Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 2 (3-е изд., 1987) (1152096), страница 159
Текст из файла (страница 159)
В этом случае О равно показанию тепломера, умноженному на его градуированный коэффициент Температуру нснытаний вычиспнют нак среднее арифметическое значение температур верхней и нижней поверхностей образца. Прн необходимости получения более высокой точности измерения й используют стационарный абсолютный метод двух образцов. Нагреватель помещают мегкду двумя образцами испытуемого материала, одинаковыми по свойствам и размерам. Коэффициент теплопроводности сз Ои Х= (г)4>/8> + бгз/82) ~Р где бг и 8,— толщины образцов. 01> и б(еперепады температур по толщине образцов; Ю вЂ” тепловой готок от нагревателя„ Ок — потери тепла в окружающую среду через торцевую изоляцню. Последние определяются по падению температуры в слое тепловой изоляции с помощью соответствугощей термопары. Относительный стационарный метод определения коэффициента теплопроводности тзкхсе находит широкое применение.
Особенно удобен он в тех случаях, когда приблизительно известно значение измеряемой теплопроводности. Принципиальная схема установки для измерения 7 относительным методом дава на рис. 29.109. Измеряемый образец 4 располагается между эталонньгми образцами 3 и 3, теплопроводность ноторых близка к измеряемому; часто в качестве эталона нсгользуют полиметилметакрилат (8=0,!98 Вт/(м.К)). Все три образца прижимаются к основанию Б с электронагревателем 7 (источником теплоты). Стержень 2 является приемником теплоты. Основная (фоновая) печь предназначена для создания равномерного температурного поля, в>к>галиева в виде секций (3 — 12).
Секции 9, 10, 11 располагаются напротив эталонных и исследуемого ооразцов для поддержания в /)айееяие Рис. 29.109. Принципиальная схема установки для определения коэффициента теплбпроводности относительным методом й 29.14 Определение герлсичесхих характеристик них идентичных температур. Чтобы исключить тепловые потери от образцов и выровнять среднюю температуру установки, все устройство засыпается порошком ! из теплоизоляционного материала. Расчет теплопроводносги производится следующим образом. Для эталонного образца: йу ит озт '«эт = )сэт б для измеряемого образца: О)хах =Хм э бх где Яэт и Б,— площади образцов; б„и б,— толщины образцов. Из условия равенства тепловых потоков ыэс= С)э Ь Тэт )сТэт Погрешность относительного метода составляет до 10 %.
Среди приборов, основанных на стационарном методе измерения теплопрзводности, следует указать сравнительно новый серийно выпускаемый прибор ИТ-З, который может использоваться для измерения Х самых разнообразных материалов (сыпучих, резин, пластин, пакетов и т. д.). Диапазон показаний прибора от 0,03 до 5,0 Вт)(м К); средний температурный диапазон образца от 10 до 90'С. Время одного измерения от 20 до 90 мин. Суммарная основная относительная погрешность измерения Х при температуре (25-~-!01'С в диапазоне от 0,2 до 1.5 Втг(м.К) не превышает сс6%. Образцовым средством измерения теплопроводности, в котором реализован относительный стационарный метод является разработанный экспресс-измеритель теплопроводности с прямым отсчетом и цифровой индикацией результата измерения и температурного интервала.
Он с успехом может использоваться в научных исследованиях и в поверочной практике Прибор позволяет за 3 — 5 мин измерить теплопроводность твердых материалов в интервале от 0,1 до 5 Вт/(м.К) с погрешностью не более ш2,5 %. Для измерения используются образцы материалов диаметром !5 н высотой 1О мм. Процесс измерения н вычисления осуществляется в приборе автоматически прл помощи электронной схемы (9). Нестационармый метод измерения теплопроводности применяют при испытании тонких пленок, покрытий и заливочных компаундов. Измеряют скорость теплового готока в установившемся режиме через единицу площади при единичной толщине и единнцетемпературного градиента в направлении, перпендикулярном площади. Для этого снимают зависимость градиента температуры от времени.
Существует несколько разновидностей метода; некоторые из них будут здесь рассмотрены Прн методе «одного температурно-временного интервала» образец в виде тонкой пластинки помещают на теплоприемник — медный бак, окруженный со всех сторон теплоизоляцией; сверху на образец ставят нагреватель; как и при стационарных методах, в этом случае должны бъ|ть обеспечены хорошие тепловые контакты образца как с нагревателем, так и с тепло- приемником.
Разность температур нагревателя и медного блока измеряется с помощью дифференциальной термопары. Снимается зависи. масть показании гальванометра, включенного в цепь термопары, от времени. Строят график 1н(l=-)(т). Для измерения падения напряжения в цепи дифференциальной термопары, кроме гальванометрического метода, могут быть использованы и другие более точные и совершенные методы (см. $29.4). Теплопроводность СОМ и, Х= " 16 — 'т Р(тз — т) и, ' где См — удельная теплоемкость меди, ДжЦкг.К); М вЂ” масса медного блока; 5 и à — толпГина, и, и площадь поперечного сечания, мт, образна; Н~ и (7» — поиазання гальванометра в моменты времени т~ н тт (время— в секундах).
В рассмотренном методе теплопроводность измеряют при условиях так называемого регулярного режима первого рода. Именно в таком режиме работает плоский бикиларимегр, что даст возможность использовать его для измерений методом одного температурно-временного интервала. Устройство бикалориметра показано на рис. 29.1!О. Два испытываемых образца в форме дисков б, между которылги имеется тонкий металлический диск (ядро бикалориметра) с заделашгой в него термопарой, помещаются в герметичный металлическай корпус 1 с крышкой У и уплотнением 5. После нагревания до определенной температуры бикалориметр помещают в термастат с маслом, где оп постепенно охлаждается, Снимается зависимость Т(т).
На графике выделяют линейный участок зависимости, который относится к регулярному режиму охлаждения; л вычисляют для моментов времвги т~ и тз н соответствующих им температур Т, и Ть используя значения удельной теплоемкости диэлектрика и металлического ядра бикалорпметра.
Метод двух температурно-эреиеммых ичгерзалое применяют для определенна тепло- Рис. 29.110. Плоский бн)салориметр для определения коэффицкента теплопроводности при стационарном режиме: à — иороус; у — илро; 3 — тсрмо. иэрэ; С вЂ” трубка, б — иэолиииоииос уилотисилс; б — исследуемый мэтсриал; 7 — крышка х)4етоды ислмтоиий эяекгроизоляционммя логериолоэ 442 Равд. 29 В рассмотренном эксперименте отсчет времени по секундомерам начкнался с момента, когда иапрнжение 1х',=0,9 «хс.
Можно этот отсчет начинать в момент времени. когда теплоприемнак и образец вступают в контакт с нагревателем, т. е. при '«=О, и отмечать отрезки времени т, и гх, соответствующие напряжениям 17« — -0,75 (Гэ и Уз=0,5 17«. Удечьную теп- Таблица 29.49. Значения коэффициентов а н (1 при (Г,/0~=0,91 1!М11«х=0,75« ЩИ~=0,5 .1 2,80 2 гоб 2.37 2,08 1,82 1,67 1,54 1.42 1,32 1,25 1,18 1,13 1.07 1,02 0,97 0,93 0,90 0,83 0.76 0.72 0.68 0,64 0 54 0,45 0.37 0,2о8 2,17 2,П 2,05 1,94 1,84 1,77 1,70 1,63 1,56 1,5! 1,45 1,4! 1,36 4,70 4,80 4,90 5,00 5,40 5,60 5,80 6,00 6 50 7,00 7,50 8,0 3,50 3,55 3,60 3,70 3,80 3,90 4,00 4,10 1,31 1,26 1,22 1,19 1,12 0,97 0,9! О 85 0,71 0,55 0,41 0,2о6 п оводностн при невысоких температурах. К гпытуемый образец в форме тонкого диска помещают между нагревателем и приемником, которые выполнены в виде цилищ«ров того же диаметра, что и образец.
Один из слоев дифференциальной термопары фиксирует температуру нагревателя, другой слой — температуру теплоприемннка. Разность зтих температур измеряют с помощью гальванометра или какого-либо другого средства измерения малых токов и напряжений. Перед началом процесса теплопередачи записывают значение (7« в пени термопары; в процессе теплообмена это значение постепенно уменьшается.
С помощью фотоэлектрических или электронных секундомеров с автоматическим запуском отмечахот отрезки времени, в течение которых напряжение сикзкгся в лх.' лэ., лэ раза. Искомое значение теплопроводносги зависит от отношения напряжений «хх/77ы (7«/У~ и У,/1хп и от значений отрезков времени тп гэ, тз, что и учитывается с помощью коэффициентов и и 8 в формуле расчета теплопроводности: Ьбс« 2Ф'К ' где Ь вЂ” постоянная теплоприемника, Вт сх«гх( /(их/К); б — толщина образца, м; а и (!в безразмерные коэффициенты (табл.
29.49); тэ — отрезок времени, соответствующий напряжы«ию (хх=0.75 (7э Постоянную теплоприемника Ь определяют, используи эталонный образец толщиной б„из материала с известным коэффициентом теплопроводнасти Х~. Измеряют отрезки времени т, н т, в секундах и затем вычисляют постоянную: Ь =-- ~' 3/();. ««бэт Рнс. 29.11!. Подвеска, используемая в приборе для определения температуры размягчении методом «кольца и шараэ: 1 — втулка; 3 — црышк«подвески; Э вЂ” трубка основа«э; 4 — стайка; э — кольца«э — шайба; 7 — трубка соединит«пьнап; Э вЂ” коихродьиый диск лопроводность в этом случае вычисля«от так же, как и ранее, с помощью табл.
29.49. Температура размягчения таких материалов, как битумы, воска, некоторые вилы коы. паундов определяется различными способами. Один из наиболее распространенных — метод «кольца и шарах (ГОСТ 11506.73). Прибор для испытания материала данным методом (ГОСТ 1424-57) представляет собой латунное кольцо (гладкое или с выступом на расстоянии 1,5 — 2 мм от дна), в которое заливается до самого верха испытуемый материал. Кольцо с материалом б ставят строго горизонтально на шайбу б подвески, изображенной иа рис.29.!11. В среднее отверстие подвески с аомошью втулки ! вставляют термометр так, чтобы нижняя точка его ртутного резервуара находилась на олпом уровне с нижней поверхностью испытуемого материала в кольце Под. веску с четырьмя кольцами, заполненнымн кспытуемым материалом, помещают в стакан диаметром пе менее 90 мм, высотой не менее 1!5 мм, заполненный термостатнрующей жидко; стью (водой или глицерином в зависимости от предполагаемой температуры размягчение).
После термостатирования в течение 10 мни при температуре 5 'С подвеску вынимают нз стакана и на каждое кольцо, в центр поверхно сти материала, кэалут пинцетом отавы«ой.шарик диаметром 9,5 мм, охлал денный до теть 443 Определение термических хпрпкггристик й 29.14 у улазатвир де(йупчаии и а) ф Рнс. 29.112. Схемы приборов для определения температуры размягчения методом «кольца и шара»: и — прпбпр с шаром: б — прибор сп слс ем ртути;и — прибор Уббпппде пературы 5'С, Затем подвеску снова опускюот в стакан, ставят его на кольцо лабораторного штатива и подогревают снизу с помощью нагревательного прибора.
Скорость повышеияя температуры материала должна быть (бо-а ш0,5) "С/мнн. Прн размягчении материал под действием груза шарика начнет продавливаться и сползать вниз сквозь шайбу б. Нужно отметить по термометру температуру, при которой размягченный материал коснется контрольного диска 8. Кольцо 4 с материалом 3 и шарикоы 2, а также контрольный писк б и стойка 1 схематически показаны на рис. 29.! 12, а. Можно вместо шарика использовать слой ртути 3 (рис. 29.!12, б).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
