Способ измерения теплофизических характеристик капиллярно-пористых и дисперсных материалов Советский патент 1980 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к измерител ной технике и предназначего для нахо дения оптимальных и рациональных параметров тепло- и массопереноса в подземных сооружениях, стенах зданий почве, в суигильных и других термичес ких процессах. Известен способ измерения теплофизических характеристик материалов в естественных условиях путем прижима индикаторов к исследуемому телу, выдержке их при контроле темпера туры, измерения и расчета полученных величин Л . Известный способ характеризуется ограниченностью в возможности определения желаемого количества характеристик в одном устройстве, невозможностью определения коэффициентов тепло- и массопереноса при различных г аничных условиях в одном устройстве. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является способ определения теплофизическнх характеристик капиллярно-пористых и дисперс ных материалов путем прижима измерительного блока к поверхности исследу емого тела с следующими одна за другой операциями настройки измерительного блока до температуры, равной температуре исследуемого тела, при контроле температуры и ее градиента, нагревания измерительного и исследуемого тела в месте их контакта известным тепловым потоком, измерения, сравнения и расчета искомых величин 2 |, известный способ характеризуется ограниче«ностью в возможности определения желаемого количества характеристик в одном устройстве, не дает возможности установить достаточно полно механизм тепло- и массопереноса в исследуемом теле. Целью изобретения является повышение быстродействия при определении теплофизических характеристик исследуемых материалов одним прибором. Цель достигается тем, что измерение теплофизических характеристик капиллярно-пористых и дисперсных материалов производят путем прижима эталонного измерительного блока к исследуемому материалу, затем одновременно с определением температурного равновесного состояния измеряются потоки тепла через эталонный измерительный блок, по которым определяют влажностное равновесное состояние, после чего перед нагревом по характеристике

- и ft. tf

HsTS,

1 %b

L A.OonSt C},

и зависимости

,CJ) -0,02 05V/0,0012.t,0,6n

киЕ етиккпроцесса тепло- и массообме а для эталонного измерительного блфка поверяют и рассчитывают теплофи: ические характеристики исследуемофсз материала при заданных условиях одйозначности.

: Ка фигЛ изображена номограмма тейлофизических характеристик измерительного блока; на фиг,2 - схема одйого из возможных устройств.

:Способ измерения теплофизических ка актеристик капиллярно-пористых и дифперсных материалов осуществляетс следующим образом. Измерительный блок 1 прижимается, например, по оси ординат к исследуемому телу (на фиг. не показан}, между блоком и исследуег-«лу1 телом осуществляется тепловой контакт четвертого рода и происходит тепломассообмен, что фиксируется датчиками 2,3 и 4 электрофизчерких величин (). Эти измерения позволяют определить момент , измерительный блок будет настроен до температуры и потенциала массопераноса, равных температуре и потенциалу массопереноса исследуемого тела. При этом градиенты температур и влажности в измерительном блоке будут равны нулю, что определя 5тся на вторичном приборе (на фиг. не показан) по нулевому показанию датчиков 2 и постоянному значений отношения показаний датчиков 3 и 4 теплового потока, включенных по мостовой схеме.

Следующей операцией после настроки измерительного блока является поверка его теплофизических характеристик , которая осуществляется по известным характеристикам и зависимости кинетики процесса тепло- и массообмена для измерительного блоК5: .

При этом поверяют эквивалентный коэффициент теплопроводности измерительного блока по формуле:

%№

lj™.ib

(1)

X la. J Lconst tj

де IR,

суммарное постоянное термическое сопротивнение измерительного блока; высота измерительного блока;

Si

отношение. показаний датЦчиков 3 и 4 теплового

потока.

Затем по заранее установленным, номографированным по з ьхарактеристикам кинетики процесса тепломассообмена для измерительного блока и уравнению регрессии

, г o ObOSW, 0,00iabt 0,5i2 42 )

окончательно поверяют термовлажностное состояние измерительного блока,

причем температуру измерительного блока t определяют по показаниям датчиков 2 .

Коэффициент тепловой активности ЧЛС Р исследуемого тела опреде-г

ляют из системы дифференциальных уравнений при заданных условиях однозначности

,,х«)

д

Sia OfcLj . )

-У- ,п V4D

at 9Х (70,

ПО формуле;

)-t,;/--n

-erf

2,t

02 01

Из систе№л (3) при тех же условиях однозначности рассчитывают критерий - теплоусвоения К и влажность исследу-,

емого тела wn

о,огз05,ч- OiOoia-b-t, 0,5iu

:5)

а,

где t,(x, ) - текущая температура

измерительного блока, замеряемая датчиком 2;

-начальная температура

Э1 измерительного блока, замеряемая датчиком 2;

-начальная температура

-02 исследуемого тела, замеряемая датчиком 5;

-влажность измеритель 1ного блока;

WP - влажность исследуемого

тела;

а;Ь,с - коэффициенты регрессии.

Кроме того, рассчитывают потенцил массопереноса по формуле:

(6)

ХМч

9

С

- известная удельная

W,. массоемкость измерительного блока и рассчитывают удельную массоемкост исследуемого тела С, Затем следует нагрев измерительного блока и исследуемого тела нагревателем 6 (фиг,2), после этого измерение тепловых потоков датчикам 7 и 8 (фиг.2), сравнение и расчет искомых величин по известной методи ке прототипа. При реализации предлагаемого спо соба можно в течение 1-2 часов опре делить необходимые при расчете комфортных условий в подземных сооружениях тепло- и массообменные свойства исследуемого тела, обеспечить непрерывность получения информации о ходе изменения температуры и влажности в исследуемом теле, повысить избирательность при определении комплексных дифференциальных и интеграл ных теплофизических характеристик (ТФХ) в 5 раз и сократить время определения ТФХ. Формула изобретения Способ измерения теплофизических характеристик капиллярно-пористых и дисперсных материалов, заключающийся в том, что к исследуемому материешу прижимают зталонный измерительный блок, затем определяют их температур ное равновесное состояние путем измерения температуры и ое изменения в эталонном измерительном блоке, после чего нагревают исследуемый материал и эталонный измерительный блок с последующим измерением, сравнением с эталонным и расчетом теплоfTTc /ifw,,)

Л,--/,,l.Л;гif физических характеристик исследуемого материала, отличающийс я тем что, с целью повышения быстродействия измерения, одновременно с определением температурного равновесного состояния измеряют потоки тепла через эталонный измерительный блок, по которым определяют влажностное равновесное состояние, после чего перед нагревом по характеристике ,i акь 1Й, и зависимости А C..j Ь,, ,0012йЪ, 0,512 рассч.итывают теплофизические характеристики исследуемого материала, где эквивалентный коэффициент теплопроводности; суммарное постоянное термическое сопротивление измерительного блока; отношение показаний датчиков теплового потока; высота измерительного блока; коэффициент тепловой активности;влажность измерительного блока; температура измерительного блока. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе .- 1. Вопросы проветривания шахт онецкого бассейна. Сб. научных труов 44, 1969, с.240-247. 2. Тепло- и массоперенос, том.1, 1962, с.61-64 (прототип).

f