Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 133
Текст из файла (страница 133)
Соотношение (9.52) позволяет найти ЬТг, Для этого ЬТяян определяют в нескольких опытах при различных значениях давления р, поддерживая тепловыделение на проволоке постоянным. Графическая зависимость ЬТн, =7(1(р), экстраполированная в область р-нса, дает искомое зиачение ЬТг !56], которое подставляют в формулу (9.50) для подсчета теплопроаодности по методу нагретой проволоки. гИодифггцироэаииьгй метод нагретой проволоки (60].
Применяется для исследований теплопроводностн газов при высоких температурах и небольших давлениях. Суть этого метода состоит в следуюшем Каждому значению теплового потока, выделяемого измерительной проволокой при прохождении по ней электрического тока, соответствует определенное значение температуры измерительной проволоки Т.р. В предположении, что температура внутренней стенки Т„ рабочей трубки остается постоянной, Схема термоэлектрического метода. Рис.
9.36. Л,  — саян тняз у; т нага сязсз; проводника тиПа 1 с празадннкам Т вЂ” геннерзгуры горячего н халап-  — отрезок нраналакн, нз котором з сазе генлатз палнасгью рзссеннзется. нмделяемая )п (дя!йг) %, (Тпр) 2п!пр (Т) йТнр где Цх — тепловой поток, теряемый рабочей проволокой, эа вычетом лучистого теплового потока. В опытах поддерживать Т„ строго постоянной ие удастся, тэк как контролируется температура наружной поверхности трубки. В этом случае выражение для д несколько усложняется (61]. Модифицнроваяный метод может быть использован для исследований при темпе.
ратурах 400 — 3000 К (61, 62] Погрешность результатов достигает 5 †!О /з. Метод, основанный иа термоэлектрических эффектах (63]. Является разновидностью метода нагретой проволоки. Электрическая цепь составлена из отрезков разнородных проводников 7 н 2 (рис.
9.36). Проходящий по проводникам электрический ток в местах соединения А, В разнородных материалов вызовет либо выделение, либо поглощение теплоты за счет эффекта Пельтье. В результате вдоль проводников установится распределение температуры, подобное изображенному на рис. 9.36. Если окружаюшая термоэлектрическую цепь среда неподвижна и термическое сопро.
тивление однородного участка 1 цепи АВ в осевом направлении значительно превосходят сопротивление среды в радиальном направлении, то представляется возможным аналитически связать разность температур спаса А и В Тд — Тн, а следовательно, и пропорциональную ей терно-ЭДС ЛЕ с теплопроводностью среды: 2ПТ х —, (9. 54) где П вЂ” коэффициент Пельтье для проводников Е 2; 7 — ток, протекающий в цепи; ль )гя, Ег, Ез — теплопроводность и сечение соответственно проводников 7 и 2; )с в исследуемая теплопроводность среды. Множитель, стоящий перед л-е ', включает много физических величин, которые не всегда известны с необходимой точностью.
Поэтому метод следует использовать как относительный. Учитывая, что бТ цЕ, формулу для вычисления коэффициента теплопроводности представляют в виде ЛЕ(7 = А (Т) )с о'з. (9.55) Функцию А(Т) определяют по известной теплопроводности образцового вешества для нескольких значений температур. Непосредственное измерение цЕ осуществляют по мостовой схеме (73].
Метод нагретой проволоки с цельномэталлической ячейкой (74]. Применяется для исследования теплопроводиости агрессивных паров прн высоких температурах, При исследования с помощью этого метода не требуется электрическая изоляция проволоки от стенок трубы. Схема метода показана на рис. 9.37. Используют два источника напряжения Ег и Ея, подобранные так, что потенциал точек А и В относительно точки 0 одинацов. Тогда по участку рабочей трубки АСВ ток не течет, ток в рабочей проволоке ! равен току в цепи источника 456 Экспериментальное определение теплофизичеснил свойств Равд.
9 Рис 9.37. Принципиальная схема метода нагретой проволоки с цельнаметаллической измерительной ячейкой. Еа Е, — злеитричасииа батареи; Я а Яа — абрззцавна аапративлаиии: 1 — рзбачзи празалавз; 2 — гальвзиаматр. Еь а ток в наружной трубке равен току в пепи источника Ез. Разделение токов контролируют гальванометром 2, Нулевое показание гальванометра означает полное разделение токов. Измерительную ячейку заполняют парами исследуемых веществ. В остальном этот метод не отличается от обычного метода нагретой проволоки. Погрешность опыта не превосходит 5Ъ.
Э.б.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ Вязкость — внутреннее трение †свойство газов и жидкостей, характеризующее сопротивление их течению под действием внешних сил. Количественной характеристикой вязкости [65] является коэффициен> дниамичесхой вязкости. В практике экспериментального исследования коэффициента вязкости применяют ряд хорошо разработанных методов, наиболее распространенные из хоторых описаны ниже, Метод капилляра [66]. Применяется для жидкостей и газов при температурах до 2000 К. Метод осионан на уравнении Гагена — Пуаэепля для стационарного ламинарного течения газов и жидкостей а капилляре бесконечной длины.
В соответствии с этим уравнением коэффициент динамической вязкости Р = з, (9.56) 8оЕ где р> — рз — перепад давления иа концах капилляра; г — радиус капилляра; э — объем газа или жидкости, протекающей через капилляр за время т; Š— длина капиллвра. В реальном случае необходимо вносить ряд поправок: на сжимаемость исследуемой среды, на «скольжение» на стенке канала при протекании газа при низком давлении, на перестройку потока на входе и выходе из капилляра, на отличие формы поперечного сечения капилляра от круговой и искривление капилляра (спиральный капилляр).
'Геометрические размеры хапилляра могут зависеть от давления и температуры, что также требует внесения поправки. С учетом основных поправок расчетная форм)та метода имеет аид [67]: 4 2 2 >тг1 т Р! Р2 Р = — ()+ а)— 8Еох 2Р1 — (т + !п †> 1. (9 57) 8пйя >, р 1 где ог — объем газа, измеренный при давлении рб а, т — эмпирические константы; р — плотность газа при давлении р>. Множитель !+а учитывает поправку на скольжение, второе слагаемое в формуле учитывает поправху на перестройку потоха на входе и выходе.
Поправка на сжимаемость среды заложена а первом слагаемом в виде множителя (р> — Р2)7(2Р1). Пример исследования вязкости ряда газов при высоких температурах и атмосферном давлении можно найти в [66]. На рис, 9.38 приведена схема определения вязкости, в которой расход газа через капилляр 1, помещенный а печь 2, создается перетохом ртути из верхнего сосуда 3 в нижний 4. Время отмечается в моменты прохождения ртутью меток т, и тз. За это время через капилляр протекает точно известный объем газа, Левая часть схемы на рис.
9.38 служит для манипуляций по заполнению вискозиметра исследуемым газом и по созданию начальной разности уровней в сосудах 3 и 4. Большой набор аисхозиметроа различных типов описан в [65, 66]. Некоторые иэ них предназначены для работы при давлеяиях до !00 МПа. На рис. 9.39 изображена схема установки для исследований при высоких давлениях [67]. Исследуемый газ через вентиль 1, подо. трезвясь в змеевике 7 при открытом вентиле 2, заполняет через штуцеры 2 вискозиметр, помещенный в корпус б.
Во время опыта вентиль 2 закрыт н газ вентилем 3 дросселируется до атмосферного давления. Количество протекающего через капилляр 8 газа измеряют по времени наполнения ем. кости 4, объем которой известен. Перепад давления на капилляре определяют устройством б по сопротивлению проволоки, находящейся в трубке, в которую во время опыта поднимается до некоторого уровня ртуть. Метод с использованием «кольцевых аесоэ» [67]. Представляет собой разновидность капиллярного метода.
На этом внско- Методы неученая транспортных свойств веществ Рис. 9.38. Схема капилляриого метода измерения теплопроводностн. М вЂ” маааметр; Π— вспомогательная емкасть. знметре выполнялись исследования при тем. пературах 390 — 656 К при давлениях 2,5— 27 МПа. С дальнейшим развитием метода можно познакомиться в [68). Вискозиметр представляет собой замкнутую конструкцию, образуюшую кольцевые Рнс. 9.39. Схема установки для определения вязкости газов при высоких давлениях.
Рис. 9.40. Схема кольцевых весов для из- мерения вязкости весы (рис. 9,40). Трубка ! может поворачиваться на прнзменной опоре 2 относительно точки О. Капилляр Я делит трубку на две полости. Под лействием груза г3, весы выводятся из равновесна и приходят в равномерное вращательное движение, прн этом за счет разности уранией ртути в нижней кольцевой части возникает перепад давлений А.
Под действием этого перепала газ нз правой части будет через капвлляр пере. текать в левую. Объем протекшего газа оп. ределяют по временч поворота весов на некоторый угол, поперечному сечению кольцевой трубки н 'ее радиусу. Более совершенная конструкция кольпевых весов, в которой капилляр располо- Равд.,9 Эксперимента,»зное определение тгллофизичгсних свойств 458 — а+ 2 — (Ь вЂ” сх); Н жен вдоль оси вращения, описана в [69]. Оригинальный метод исследования вязкости газов предложен и развит в [70].
В качестве капилляра используется пористая среда (стекло, керамика), через нее протекает газ, вязкость которого определяется. В опытах достигнута температура 2000 К, Методы крутил»ныл колебаний Применяются для' исследования вязкости жидкостей в широком интервале температур (до 2000 К). В соответствии с методом во время эксперимента измеряют логарифмический декремент затухания и период крутильных колебаний либо твердого тела, погруженного в жидкость, либо ампулы, заполненной исследуемой жидкостью. Для агрессивных жидкостей предпоч~ительно использовать варианты метода крутильных колебаний сферических нли цилиндрических сосудов, заполненных исследуемой жидкостью [71, 72) . Детальное представление о методе можно получить иэ работы [73), в которой была исследована вязкость всех щелочных металлов при температурах до 1250 К.
Схема установки изобран»ена на рис. 9.41. ((и- Рис. 9.4!. Схема метода крутильных коде- баний для измерения вязкости. линдрическая ампула В с исследуемой ткндкостью подвешена на проволоке 7 внутри печи 4, Стержень 5, помешенный внутрь холодильника 2, жестко соединяет ампулу с зеркальцем б.
Амплитуду и период колебаний измеряют по отклонению луча света, от. раженного от зеркала через смотровое окно 1. Устройство В позволяет придать ампуле необходимые крутильные колебания, Логарифмич»»ский декремент вычисляют по формуле 1 6 = — 1п (А»1А») (9 58) я где л — число колебаний; Ан А — амплитуды соответс~венно первого и я-го кодебаний.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
