SU448375A1 - Способ определени теплового потока - Google Patents

Description

найти величиву теплового импульса MaKCMManbHiB температ ру в фиксиро ванной точке образца и врем  поотуплени  этого максимума. Имеетс  разновидность этого метода дл  сферического образца, однако массовое изготовление сферическ1тх образцов достаточно о ЛОЖЕЮ , что сужает область применени  метода. Дл  массовых испытаний наиболее приемлемым  вл етс  плоский образец, например такой, который используетс  в способе определени  удельной теплоемкости методом мгновенного теплового импульса. Од нако определение одной теплоемкост совершенно недостаточно, Известен также способ, когда в одном эксперименте определ ют сразу две (т,е. практически все) теплофизические характеристики, учитыва  существующую между ними зависимость Л аСо) (1), причем данные изг юр ютс  в следующих единицах: л - ккал-м час. град; а Су кка71/м . град. Пор док эксперимента следующий . В середину образца, имеющего форад брса сечением 0,2 х 0,2 м и д/шиои 0,4 м, закладывают полый латунный .диск. Диск имеет трубки Я.ЛЯ залива в него йсн.дкости и установки термометра, которым измер ют его температуру. На некотором рассто нии от плоскости .диска против его центра в образце устанавливают термометр или термопару. Образец термос та тиру ют вместе с .диском, по сле чего в начальный момент эксперимента в .диск заливают опре.деленное количество рабочей жи.дкости (воды) , температура которой отличаетс  от температуры образца, В результате в образце по обе сторон от диска симметрично создаютс  теп ловые волны, имитиругадае волну мгновенного теплового импульса, ; при которой температура в любой . точке образца повышаетс , достигает максимума, затем снижаетс  (д   случа  охлавдени  изменение бу.дет обратным, т.е. будет происхо.дить понижение температуры, а затем повышение ее). Рабочую жидкость через некото рое врем  выпускают из .диска, пред варительно измерив ее конечн.ую емпературу, что дает возможность о ее теплоемкости определить иненсивнооть , QQ г.део,- интенсивность импудЬса, ккал/м ; Q - моодюсть источника; F - площадь теплообмена, В эксперименте измер ют также врем  Гм , в течение которого в точке образца .достигаетс  максимальна  Тили миниматшна ) темпеВатура , и величину после.цней tw. о этим .данным вычисл ют вначале температуропроводность образца: где x - рассто ние точки замера от пиоокости .диска, м; ТА/ - врем  .доотикени  максимума , час, а затем объемную теплоемкость по формуле о5 f+„ (tg-t) FX I Xitfi ) где fi - половина количества тепла, отданного рабочей жи.дкостью за вре« м  действи  импульса, ккал, a 7«{t;-t2)J. ж - теплоемкость рабочей жи.дкости , ккал/м ;о сГ - объем рабочей жидкости, м 1,2, --начальна  и конечна  температура рабочей жидкости, С; F - расчетна  площа.дь образца (диска), - - начальна  температура образца и максимальна  температура его на рассто нии м от .диска, С. Теплопрово.цность опре.дел етс  расчетом по формуле (I), О.дпако при использовании этого известного способа примен ютс  громоздкие образцы, точное измерение импульса затруднено, так как надежно измерить среднюю температу ру ограниченного объема жидкости при интенсивном теплообмене практически невозможно, а теплоемкость жидкости измен етс  с изменением температура. Кроме того, расчетное опредеиение теплопрово.дности дает значительную погрешность, которую трудно оценить и проконтролировать; термостатирование громоздкого образца требует много времени. Цель изобретени  - повышение

точности, ускорение процесса измерени  теплофизических характерисTiJK и обеспечение возможности экспериментального определени  теплопроводности .

Цель достигаетс  тем, что плоский тепловой создают отмереннЕш количеством кип щей жи.дкости с температурой кипени  ниже температуры образца и измер ют врем  ее выкипани .

В качестве рабочей жи.цкости примен ют жидкий азот.

С целью предотвращени  искажающего измерени  паразитного подтока тепла с боковых поверхностей образца после В жипани  жи.дкости. их В1)еменно теплоизолируют.

Дл  предотвращени  утечки рабочей щцкости при ее подаче на рабочую поверхность примен ют ограждающую непроницаемую дл  жи.дкости оболочку образца, которую выполн ют из тонкого малотеплопроводного материала,

Теплофизические характеристики тел определ ют сле.дуюЩ1Ш образом.

На горизонтальную поверхность предЕзрительно термостатированного образца подают отмеренное количество рабочей жидаости, кип щей при атмосферном давлении с температурой кипени  ниже, чем температура образца; измер ют площадь этой поверхности , врем  выкипани  жи.дкости , ареш с момента по.дачи жи.дкооти на образец до момента, когда в точке на рассто нии от поверхности образца температурадостигнет своего минимального значени , минимальную температуру в указанной точке.

По полученнш д данным рассчитыаают тв1, пературопроводность по формуле (I). объемную теплоеглкость по форму7ie (3) и теплопроводность по формуле

,. & /утаа Гш ,.,.

-2RVt) 2F(fo-t«)Vr

то TK -врем  ныкипани  рабочей жидаости, час;

F - площадь рабочей поверхности образца, на котошй выкипает рабоча  жидкость,

Сж - температура рабочей жидкости , о.

Формула (4) получена из общеи иеопюго выражени  дл  интеграjiF;Horo твплопритока к поверхности

порограниченного тела о посто нной начальной температурой при ; граничном условии первого рода.

Фактическа  максимальна  относительна  погрешность эксперимента определ етс  из услови  (I), например, по выражению

р - Л-аСо аСо

CjnoKc э - у,

Пример . Устройство дл  определени  теплофизических свойств твердых тел по предлагаемому способу должно содерзаать термостатирующую камеру (дл  выдерживани  образцов), автоматический электронный потенциометр дл  фиксировани  изменени  температуры в точке образца , секундомер дл  отсчета времени вы1шпани , сосуд Дьюара дл 

0 хранени  рабочей жи.дкости и мерный сосуд дл  подачи рабочей жидкости на поверхность образца.

В исследуемом образце на рассто нии X 15-20 от торцовой

5 рабочей поверхности образца известной площади сверл т канал до оси образца диаметром около I мм, куда вставл ют термопару. Канал заделывают более теплопроводным, чем об0 разец, материалом. Образец по образующей склеивают лентой .диаграммной бумаги, выступающей над рабочей поёерхноотью на 30-40 мм. Образец вы:держанный в камере при за35 данной температуре, по.дключают к потенциометру, отметив начальную температуру образца, как можно быстрее (1-3 сек) на рабочую поверхность последнего подают отмеренное

40 количество рабочей жи.дкости, одновременно включают секундомер и диаграммную ленту потенциометра. Кипение рабочей жи.дкости на поверхности образца  вл етс  пузырьковым и происхо.дит при коэффициенте теплоот .дачи 10 - 10 ккал/м час rpa.i. При этих .услови х температура поверхности практически равна температуре рабочей жи.дкости. Визуально

50 отмечают момент выкипани  жидкости на поверхности образца, выключают секундомер, фиксиру  врем  выкипани  жи.дкости Т(; на потенциометре

55

записываетс  изменение температура в точке образца на рассто нии

X , пока не будет отмечен минимум температуры.

По записи отмечают врем  L-M достижени  минимума температуры t в точке X .

По полученным трем экопе.римвнi тальным параметрам Гм м л

448375

известной теплоте испарени  рабочей жидкости W , ккадлкг, и ее объемному весу jr , кг/м, площади рабочей поверхности образца F, м, температуре кипени  рабочей жи.дкооти tyK «начальной температуре об-; разца to ВЫЧИ07ИЮТ величины аг,Со, Д по формулам (I), (3), (4),

а затем оцен твают погрешность эксперимента по соотношению (5.

8

ЖОБРЕТЕШ Сйособ опрёделёшй теплового потока, ПО.ДВОДИМОГО к предварительно термостатированному образцу при теплофизических измерени х, о т л и ч а ю щ и и о   тем, что, с целью упрощени  процесса измерени , определенное количество жидкости с температурой кипени  ниже температура образца подают на поверхность образца и измер ют вреШ1 выкипани  жидкости.