таким образом, использование предлагемого изобретения позволит сократить общую продолжительность определения коэффициента теплопроводности более чем в 4 раза, что значительно облегчает проведение повтор, ных измерений.
