Способ определения коэффициента теплопроводности материалов Советский патент 1988 года по МПК G01N25/18 

QD

Изобретение относится к области из|мерения теплофизических характе-t материалов 9 в частности к способу определения коэсИициента тб|плопроводности строительных материалов, и может быть использовано в оЕ ласти теплофизических исследова- шзй.

Целью изобретения является ускоре нйе процесса определения теплопроводности и получение зависимости теплопроводности от температуры за один олыт при сохранении точности опреде- л ения.

I Способ осуществляется следующим о бразом

i На два или более образцов толщи- йой 5 ь 0,05 м наносят тонкий слой материала .с,известной степенью черно ты , например любая масляная краск Степень черноты материалов в- пределах температур, допускаемых в строительстве, практически не изменяется н принимается постоянной„

Образцы устанавливают параллельно цруг другу с воздушными прослойками

толщиной (--- - -т-) OH , используемыми в качестве эталонного материа- ла, причем первьй и последний образцы плотно прилагают к нагревателю и холодильнику Установка образцов параллельно друг другу объярняется соблюдением условия неразрывности теплового потока q const. Величина

. / 1 1 N S i воздушной прослойки (,--- 7 J и

, определена необходимостью создания температурного перепада, равного 8-10 К и исключением конвекционного теплообмена в воздушной прослойке Необходимость гаютного прижатия первого и последнего образцов соответственно к нагревателю и холодильнику обусловлена исключением контактной разности температур (поверхность теплового источника - поверхность образца),

Включая нагреватель и холодильник создают температурное поле- Измере НИН, необходимые для определения коэффициента- теплопроводности, проводят в установившемся тепловом режиме

Удельньй тепловой поток, проходящий через систему, определяется в любой i-й прослойке как сумма тепловых потоков, переносимых кондуктив ,.

- ю 15

,

- 20 а 25

о

ЗО ,-. ть

к, е

35

ной qj и лучистой qj составляющих теплопереноса.

Получение температурной зависимости коэффициента теплопроводности обусловлено тем, что в стационарном тепловом режиме в системе плоских образцов устанавливается температурное поле от температуры нагревателя до температуры холодильника.

Таким образом, средняя температу ра, при которой определяется коэффициент теплопроводности исследуемого материала, для каждого последующего образца от нагревателя ниже предыду-. щего. Это обстоятельство дает возможность получить температурную зависимость на предлагаемой установке за один опыт.

Исследуемые образцы, например три, с толщиной 0,05 м, длиной и шириной 0,25 м и предварительно окрашенные масляной краской со степенью черноты 0,81 из керамзитобетона с у 800 кг/м помещают между нагревателем и холодильником, при этом первый и третий образцы плотно приложены соответственно к нагревателю и холодильнику. Между ними на расстоянии 0,01 м от них расположен второй образец. Затем при помощи подбора температур нагревателя и холодильника создают температурное поле таким образом, чтобы перепад температуры в прослойках был не более 10 Ко Температура нагревателя, т,е„ горячей стороны первого образца, устанавливается равной 323 К.

Распределение температур на исследуемых образцах следующее; Tj ,Тг 313,6, if 386,6, Т

3

278,97 Ко Пе45

50

,130531, Г, iui-, J.

репад температур в первой воздушной прослойке равен &Тц 7 К, во второй Mg 7,9 К, а перепады температур на образцах соответственно равны: ьт и 9,4, М 9,69, С.Т ,03 К. Средняя температура в первой прослойке равна Т..п 310,1 К, а теплопроводность воздуха в ней 0,0269

ветственно Т

Вт/м К, во второй соотср.а.п

292,95 К, К

6

55

0,0258 Вт/м К.

Полньй удельный тепловой поток, например, в первой воздушной прос- лрйке равен

q

т;

5ln

.(. 100 J

Tt

бпо Сс

Дг/

100

51,56 Вт/м

Коэффициент теплопроводности первого образца при средней температуре Тер 318,3 К равен

Ч q--J-lT-- 0.274 Вт/м К, АI 4

второго образца при средней температуре Т 283 К

и Ч -т7 т7 266 Вт/м К, , i , I. 2

третьего образца при средней температуре Т(.р 283,88 К

К1

А. л и ч Т - т

0,297 Вт/м К.

Полный удельный тепловой поток во орой воздушной прослойке равен

,

6„„.с.

т

Лб л , -, Оеп

сл1-Л

100 М

-ор -о

Г(з1-).

100 .

57,56 Вт/м

14290054.

Проводились исследования образцов из разных материалов, что дает возможность определить теплопроводность

с двух материалов при соответствуищих температурах. В случае исследования образцов из одного материала имеется возможность определить за один опыт теплопроводность материала при разJO ных температурах, т.е. температурную зависимость теплопроводности.

Прослойку между образцами можно вакуумироватьо Тепловой поток в этом случае определяют как чисто лучистый, по которому определяют искомую теплопроводность

Способ позволяет получить зависимость теплопроводности от температуры за один опыт нескольких образцов с достаточной точностью, что ускоряет процесс определения коэффициента теплопроводности материалов.