Medžiagų ir medžiagų gebėjimas atlikti šilumą vadinamas šiluminio laidumo (x,) ir yra išreikštas šilumos perduodant per sienos plotas 1 m2.1 m stori už 1 valandą su temperatūros skirtumu priešingais sienų paviršiais 1 laipsniais. Šilumos laidumo matavimo vienetas - W / (M-K) arba w / (M- ° C).

Nustatomas medžiagų šiluminis laidumas

Kur Q. - šilumos kiekis (energija), W; F. - skerspjūvio plotas medžiagos (mėginio), statmenai šilumos srauto krypties, m2 kryptimi; Temperatūroje priešinguose mėginio paviršiuose, arba ° C; Mėginio storis, m.

Šiluminis laidumas yra vienas iš pagrindinių šilumos izoliacinių medžiagų savybių rodiklių. Šis rodiklis priklauso nuo daugelio veiksnių: bendra medžiagos poringumas, porų dydis ir forma, kietos fazės tipas, dujų tipas, užpildymo pora, temperatūra ir kt.

Šių veiksnių šilumos laidumo priklausomybė iš visuotinės formos išreiškia Leeba lygties:

_______ С.S.______ - і

Kur KR - šiluminis medžiagos laidumas; XS yra šilumos laidumas kieto fazės medžiagos; PC - porų skaičius skerspjūvyje statmenai šilumos srautui; Pi.- porų skaičius, kuris yra lygiagrečiai šilumos srautui; B - radialinis pastovus; є - Emitability; V yra geometrinis veiksnys. spinduliuotė viduje; Tt. - vidutinė absoliuti temperatūra; D. - vidutinis porų skersmuo.

Terminės izoliacinės medžiagos šiluminio laidumo žinios leidžia teisingai įvertinti jo šiluminės izoliacijos savybes ir apskaičiuoti šilumos izoliacinės konstrukcijos storis iš šios medžiagos nustatytomis sąlygomis.

Šiuo metu yra daug metodų nustatyti šiluminio laidumo medžiagų, remiantis matavimo stacionarių ir ne solitarinių šilumos srautų skaičių.

Pirmoji metodų grupė leidžia matavimams platų temperatūrų spektrą (nuo 20 iki 700 ° C) ir gauti tikslesnius rezultatus. Stačiojo šilumos srauto matavimo metodų trūkumas yra didelė patirties trukmė, išmatuota valandomis.

Antroji metodų grupė leidžia eksperimentuoti į Per kelias minutes (iki 1 h), tačiau ji tinka nustatyti medžiagų šiluminį laidumą tik palyginti žemos temperatūros.

Statybinių medžiagų šiluminio laidumo matavimas šiuo metodu gaminamas naudojant Fig. 22. Tuo pačiu metu su mažumos pagalba Gaminamas šilumos matuoklis Stacionarios šilumos srauto matavimas, einantis per bandinio medžiagą.

Prietaisas susideda iš plokščio elektrinio šildytuvo 7 ir mažo ineracijos šilumos šildytuvo 9, Įrengtas 2 mm atstumu nuo šaldytuvo paviršiaus 10, Per kurį vanduo nuolat teka nuolat. Termoporos yra išdėstytos ant šildytuvo paviršių ir šilumos skaitiklio 1,2,4 ir 5. prietaisas dedamas į metalo korpusą 6, pripildyta šilumos izoliacinė medžiaga. Tvirtas mėginio tvirtinimas 8 Į šilumos skaitiklį ir šildytuvą pateikia spaustuvo pritaikymas 3. šildytuvas, Heather. Ir šaldytuvas turi disko formą su 250 mm skersmens.

Šilumos srautas iš šildytuvo per mėginį ir mažai ineracijos šilumos matuoklis perduodamas į šaldytuvą. Šilumos srauto dydis, einantis per centrinę mėginio dalį, matuojamas šilumos skaitikliu, kuris yra šiluminė partija ant disko porų, arba. \\ T Šilumos - priemonė su atkūrimo elementu, kuriame sumontuotas plokščias elektrinis šildytuvas.

Prietaisas gali matuoti šiluminį laidumą karšto paviršiaus temperatūroje nuo 25 iki 700 ° C temperatūroje.

Prietaisas įeina: PO-1 tipo tipo, KP-59 tipo potenciometro, laboratorijos-250-2 laboratorijos transporto priemonės, MHP termoporo jungiklis, TS-16 termostatas, "Ampermeter Acc" įrenginys iki 5 A ir termoso.

Mėginiai medžiagos, kurioms taikomi bandymai, turėtų turėti apskritimo formos, kurių skersmuo yra 250 mm. Mėginių storis turi būti ne didesnis kaip 50 ir bent 10 mm. Mėginių storis matuojamas 0,1 mm tikslumu ir apibrėžiami kaip keturių matmenų rezultatų aritmetinis vidurkis. Mėginių paviršiai turi būti lygūs ir lygiagrečiai.

Bandant pluoštinės, didelės, minkštos ir pusiau standžios šiluminės izoliacinės medžiagos, atrinkti mėginiai yra 250 mm, kurių skersmuo yra 250 mm ir 30-40 mm aukščio, pagamintas iš asbesto kartono su 3-4 mm storiu .

Pasirinkto mėginio tankis pagal konkrečią apkrovą turi būti vienoda per visą tūrį ir atitinka vidutinį bandomosios medžiagos tankį.

Mėginiai prieš bandymus turi būti išdžiovinti iki pastovios masės esant 105-110 ° C temperatūrai.

Mėginys, paruoštas bandymui, yra ant viržių ir paspaudžiamas šildytuvu. Tada prietaiso šildytuvo termostatas yra nustatytas į nurodytą temperatūrą ir apima šildytuvą prie tinklo. Nustačius stacionarią režimą, kuriame už potenciometro šilumos skaitiklio liudijimas pastebima 30 minučių.

Naudojant mažo inertavimo šilumos skaitiklį su atkūrimo elementu, išverčiamas šilumos skaitiklio liudijimas iki nulinio galvanometro ir apima srovę per mažmeninę prekybą ir milijaminą už kompensaciją, o pasiekus nulinio galvanometro rodyklės padėtį 0, po kurio prietaiso skalės liudijimas įrašomas į MA.

Matuojant šilumos kiekį mažumos šilumos skaitikliu su atkūrimo elementu, medžiagos šiluminio laidumo apskaičiavimas gaminamas pagal formulę

Kur b - mėginio storis, m; T. - mėginio karšto paviršiaus temperatūra, ° C; - Šalto mėginio paviršiaus temperatūra, ° C; Q. - šilumos, einančio per mėginį, kiekį statmenai jo paviršiui, w / m2.

Kur r yra nuolatinis šilumos skaitiklio, omų šildytuvo atsparumas; / - srovė, a; F. - lašišų aikštė, m2.

Matuojant šilumos kiekį (q), skaičiavimas atliekamas pagal mažumos šilumos skaitiklį pagal formulę Q.= AE. (W / m2), kur E. - elektromotive jėga (EMF), MV; A yra pastovus instrumentas, nurodytas graduotiniame liudijime šilumos skaitikliui.

Mėginių paviršių temperatūra matuojama 0,1 S tikslumu (pagal stacionarią būseną). Šilumos srautas apskaičiuojamas su 1 W / M2 tikslumu ir šiluminio laidumo iki 0,001 W / (M- ° C).

Dirbant šiame įrenginyje, būtina parengti savo periodinį patikrinimą bandant standartinius mėginius, kuriuos teikia standartų, priemonių ir matavimo priemonių mokslinių tyrimų institutų mokslinių tyrimų institutai SSRS Ministrų Tarybai.

Po patirties ir duomenų įsigijimo bandymų sertifikatas bandoma išbandyti medžiagą, kurioje turėtų būti pateikiami šie duomenys: bandymo atliktos laboratorijos pavadinimas ir adresas; bandymo data; Medžiagos pavadinimas ir charakteristikos; Vidutinis medžiagos tankis sausoje būsenoje; Vidutinė mėginio temperatūra bandymo metu; Šilumos laidumas medžiagos šioje temperatūroje.

Dviejų plokščių metodas leidžia gauti patikimesnius rezultatus nei pirmiau minėtų rezultatų, nes du dvyniai mėginiai yra atliekami bandymai ir, be to, šiluma Siūlai. \\ T Mėginiai, turi dvi nurodymus: po vieno mėginio, jis eina nuo apačios į viršų, ir per kitą - nuo viršaus į apačią. Ši aplinkybė didžiąja dalimi prisideda prie vidutinio bandymo rezultatų ir sukelia patirties sąlygas realiomis materialiosios paslaugos sąlygomis.

Dviejų sluoksnių prietaiso koncepcinė schema, skirta nustatyti medžiagų šiluminį laidumą pagal stacionaraus režimo metodą, parodyta Fig. 23.

Prietaisas susideda iš centrinio šildytuvo 1, apsaugos šildytuvo 2, Aušinimo diskai 6, kurie yra

Medžiagų pavyzdžiai Press 4 Į šildytuvus, izoliacinį užpildą 3, Thermopar. 5 ir korpusas 7.

Įrenginyje yra toks reguliavimo ir matavimo prietaisas. Įtampos stabilizatorius (CH), Autotransformers (T), Vattmetras (W.), Ampmeters (A), apsaugos šildytuvo temperatūros reguliatorius (P), termoporo jungiklis (-iai), galvanometras arba temperatūros matavimas Potenciometras D)Ir laivas su ledu (c).

Siekiant užtikrinti tas pačias ribines sąlygas bandomųjų mėginių perimetre, šildytuvo forma priimta pagal diską. Pagrindinio (darbo) šildytuvo skersmuo už skaičiavimo patogumui yra lygus 112,5 mm, kuris atitinka 0,01 m2 plotą.

Medžiagos bandymas šiluminiam laidumui atliekamas taip.

Iš bandymų pasirinktos medžiagos, du dvyniai mėginiai yra pagaminti iš diskų pavidalu, kurio skersmuo yra lygus užstato žiedo skersmens (250 mm). Mėginių storis turi būti vienodi ir būti nuo 10 iki 50 mm. Mėginių paviršiai turi būti plokščia ir lygiagrečiai, be nulio ir dentų.

Pluoštinių ir birių medžiagų bandymas gaminamas specialiose gabalėliuose nuo asbesto kartono.

Prieš bandymą mėginiai džiovinami į pastovią masę ir matuojant juos su storiu su 0,1 mm tikslumu.

Mėginiai yra dedami ant abiejų elektrinių šildytuvo pusių ir paspaudus juos su aušinimo diskais. Tada nustatykite įtampos reguliatorių (latą) į padėtį, kurioje pateikiama nurodyta elektrinio šildytuvo temperatūra. Padidinkite vandens cirkuliaciją aušinimo diskuose ir pasiekus pastovų režimą, kurį pastebėta galvporometras, matuojama mėginių karštų ir šaltų paviršių temperatūra, kuriai jie naudoja atitinkamas termoporas ir galvanometrą arba potenciometrą. Tuo pačiu metu matuojamas elektros energijos suvartojimas. Po to, elektrinis šildytuvas yra išjungtas, o po 2-3 valandų vandens tiekimas į aušinimo diskus yra sustabdytas.

Medžiagos šiluminis laidumas, W / (M- ° C),

Kur W. - elektros energijos suvartojimas, W; B - mėginio storis M; F. - vieno elektrinio šildytuvo paviršiaus plotas, m2;. T - temperatūra karšto paviršiaus mėginio, ° C; І2. - Temperatūra šaltame mėginio paviršiuje, ° C.

Galutiniai terminio laidumo apibrėžimo rezultatai nurodo vidutinę mėginių temperatūrą.
Kur T. - temperatūra karšto mėginio paviršiuje (vidurkis dviejų mėginių), ° C; T. 2 - Temperatūra šalto paviršiaus mėginių (vidutiniškai dviejų mėginių), ° C.

Vamzdžių metodas. Nustatyti šiluminio izoliacinių produktų šiluminį laidumą su kreivės paviršiuje (korpusas, cilindrai, segmentai), naudojamas diegimas, kurio schema yra rodoma

Fig. 24. Šis vienetas yra plieno vamzdis, kurio skersmuo yra 100-150 mm, ir ne mažesnis kaip 2,5 m ilgio. Ugniai atsparios medžiagos vamzdžio viduje sumontuotas šildymo elementas, kuris yra suskirstytas į tris nepriklausomus sekcijas. Vamzdis: centrinis (darbas), užimantis maždaug] / s vamzdžių ilgį ir šoną, darbuotojai pašalinti šilumos nutekėjimą per įrenginio galus (vamzdžiai).

Vamzdis yra sumontuotas ant pakabų arba ant stendų nuo 1,5-2 m atstumu nuo kambario grindų, sienų ir lubų.

Vamzdžio temperatūra ir bandomosios medžiagos paviršiaus matuojamas termoporais. Bandant, būtina koreguoti saugumo sekcijų suvartojamos elektros energiją, kad pašalintumėte temperatūros skirtumą tarp darbo ir saugumo skyriaus
Mi. Bandymai atliekami su pastoviu šilumos režimu, kuriame temperatūra ant vamzdžio ir izoliacinės medžiagos paviršių yra pastovi 30 minučių.

Darbinio šildytuvo elektros energijos suvartojimas gali būti matuojamas kaip vatmetras ir atskiras voltmetras ir ammetras.

Medžiagos šiluminis laidumas, W / (m ■ ° C), \\ t

X -_____ D.

Kur D. - bandomojo produkto išorinis skersmuo, m; D. - Bandomosios medžiagos vidinis skersmuo, m; - temperatūra ant vamzdžio paviršiaus, ° C; T. 2 - temperatūra ant išorinio paviršiaus bandymo produkto, ° C; I - autonominio šildytuvo darbo skyriaus ilgis, m.

Be šilumos laidumo, šiame įrenginyje galite matuoti šilumos srauto dydį šilumos izoliacijos struktūroje, pagamintame iš vienos ar kitos šilumos izoliacijos medžiagos. Terminis srautas (w / m2)

Šilumos laidumo nustatymas, pagrįstas ne sostationary šilumos srauto metodais (dinaminiai matavimo metodai). Metodai. \\ T ant Neatidėliotinų šilumos srautų matavimas (dinamiškų matavimų metodai), neseniai visi platesni naudojami termofizinės vertės nustatymui. Šių metodų privalumas yra ne tik lyginamasis eksperimentų greitis, bet ir. \\ T Didesnė informacija, gauta vienoje patirtyje. Čia dar vienas laikas pridedamas prie kitų parametrų stebimas proceso. Dėl to tik dinaminiai metodai leidžia gauti termofizinių medžiagų, tokių kaip šilumos laidumas, šilumos talpa, temperatūra, aušinimo tempo (šildymas), termofikacinės savybės pagal vieno eksperimento rezultatus

Šiuo metu yra daug metodų ir įrenginių, skirtų matuoti dinamines temperatūras ir šilumos srautus. Tačiau jie visi paklausūs žinoti
Konkrečios sąlygos ir gautų rezultatų pakeitimų įvedimas, nes šiluminių verčių matavimo procesas skiriasi nuo kitų gamtos verčių (mechaninių, optinių, elektrinių, akustinių ir tt) matavimo su savo reikšmingu inercija.

Todėl metodai, pagrįsti stacionariais šilumos srautais matavimo metodais, skiriasi nuo matavimo rezultatų žymiai didesnio matavimo rezultatų ir tikrų matavimo terminių verčių reikšmių.

Pobūdžiai apie B ir E ir E dinaminius matavimo metodus eina trimis kryptimis. Pirma, tai yra klaidų analizės metodų kūrimas ir matavimo rezultatų pakeitimų įvedimas. Antra, automatinių korekcinių įtaisų kūrimas, skirtas kompensuoti dinamines klaidas.

Apsvarstykite du metodus, dažniausiai pasitaikančius SSRS, remiantis ne stacionariu šilumos srautu.

1. Reguliarios šiluminio režimo su dviratiniu režimu metodas. Taikant šį metodą, galima naudoti įvairių tipų bikštimetrų dizainą. Apsvarstykite vieną iš jų - mažo dydžio plokščias bikalyras - MPB-64-1 tipo metras (25 pav.)
Norėdami nustatyti pusiau standžių, pluoštinių ir birių šilumos izoliacinių medžiagų šiluminį laidumą kambario temperatūroje.

MPB-64-1 įrenginys yra cilindro formos plug-in korpuso (kūno), kurio vidinis skersmuo yra 105 mm, į centras, kuris yra pastatytas į šerdį su sumontuotu į Tai šildytuvas ir diferencinių termoporų baterija. Prietaisas yra pagamintas iš DALALUMIN ženklo D16T.

Diferencialinių termoporų termatrum bicked - Rimeter yra įrengta su vario-vario termoporų, kurio elektrodų skersmuo yra 0,2 mm skersmens. Termobatarų posūkių galai yra pašalinami ant stiklo pluošto žiedų žiedų, įmirkyti bf-2 klijais, o tada per laidus į šakutę. Šildymo elementas pagamintas išNichrome viela su 0,1 mm skersmeniu, puoselėjama ant apskrito plokštės su vištiena bf-2 Stiklas. \\ T Audiniai. Šildymo elemento vielos galai, taip pat termobatar vielos galai, rodomi ant žalvario žiedų ir toliau, per kištuką iki maitinimo šaltinio. Šildymo elementą galima maitinti kintama 127 V.

Prietaisas yra užplombuotas dėl sandariklio nuo vakuuminės gumos, padengtas tarp korpuso ir dangtelių, taip pat liaukos padas (Penkovo-lachrony) tarp rankenos, bobbish ir korpuso.

Termoporos, šildytuvas ir jų išvados turėtų būti gerai izoliuotos nuo korpuso.

Bandymų mėginių matmenys neturi viršyti skersmens 104 mm ir storas-16 mm. Prietaisas vienu metu sukuria dviejų dvynių mėginių bandymą.

Prietaiso veikimas yra pagrįstas šia principu.

Kieto šildomo iki temperatūros aušinimo procesas T.° ir pateikiamas trečiadienį su temperatūra ©<Ґ при весьма большой теплопередаче (а) от тела ikiVidutinė (-\u003e - 00) ir pastovioje šios terpės temperatūroje (0 \u003d Const) yra padalinta į tris etapus.

1. Temperatūros pasiskirstymas į Kūnas yra iš pradžių atsitiktinis simbolis, tai yra netvarkingas terminis režimas.

2. Laikui bėgant, aušinimas tampa užsakytas, t. Y. Reikia reguliariai režimas, kuriame
Rumuolė pokyčiai temperatūroje kiekviename kūno taške paklausti eksponentiniu įstatymu:

Q. - Aue .- "1

Kur © yra padidėjusi temperatūra kai kuriuose kūno taške; U - kai kurių taškų koordinačių funkcija; Natūralių logaritmų e. T - laikas nuo kūno aušinimo pradžios; t - aušinimo tempu; A yra pastovus įrenginys, priklausomai nuo pradinių sąlygų.

3. Po reguliaraus aušinimo režimo pasižymi šilumos kūno pusiausvyra su aplinka.

Temp aušinimo t po išraiškos diferenciacijos

Iki dalies T. koordinatėse ĮĮ-T. Jis išreiškiamas taip:

Kur Bet ir. \\ T In - Įrenginio konstantos; Nuo. - bendras bandymo medžiagos šilumos pajėgumas, lygus specifinio masės medžiagos šilumos pajėgumui, j / (kg- ° C); t - aušinimo greitis, 1 / h.

Bandymas atliekamas taip. Patalpindami mėginius įrenginyje, įrenginio dangtis yra tvirtai prispaustas prie korpuso, naudojant veržlę su kamščiu. Prietaisas yra nuleistas į termostatą su maišytuvu, pavyzdžiui, TC-16 termostatas, užpildytas vandens temperatūros, tada prijunkite diferencinių termopailių termoplace į galvanometrą. Prietaisas laikomas termostatu, kad būtų išlyginto bandomosios medžiagos mėginių išorinių ir vidinių paviršių temperatūra, užregistruota galvporometro. Po to šerdies šildytuvas apima. Šerdies šildomas iki temperatūros, didesnės nei 30-40 ° vandens temperatūros termostatuose, tada išjunkite šildytuvą. Kai galvanometro rodyklė grįžta į skalės skalę, įrašo galvanometro nuožiūra laiką. Bendras įrašas 8-10 taškų.

Koordinatės sistemoje 1P0-T, yra pastatytas grafikas, kuris turėtų būti tiesia linija, kertanti kai kurių abscisos ašies ir ordinato taškų natūra. Tada apskaičiuokite gauto tiesioginio polinkio tangentinį kampą, kuris išreiškia medžiagos aušinimo proceso vertę:

__ 6t. - Į O2. __ 6 02

Tiu. - - J.

T2 - TJ 12 - "El

Kur bi ir 02 yra atitinkami TI ir T2 laiko ordinatai.

Patirtis Pakartokite dar kartą ir vėl nustatykite aušinimo greitį. Jei pirmame ir antrajame eksperimentuose apskaičiuojamos aušinimo greičio vertės neatitikimas, mažesnis kaip 5%, yra tik šie du eksperimentai. Vidutinė aušinimo lygio vertė nustatoma dviejų eksperimentų rezultatais ir apskaičiuoti medžiagos šiluminį laidumą, W / (m * ° C)

X \u003d (a + yasure) / ir.

Pavyzdys. Bandomoji medžiaga yra mineralinė vatos kilimėlis ant fenolio rišiklio su vidutiniu tankiu sausoje būsenoje 80 kg / m3.

1. Apskaičiuokite prietaiso pateiktos mėginio medžiagos dydį,

Kur RP yra medžiaga, dedama į vieną prietaiso cilindrinį talpą, kg; Vn. - vieno cilindrinio įrenginio cilindrinio bako tūris yra 140 cm3; PCP - vidutinis materialus tankis, g / cm3.

2. Nustatyti sudėtis. \\ T BCYP. , Kur Į - įrenginio konstanta, lygi 0,324; C yra specifinis šilumos talpa medžiagos, lygi 0,8237 kJ / (kg-k). Tada Vsr \u003d. =0,324 0,8237 0,0224 = 0,00598.

3. REZULTATAI. \\ T Pastabos. \\ T Aušinimo mėginiai įrenginyje metu esame lentelėje. 2.

Aušinimo greičio T ir T2 verčių neatitikimai yra mažesni nei 5%, todėl pakartotiniai eksperimentai negali būti gaminami.

4. Apskaičiuokite vidutinį aušinimo tempą

T \u003d (2.41 + 2,104) / 2 \u003d 2.072.

Žinant visas būtinas vertes, skaičiuojame šiluminį laidumą

(0,0169 + 0.00598) 2.072 \u003d 0,047 W / (M-K)

Arba w / (m- ° C).

Tuo pačiu metu vidutinė mėginių temperatūra buvo 303 iki 30 ° C. 0,0169-l formulėje (įrenginio konstanta).

2. Probe metodas. Šilumos vamzdžio nustatymui yra keletas zondo metodų veislių
Izoliacinės medžiagos skiriasi nuo kitos pagal taikomus įrenginius ir zondo šildymo principus. Apsvarstykite vieną iš šių metodų - cilindrinio zondo metodas be elektrinio šildytuvo.

Šis metodas yra toks. Metalinis strypas su 5-6 mm skersmeniu (26 pav.) Ir maždaug 100 mm ilgis švirkščiamas į karštos šiluminės izoliacijos medžiagos storis ir su strypo viduje

Termoporos nustato temperatūrą. Temperatūros nustatymas atliekamas dviem priėmimais: eksperimento pradžioje (zondo šildymo metu) ir pabaigoje, kai atsiranda pusiausvyros būsena ir nutraukiama zondo temperatūros padidėjimas. Laikas tarp šių dviejų skaičių matuojamas naudojant chronometrą. H šilumos laidumo medžiaga W / (M ° C), R.2cv.

Kur R. - strypo spindulys, m; Nuo. - specifinis medžiagos šilumos pajėgumas, iš kurio yra pagamintas strypas, KJ / (KGH HC); V-tūrio strypas, m3; T - laiko intervalas tarp temperatūros nuorodų, H; TX ir u - temperatūra pirmojo ir antrojo mėginių metu, arba ° C.

Šis metodas yra labai paprastas ir leidžia greitai nustatyti medžiagos šiluminį laidumą tiek laboratorijoje, tiek gamybos sąlygomis. Tačiau jis tinka tik apytikriai apskaičiuoti šį rodiklį.

Iki šiol nebuvo sukurta vieninga klasifikacija, kuri yra susijusi su esamų metodų įvairove. Visi žinomi eksperimentiniai metodai Medžiagų šiluminio laidumo koeficiento matavimo metodai yra suskirstyti į dvi dideles grupes: stacionarių ir nedalyvaujančių. Pirmuoju atveju apskaičiuotos formulės kokybė naudojama privačiais šiluminio laidumo lygties sprendimais

pagal sąlygą, antrajame - pagal sąlygą, kur t yra temperatūra; F - laikas; - temperatūros koeficientas; L - šilumos laidumo koeficientas; C - specifinė šiluma; G - medžiagos tankis; - Laplaso operatorius įrašytas į atitinkamą koordinačių sistemą; - specifinis tūrio šilumos šaltinio pajėgumas.

Pirmoji metodų grupė grindžiama stacionariu šiluminio režimo naudojimu; Antrasis yra ne sostationary terminis režimas. Stacionarūs metodai nustatant šiluminio laidumo koeficientą pagal matavimų pobūdį yra tiesioginis (ty, šilumos laidumo koeficientas yra tiesiogiai nustatomas) ir yra suskirstyti į absoliutus ir santykinius. Absoliučiais metodais parametrai, matuojami eksperimente, leidžia naudoti apskaičiuotą formulę, kad gautumėte norimą šilumos laidumo koeficientą. Santykiniuose metoduose parametrai matuojami eksperimente leidžia mums gauti norimą šilumos laidumo koeficientą naudodami apskaičiuotą formulę. Santykiniuose išmatuotų parametrų metoduose nepakanka absoliučios vertės apskaičiavimui. Čia galima rasti du atvejus. Pirmasis yra stebėti šiluminio laidumo koeficiento pokyčius, palyginti su šaltiniu, priimtu vienam vienetui. Antrasis atvejis yra etaloninės medžiagos naudojimas su žinomomis šiluminėmis savybėmis. Šiuo atveju apskaičiavimo formulė naudoja standarto šiluminį laidumo koeficientą. Santykiniai metodai turi tam tikrą pranašumą per absoliutus metodus, nes paprasčiau. Tolesnis stacionarių metodų padalijimas gali būti atliekamas pagal šildymo pobūdį (išorinį, tūrinį ir kombinuotą) ir tipo izoterms temperatūros lauko mėginiuose (plokščias, cilindrinis, sferinė). Išorinių šildymo metodų pogrupis apima visus metodus, kuriuose naudojami išorinis (elektrinis, tūrio ir kt.) Ir mėginio paviršių šildymas su šiluminės spinduliuotės arba elektronų bombardavimu. Metodų pogrupis su tūrio šildymu sujungia visus metodus, kai šildymas naudojamas pagal mėginį perduodamą srovę, šildant tirtą mėginį nuo neutronų arba G-spinduliuotės arba itin aukšto dažnio srovių. Metodai, kuriais mėginių išorinis ir tūrio šildymas tuo pačiu metu naudojamas tuo pačiu metu arba tarpinis šildymas (pvz., Aukšto dažnio srovės) gali būti priskirtos kombinuotų šildymo metodų pogrupiui.

Visuose trijuose stacionarių metodų pogrupiuose. Temperatūros laukas

gali būti skirtingi.

Plokščios izotermos susidaro tuo atveju, kai terminis srautas nukreipiamas palei mėginio simetrijos ašį. Metodai, naudojant plokščias izotermas literatūroje, yra vadinami metodais su ašiniu arba išilginėmis šilumos srautu ir patys eksperimentiniais įrenginiais - plokšti prietaisai.

Cilindrinės izotermos atitinka šilumos srauto kiekį cilindrinio mėginio spindulio kryptimi. Tuo atveju, kai šilumos srautas yra nukreiptas palei sferinio mėginio spindulį, atsiranda sferinės izotermos. Metodai, kurie naudoja tokias izotermas vadinamos sferiniais ir prietaisais - kamuolys.

Nepriklausomai nuo statybos masto, pirmas dalykas yra sukurtas projektas. Į brėžinius atsispindi ne tik struktūros geometrija, taip pat pagrindinių šilumos inžinerijos charakteristikų apskaičiavimas. Norėdami tai padaryti, turite žinoti statybinių medžiagų šiluminį laidumą. Pagrindinis statybos tikslas yra sukurti patvarias struktūras, patvarus konstrukcijas, kuriose patogiai be pernelyg didelių šildymo išlaidų. Šiuo atžvilgiu labai svarbu žinoti apie šiluminio laidumo koeficientus.

Plytų turi geriausią šiluminį laidumą

Būdingas rodiklis

Pagal šiluminį šiluminį laidumą suprantama kaip šiluminė energija iš daugiau šildomų daiktų iki mažiau kaitinamų. Birža vyksta tol, kol ateina temperatūros pusiausvyra.

Šilumos perdavimą nustatomas pagal laiko segmentą, kurio metu kambario temperatūra atitinka aplinkos temperatūrą. Kuo mažesnis šis intervalas, tuo didesnis statybinių medžiagų šilumos laidumas.

Šilumos laidumo koeficiento samprata naudojama šilumos laidumui apibūdinti, rodant, kiek šilumos tokiu metu eina per tokį paviršiaus plotą. Kadangi šis skaičius yra didesnis, tuo didesnis šilumos mainai, o statyba daug greičiau atvės. Taigi, statant konstrukcijas, rekomenduojama naudoti statybines medžiagas su minimaliu šilumos laidumu.

Šiame vaizdo įraše sužinosite apie statybinių medžiagų šiluminį laidumą:

Kaip nustatyti šilumos nuostolius

Pagrindiniai pastato elementai, per kuriuos vyksta šiluma:

• durys (5-20%);
• grindys (10-20%);
• stogas (15-25%);
• sienos (15-35%);
• langai (5-15%).

Šilumos nuostolių lygis nustatomas naudojant šiluminį vaizdą. Apie sunkiausias vietoves, raudona spalva kalba apie mažesnius šilumos nuostolius, pasakys geltona ir žalia. Zonos, kuriose mažiausi nuostoliai yra paryškinti mėlyna spalva. Šilumos laidumo vertė yra apibrėžta laboratorinėmis sąlygomis, o medžiaga išduodama kokybės sertifikatas.

Šilumos laidumo vertė priklauso nuo tokių parametrų:

1. Poringumas. Poros kalba apie struktūros inhomogeniškumą. Kai per juos perduodama šiluma, aušinimas bus minimalus.
2. Drėgmė. Aukštas drėgmės lygis provokuoja sauso oro poslinkį su skystais lašeliais nuo porų, todėl vertė pakartotinai didėja.
3. Tankis. Didelis tankis prisideda prie aktyvesnio dalelių sąveikos. Kaip rezultatas, šilumos mainai ir temperatūros pusiausvyra teka greičiau.

Šilumos laidumo koeficientas

Šilumos nuostolių namuose jie yra neišvengiami, ir jie atsiranda, kai temperatūra žemiau lango yra mažesnė nei kambariuose. Intensyvumas yra kintama vertė ir priklauso nuo daugelio veiksnių, kurių pagrindinė yra tokia:

1. Šilumos mainų paviršiaus plotas.
2. Statybinių medžiagų ir pastato elementų šiluminio laidumo indikatorius.
3. Skirtumo temperatūra.

Norint nurodyti statybinių medžiagų šiluminio laidumo koeficientą, naudojamas graikų raidė λ. Matavimo vienetas - W / (M × ° C). Apskaičiavimas atliekamas 1 m² nuo sienos storio sienų. Čia temperatūros skirtumas yra 1 ° C.

Pavyzdys iš praktikos.

Sąlygos medžiagos yra suskirstytos į šilumos izoliaciją ir struktūrinį. Pastarasis turi didžiausią šiluminį laidumą, stato sienas, sutapimas, kitomis tvoromis. Ant medžiagų stalo, kai pastato sienos iš gelžbetonio, siekiant užtikrinti mažą šilumos mainų su aplinka, storis turėtų būti apie 6 m. Bet tada struktūra bus didelė ir brangi.

Neteisingo šiluminio laidumo apskaičiavimo atveju, kai projektuojant ateities valdymą, tik 10% šilumos iš energijos vežėjų bus patenkinti. Todėl namai iš standartinių statybinių medžiagų rekomenduojama papildomai izoliuoti.

Atliekant tinkamą izoliacijos hidroizoliaciją, didelė drėgmė neturi įtakos šiluminės izoliacijos kokybei, o šilumos mainų struktūros struktūra taps daug didesnė.

Optimaliausia galimybė yra naudoti izoliaciją

Dažniausiai variantas yra pagalbinės konstrukcijos derinys nuo didelio stiprumo medžiagų su papildoma šiluminė izoliacija derinys. Pavyzdžiui:

1. Rėmo namai. Izoliacija yra sukrauti tarp lentynų. Kartais su nedideliu šilumos mainų sumažėjimu, papildoma izoliacija reikalinga už pagrindinio rėmo.
2. Statyba iš standartinių medžiagų. Kai sienos yra plytų arba šlako blokas, izoliacija atliekama lauke.

Statybinės medžiagos lauko sienoms

Šiandien sienos yra pastatytos iš skirtingų medžiagų, tačiau populiariausi liekanos: medienos, plytų ir pastatų blokai. Daugiausia skiriasi statybinių medžiagų šilumos tankis ir laidumas. Lyginamoji analizė leidžia rasti aukso vidurį į šių parametrų santykį. Tankis yra didesnis, tuo didesnis medžiagos nešiojimas, todėl visa struktūra. Tačiau šiluminis atsparumas tampa mažesnis, tai yra energijos sąnaudos. Paprastai su mažesniu tankiu yra poringumas.

Šilumos laidumo koeficientas ir jo tankis.

Šildytuvai sienoms

Izoliacija naudojama, kai nėra pakankamai šilumos atsparumo išorinių sienų. Paprastai, siekiant sukurti patogų mikroklimatą patalpose, pakankamai storio yra 5-10 cm.

Koeficiento λ vertė pateikiama šioje lentelėje.

Šiluminis laidumas matuoja kūno gebėjimą praleisti šilumą. Tai priklauso nuo sudėties ir struktūros. Tankios medžiagos, tokios kaip metalai ir akmenys, yra geri šilumos laidininkai, o mažos tankio medžiagos, pvz., Dujų ir akytos izoliacija, yra blogi laidai.

Šiluminis laidumas yra svarbiausios medžiagos termofizinės charakteristikos. Būtina atsižvelgti rengiant šildymo įrenginius, pasirenkant apsaugines dangas storio, atsižvelgiant į šilumos nuostolius. Jei nėra tinkamo katalogo rankų ar atsargų, o medžiagos sudėtis neabejotinai nėra žinoma, jo šiluminis laidumas turi būti apskaičiuojamas arba matuojamas eksperimentiškai.

Medžiagų šiluminio laidumo komponentai

Šiluminis laidumas apibūdina šilumos perdavimo procesą homogeniniame organizme su tam tikrais bendru matmenimis. Todėl pradiniai matavimo parametrai yra šie:

1. Plotas krypčiai, statmenai į šilumos srauto kryptį.
2. Laikas, per kurį vyksta šilumos energijos šiluma.
3. Temperatūros skirtumas tarp atskirų dalių arba studijuojamo mėginio vieni iš kitų.
4. Šilumos šaltinio galia.

Kad būtų laikomasi maksimalaus rezultatų tikslumo, būtina sukurti stacionarius (nurodytus laiku) šilumos perdavimo sąlygas. Šiuo atveju laiko koeficientas gali būti apleistas.

Galima nustatyti šiluminį laidumą dviem būdais - absoliutus ir giminaitis.

Absoliutus šilumos laidumo įvertinimo metodas

Šiuo atveju nustatoma tiesioginė šilumos srauto vertė, kuri siunčiama į tiriamą mėginį. Dažniausiai mėginys priimamas su strypu arba lamellaru, nors kai kuriais atvejais (pvz., Nustatant koaksialiai išdėstytų elementų šiluminį laidumą), jis gali turėti tuščiaviduris cilindras. Lameliano mėginių trūkumas yra priešingų paviršių plokštumos lygiagretumo poreikis.

Todėl metalai, kuriems būdingas didelis šiluminis laidumas, tam mėginys yra greitesnis strypo pavidalu.

Matavimų esmė yra tokia. Priešinguose paviršiuose pastovios temperatūros palaikomos nuo šilumos šaltinio, kuris yra griežtai statmenai vienam iš mėginio paviršių.

Šiuo atveju bus pageidaujamas šiluminio laidumo λ parametras
λ \u003d (q * d) / f (t2-t1), w / m ∙ k, kur:
Q yra šilumos srauto galia;
D - mėginio storis;
F - mėginio plotas, kuriame veikia šilumos srautas;
T1 ir T2 - mėginio paviršių temperatūra.

Kadangi elektros šildytuvų šilumos srauto galia gali būti išreikšta per savo galios UI, o šilumos jutikliai prijungti prie modelio gali būti naudojama temperatūrai matuoti, tada apskaičiuoti šilumos laidumo indikatorius λ nebus ypatingų sunkumų.

Norint pašalinti ne produktyvius šilumos nuostolius ir pagerinti metodo tikslumą, mėginio ir šildytuvo vienetas turi būti dedamas į efektyvų šilumos izoliacinį garsumą, pavyzdžiui, DEWAR laive.

Santykinis šilumos laidumo nustatymo metodas

Išskleisti iš nagrinėjamos šiluminio srauto galios koeficientas gali būti naudojamas, jei galima naudoti vieną iš lyginamojo vertinimo metodų. Šiuo tikslu tarp strypo, kurio šilumos laidumas turi būti nustatomas, ir šilumos šaltinis yra dedamas į etaloninį mėginį, šiluminis laidumas medžiagos λ 3 yra žinomas. Norint pašalinti matavimo klaidas, mėginiai yra tvirtai prispausti vienas į kitą. Priešingu išmatuotas mėginio galas yra panardintas į aušinimo vonią, po kurio du termoporai yra prijungti prie abiejų strypų.

Šiluminis laidumas apskaičiuojamas nuo išraiškos
λ \u003d λ 3 (D (T1 3 -T2 3) / D 3 (T1-T2)), kur:
D yra atstumas tarp tyrimo mėginyje esančių termoporų;
D 3 - atstumas tarp termoporų mėginio nuorodoje;
T1 3 ir T2 3 - mėginio nuoroda įdiegta termoporo nuorodas;
T1 ir T2 - tiriamame mėginyje įdiegta termoporų nuorodas.

Šiluminio laidumo taip pat gali būti nustatomas žinomas elektros laidumas γ mėginio medžiagos. Norėdami tai padaryti, laidininkas iš vielos gaunamas kaip bandinys, kurio galuose yra pastovios temperatūros. Per dirigentas eina pastovios elektros jėgos I, o terminalo kontaktas turėtų kreiptis į tobulą.

Pasiekus stacionarią šiluminę būseną, temperatūra maksimali t max bus įsikūrusi mėginio viduryje, su minimaliomis vertes T1 ir T2 jo galuose. Matavimo potencialų skirtumą U tarp ekstremalių mėginių taškų, šilumos laidumo vertė gali būti nustatyta priklausomybės

Šilumos laidumo vertinimo tikslumas didėja bandinio ilgio padidėjimu, taip pat su dabartine jėga, kuri perduodama per ją.

Santykiniai šilumos laidumo matavimo metodai yra tikslesni ir patogiau praktiškai naudojamuose, tačiau reikalauja didelės laiko praleisto laiko matavimams. Taip yra dėl stacionarios šiluminės būsenos nustatymo, kurio šiluminis laidumas nustatomas.

Siekiant studijuoti cheminės medžiagos šiluminį laidumą Naudokite dvi grupes metodų: stacionarių ir ne stacionarių.

Stacionariųjų metodų teorija yra paprastesnė ir suprojektuota. Tačiau iš esmės ne stacionarūs metodai, be šiluminio laidumo koeficiento, pateikia informaciją apie temperatūros ir šilumos pajėgumų koeficientą. Todėl neseniai daug dėmesio skiriama ne stacionarių metodų, skirtų medžiagų termofizinių savybių nustatymui.

Čia yra laikomi kai kurie stacionarūs metodai nustatant šiluminio laidumo medžiagų koeficientą.

bet) Plokščiojo sluoksnio metodas. Su vienu dimensiniu šilumos srautu per plokščią sluoksnį, šilumos laidumo koeficientas nustatomas pagal formulę

kur d -storis, T. 1 I. T. 2 - karšta ir šalta mėginio temperatūra.

Siekiant studijuoti šiluminį laidumą, šis metodas turi sukurti arti vienos dimensijos šilumos srauto.

Paprastai temperatūra yra matuojama ne mėginio paviršiuje, o tam tikru atstumu nuo jų (žr. 2 pav.), Todėl būtina įvesti šildytuvo ir šaldytuvo temperatūros kritimo pakeitimus, kad būtų sumažintas šiluminis atsparumas kontaktų.

Skysčių tyrime, siekiant pašalinti konvekcinį reiškinį, temperatūros gradientas turėtų būti nukreiptas palei gravitacijos lauką (žemyn).

Fig. 2. plokštumos sluoksnių metodų schema šiluminio laidumo matavimui.

1 - tyrimas; 2 - šildytuvas; 3 - šaldytuvas; 4, 5 - izoliaciniai žiedai; 6 - Saugumo šildytuvai; 7 - termoporos; 8, 9 - diferencialiniai termoporai.

b) Egerio metodas. Šis metodas grindžiamas vienos dimensijos šiluminio laidumo lygiaverčiu, kuris apibūdino šilumos sklypą palei lazdą, šildomą elektros smūgiu. Sunkumą naudoti šį metodą, susideda iš to, kad neįmanoma sukurti griežtų adiabatinių sąlygų išoriniame mėginio paviršiui, kuris sutrikdo šilumos srauto visiškumą.

Numatoma formulė turi formą:

(14)

kur s. - studijuojamo mėginio elektros laidumas, \\ t U. - Įjunkite įtampą tarp ekstremalių taškų strypo galuose, DT. - temperatūros skirtumas tarp vidurinio strypo ir strypo galo.

Fig. 3. Egerio metodo schema.

1 - elektrinė krosnis; 2 - mėginys; 3 - mėginio tvirtinimo kaištis; T 1 ¸ T 6 - Termoporos sandarinimo vietos.

Šis metodas naudojamas elektra laidžių medžiagų tyrime.

į Cilindrinio sluoksnio metodas. Studijų skystis (masinė medžiaga užpildo cilindrinį sluoksnį, kurį sudaro du koaksialiniai cilindrai. Vienas iš cilindrų, dažniausiai vidinių, yra šildytuvas (4 pav.).

Fig.4.Chemem metodas cilindrinio sluoksnio

1 - vidinis cilindras; 2 - pagrindinis šildytuvas; 3 - ištirtos medžiagos sluoksnis; 4 - Išorinis cilindras; 5 - termoporos; 6 - apsaugos cilindrai; 7 - papildomi šildytuvai; 8 - Būstas.

Apsvarstykite išsamiau stacionarius terminio laidumo procesą cilindrinėje sienoje, išorinių ir vidinių paviršių temperatūrą, kurios yra nuolatinės ir lygios 1 ir t 2 (mūsų atveju tai yra medžiagos sluoksnis 5). Mes apibrėžiame šilumos srautą per sieną su sąlyga, kad vidinis cilindrinio sienos d skersmuo d 1 \u003d 2R 1, o išorinis D 2 \u003d 2R2, l \u003d konster ir šiluma platinama tik radialinėje kryptimi.

Norėdami išspręsti problemą, mes naudojame lygtį (12). Cilindrinių koordinatėse ; (12) lygtis, pagal (1o), trunka vit:

. (15)

Pristatome žymėjimą dt./dr. Dr.\u003d 0, mes gauname

Po integravimo ir šios išraiškos stiprinimo, persikėlę į pradinius kintamuosius, mes gauname:

. (16)

Kaip matyti iš lygties, priklausomybė t \u003d f (R) yra logaritminis.

Nuolatinė integracija C1 ir C 2 gali būti nustatyta, ar į šią lygtį pakeistų ribines sąlygas:

dėl r \u003d r 1 t \u003d t 1 ir. \\ T T 1 \u003d C 1ln. r1 + C 2,

dėl r \u003d r 2 t \u003d t 2ir. \\ T T 2 \u003d C 1ln. r2 + C 2.

Šių lygčių sprendimas yra santykinis Nuo. 1 I. Su 2 Suteikia:

;

Vietoj šių išraiškų Su 1. ir. \\ T Su 2 Lygtyje (1b), mes gauname

(17)

Šiluminis srautas per spindulio cilindrinio paviršiaus plotą r. ir ilgis nustatomas naudojant Furjė įstatymą (5)

.

Po pakeitimo mes gauname

. (18)

Terminis laidumas l su žinomomis vertėmis Q., T. 1 , T. 2 , d. 1 , d. 2, apskaičiuotas pagal formulę

. (19)

Norėdami slopinti konvekciją (skysčio atveju), cilindrinis sluoksnis turėtų turėti mažą storio, paprastai milimetro akcijas.

Sumažinimo pabaigos nuostoliai cilindrinio sluoksnio metodo yra pasiekiama didinant santykius / d. ir saugumo šildytuvai.

d) Šildomos vielos metodas. Šiuo metodu santykiai / d. padidina mažinant d.. Vidinis cilindras pakeičiamas plonu viela, kuri tuo pačiu metu buvo šildytuvas ir atsparumo termometras (5 pav.). Dėl santykinio dizaino ir išsamaus teorijos kūrimo paprastumo, šildomas vielos metodas tapo vienu iš geriausių ir tiksliausių. Igzes skysčių eksperimentinių tyrimų praktikoje jis užima pirmaujančią vietą.

Fig. 5. Matavimo ląstelės schema, pagaminta pagal šildomos vielos metodą. 1 - Matavimo viela, 2 vamzdelis, 3 - ištirtas medžiaga, 4 - srovės, 5 - potencialūs čiaupai, 6 - išorinis termometras.

Su sąlygomis, kad visas šiluminis srautas iš AV yra platinamas radialiai ir temperatūros skirtumas t 1 - t 2 nėra didelis, todėl l \u003d const, šilumos laidumo koeficientas gali būti laikomas formulė.

, (20)

kur Q. AB. \u003d T × u AB - maitinimas, skiriamas vieloje.

e) Bueno metodas. Randa naudojimą studijų šiluminio laidumo skysčių ir birių medžiagų praktikoje. Studijuota medžiaga yra pritvirtinta prie sferinio sluoksnio, kuris leidžia iš esmės leisti neįtraukti nekontroliuojamų šilumos nuostolių. Techniškai šis metodas yra gana sudėtingas.