Способ определения коэффициента, паропроницаемости дисперсных сред Советский патент 1992 года по МПК G01N25/56 

Изобретение относится к теплофизике и предназначено для определения паропроницаемости парогрунтов. строительных материалов и других дисперсных сред.

Известен способ определения коэффициента паропроницаемости дисперсных сред, включающий размещение нагревателя и термодатчика в исследуемом материале на известном расстоянии, воздействие теплового поля нагревателя на материал и определение температуры среды в точке размещения термодатчика.

Данный способ основан на использовании нагревателя и термодатчика, расположенного в исследуемой точке среды. При этом-определяют коэффициенты эффективной температуропроводности для двух температур испытуемого образца, что требует двухкратного термостатирования и удлиняет продолжительность эксперимента. На ос- нове эффективных коэффициентов температуропроводности по известному соотношению находят коэффициенты температуропроводности, обусловленные

паропереносом с учетом фазовых превращений влаги в поровом пространстве образца, и коэффициент паропроницаемости. В этом случае точность определения коэффициента паропроницаемости недостаточна, так как находят его среднее значение для некоторого интервала температур. Кроме того, приходится учитывать долю тепла, расходуемого на процессы испарения и конденсации влаги. При этом коэффициент паропроницаемости рассчитывают косвенным путем.

Целью изобретения является повышение точности определения коэффициента паропроницаемости дисперсных сред.

Цель достигается тем, что в способе определения коэффициента паропроницаемости дисперсных сред, включающем размещение нагревателя и термодатчика в исследуемом материале на известном расстоянии, воздействие теплового поля нагревателя на материал и определение температуры среды в точке размещении термодатчика, дополнительно используют

(Л

С

vi

х4 О 00 XI СО

реле времени, соединенное с нагревателем, и второй термодатчик, закрепленный на поверхности нагревателя, измерения температуры с помощью термодатчиков проводят в импульсном режиме работы нагревателя, при этом дополнительно контролируют время нагревания и температуру нагревателя, определяют зависимости температуры от времени в точке размещения каждого термодатчика и по ним определяют коэффициент паропроницаемоЬтй дисперсных сред по следующей формуле

// ,

где а - корень дифференциального уравнения теплопередачи, который рассчитывают на основе измеренных температур нагревателя и исследуемой точки среды;

Сп - удельная теплоемкость водяного пара при постоянном давлении;

уп плотность насыщенного водяного пара или абсолютная влажность почвенного воздуха.

Способ осуществляется следующим образом. Тепловое поле, создаваемое нагревателем, воздействует на исследуемый материал. При этом изменяется температура на границе нагреватель-среда и в исследуемой точке среды, которая фиксируется термодатчиками, и определяется ее зависимость от времени. Полученные с помощью термодатчиков термограммы поверхности нагревателя {границы раздела сред) и исследуемой точки интерполируются ломаной линией с заданной и достаточной степенью точности. Интерполированная термограмма поверхности нагревателя и значение температуры исследуемой точки в некоторый момент времени вводятся в качестве исходных данных для вычисления коэффициента паропроницаемости с помощью заранее составленной программы в ЭВМ.

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит связанные с измеряемым объектом 1, подключенные через контакт 2 пускового реле 3. последовательно соединенного с реле времени 4, питающегося от источника тока 5 через замыкающий контакт 6, к источнику 7 питания, нагреватель 8 и датчик температуры 9, включенный в одно из плеч измерительного моста 10, выход которого через усилитель 11 связан с входом электронного потенциометра 12. Устройство также содержит дополнительный датчик температуры 13, наклеенный на поверхность нагревателя 8, подключенный к входу дополнительного электронного потенциометра 14.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании контакта б включаются реле времени 4 и пусковое реле 3. Пусковое

реле 3 замыкает контакт 2, и по нагревателю 8 проходит ток. Показания датчика 9 и дополнительного датчика 13 температур возрастают. Затем сигнал с датчика 9, включенного в одно из плеч измерительного

моста 10, поступает через усилитель 11 на вход электронного потенциометра 12. В то же время более значительный сигнал с датчика 13 температуры поступает на вход дополнительного электронного потенциометра 14. По истечении некоторого времени реле времени 4 через пусковое реле 3 размыкает контакт 2 и нагреватель 8 отключается. Электронные потенциометры 12 и 14 записывают термограммы датчиков 9 и 13.

После достижения максимумов температуры, характерных для импульсных методов, устройство отключается. Полученные тер- мограммы используются для определения паропроницаемости.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента паропроницаемости дисперсных сред, включающий размещение нагревателя и термодатчика в исследуемом материале на

известном расстоянии, воздействие теплового поля нагревателя на материал и определение температуры среды в точке размещения термодатчика, отличающийся тем, что, с целью повышения

точности определения дополнительно используют реле времени, соединенное с нагревателем, и второй термодатчик, закрепленный на поверхности нагревателя, измерения температуры с помощью термодатчиков проводят в импульсном режиме работы нагревателя, при этом дополнительно контролируют время нагревания и температуру нагревателя, определяют зависимости температуры от времени в точке

размещения каждого термодатчика и по ним определяют коэффициент паропроницаемости дисперсных сред по следующей формуле:

/ уп.

где а - корень дифференциального уравнения теплопередачи, который рассчитывают на основе измеренных температур нагревателя и исследуемой точки среды; Сп - удельная теплоемкость водяного

пара при постоянном давлении;

уп - плотность насыщенного водяного пара или абсолютная влажность почвенного воздуха.

Использование: теплофизические измерения, определение паропроницаемости почеогрунтов. Сущность изобретения: в дисперсную среду вводят нагреватель и два термодатчика, один из которых расположен на нагревателе. Измеряют температуру среды и нагревателя одновременно, причем па- ропроницаемость /г находят по формуле ц . где а -корень дифференциального уравнения теплопередачи для системы нагреватель-среда; Сп - удельная теплоемкость пара при постоянном давлении; уп - плотность насыщенных водяных паров. 1 ил.