Evnen til materialer og stoffer for å utføre varme kalles termisk ledningsevne (X,) og uttrykkes av mengden varme som passerer gjennom veggområdet 1 M2.1 m tykk i 1 time med temperaturforskjell på motsatte veggoverflater i 1 grader. Enhet av måling av termisk ledningsevne - W / (M-K) eller W / (M- ° C).

Den termiske ledningsevnen av materialer bestemmes

Hvor Q. - mengden varme (energi), w; F. - Tverrsnittsarealet av materialet (prøve), vinkelrett på bevegelsesretningen, M2; Ved temperatur på motsatte overflater av prøven, til eller ° C; prøve tykkelse, m.

Termisk ledningsevne er en av hovedindikatorene for egenskapene til termiske isolasjonsmaterialer. Denne indikatoren avhenger av en rekke faktorer: den totale porøsiteten til materialet, størrelsen og formen av porene, typen av fast fase, typen av gass, fyllingspore, temperatur, etc.

Avhengigheten av termisk ledningsevne fra disse faktorene i den mest universelle formen uttrykkes av ligningen av Leeba:

_______ С.s.______ - і

Hvor kr - termisk ledningsevne av materialet; XS er termisk ledningsevne av den faste fasen av materialet; PC. - Antallet porer i tverrsnittet vinkelrett på flyt av varme; PI.- Antall porer som er i en seksjon parallelt med varmeflyten; b - radial konstant; є - Emitability; V er en geometrisk faktor som påvirker. stråling innsiden pore; Tt. - Gjennomsnittlig absolutt temperatur; D. - Gjennomsnittlig porediameter.

Kunnskap om den termiske ledningsevnen til et termisk isolasjonsmateriale gjør det mulig å anslå sin termiske isolasjonsegenskaper riktig og beregne tykkelsen av den varmeisolerende strukturen fra dette materialet på de angitte forholdene.

For tiden er det en rekke metoder for å bestemme termisk ledningsevne av materialer basert på måling av stasjonære og nonstationary varmeflyt.

Den første gruppen av metoder tillater målinger i et bredt spekter av temperaturer (fra 20 til 700 ° C) og oppnå mer nøyaktige resultater. Ulempen med metodene for måling av stasjonær varmetrøm er en stor opplevelse av erfaring målt etter timer.

Den andre gruppen av metoder tillater eksperiment i Innen noen få minutter (opp til 1 H), men det er egnet for å bestemme den termiske ledningsevnen til materialer bare ved relativt lave temperaturer.

Måling av termisk ledningsevne av byggematerialer ved denne metoden produseres ved bruk av instrumentet vist på fig. 22. På samme tid ved hjelp av minoritet Varmemåleren er produsert Måling av stasjonær varmeflux som passerer gjennom et testprøvemateriale.

Enheten består av en flat elektrisk varmeapparat 7 og lav inertasjon varmevarmer 9, Installert i en avstand på 2 mm fra overflaten av kjøleskapet 10, Gjennom hvilket vann strømmer kontinuerlig kontinuerlig. Termoelementer legges på overflatene på varmeren og varmemåleren 1,2,4 og 5. Enheten er plassert i et metallkasse 6, fylt med termisk isolasjonsmateriale. Tett passform av prøven 8 Til varmemåleren og varmeapparatet er gitt av trykktilpasningen 3. Varmeapparatet, Heather. Og kjøleskapet har en diskskjema med en diameter på 250 mm.

Varmefluxen fra varmeren gjennom prøven og lav-inertasjonsvarmetåleren overføres til kjøleskapet. Størrelsen på varmefluxen som passerer gjennom den sentrale delen av prøven, måles av en varmemåler, som er en termisk batch på parene på disken, eller Varme - Mål med et reproduksjonselement hvor en flat elektrisk varmeapparat er montert.

Enheten kan måle termisk ledningsevne ved en temperatur på en varm overflate av prøven fra 25 til 700 ° C.

Instrumentet inkluderer: en termostat av type PO-1, KP-59 Type Potensiometer, et laboratorium-250-2 laboratoriebil, MHP termoelementbryter, TS-16 termostat, Ampermeter ACC-enhet opptil 5 A og termos.

Prøver av materiale som er utsatt for tester, skal ha i form av en sirkelform med en diameter på 250 mm. Tykkelsen på prøvene skal ikke være mer enn 50 og minst 10 mm. Tykkelsen på prøvene måles med en nøyaktighet på 0,1 mm og er definert som det aritmetiske gjennomsnittet av resultatene av fire dimensjoner. Overflatene av prøvene må være flate og parallelle.

Ved testing av fibrøs, bulk, myke og halvstive termiske isolasjonsmaterialer, er utvalgte prøver plassert i en 250 mm med en diameter på 250 mm og en høyde på 30-40 mm, laget av asbestpartong med en tykkelse på 3-4 mm .

Tettheten av den valgte prøven under den spesifikke belastningen skal være ensartet gjennom hele volumet og tilsvare den gjennomsnittlige tettheten til testmaterialet.

Prøver før testing må tørkes til en konstant masse ved en temperatur på 105-110 ° C.

Prøven som er forberedt på testing, plasseres på en lyng og presset varmeren. Deretter er instrumentvarmeren termostaten satt til den angitte temperaturen og inkluderer varmeren til nettverket. Etter etablering av en stasjonær modus, hvor vitnesbyrd om varmemåleren på potensiometeret er notert i 30 minutter.

Ved bruk av en lav-inertasjons varmemåler med et reproduserende element, blir vitnesbyrdet om varmemåleren til null-galvanometeret oversatt og innbefattet en strøm gjennom en detaljhandel, og en milliammeter for kompensasjon, samtidig som posisjonen til null-galvanometerpilen i 0, hvorpå vitnesbyrdet på instrumentskalaen er registrert i MA.

Ved måling av mengden av varme ved minoritetsvarmer med et reproduserende element, blir beregningen av termisk ledningsevne av materialet produsert av formelen

Hvor b - tykkelsen på prøven, m; T. - Temperaturen på den varme overflaten av prøven, ° C; - Temperaturen på den kalde overflaten av prøven, ° C; Q. - Mengden varme som passerer gjennom prøven i retningen vinkelrett på overflaten, w / m2.

Hvor R er den konstante motstanden til varmeovnen av varmemåleren, ohm; / - nåværende, a; F. - Salmon Square, M2.

Ved måling av mengden varme (q), er beregningen gjort av en gradert minoritetsvarmermåler med formelen Q.= AE. (W / m2), hvor E. - Elektromotiv kraft (EMF), MV; A er et konstant instrument som er angitt i gradert vitnesbyrd for en varmemåler.

Temperaturen på prøveflatene måles med en nøyaktighet på 0,1 S (under stasjonær tilstand). Varmefluxen beregnes med en nøyaktighet på 1 vekt / m2 og termisk ledningsevne til 0,001 w / (m- ° C).

Når du arbeider på denne enheten, er det nødvendig å produsere sin periodiske kontroll ved å teste standardprøver som leveres av forskningsinstitusjoner for metrologi og laboratorier i standarder for standarder, tiltak og måleinstrumenter ved Ministerrådets ministerråd.

Etter erfaring og datainnsamling er testsertifikatet laget for å teste materialet der følgende data skal være inneholdt: Laboratorietes navn og adressen som er utført av testen; testdato; Navn og egenskaper av materialet; Den gjennomsnittlige tettheten av materialet i en tørr tilstand; Den gjennomsnittlige temperaturen på prøven under testen; Termisk ledningsevne av materiale ved denne temperaturen.

Metoden for to plater tillater å oppnå mer pålitelige resultater enn de som anses ovenfor, da to tvillingprøver blir utsatt for testene, og i tillegg, varme tråd Prøver, har to retninger: Etter en prøve går den fra bunnen til toppen, og gjennom den andre - fra topp til bunn. Denne omstendigheten bidrar i stor grad til gjennomsnittlig testresultater og gir vilkårene for erfaring til de reelle forholdene i materialet.

Det konseptuelle diagrammet til et tolagsinstrument for å bestemme termisk ledningsevne av materialer av den stasjonære modemetoden er vist på fig. 23.

Enheten består av en sentralvarmer 1, en sikkerhetsvarmer 2, Kjøle disker 6, hvem er

Materialprøver trykk 4 Til varmeovner, isolerende fylling 3, Thermopar. 5 og hylster 7.

Enheten inkluderer følgende justerings- og måleinstrument. Spenningsstabilisator (CH), Autotransformere (T), wattmeter (W.), Ampmeters (A), Sikkerhetsvarmer Temperaturregulator (P), Termoelementbryter (er), Galvanometer eller Temperaturmåling Potensiometer (D)Og fartøyet med is (c).

For å sikre de samme grenseforholdene på omkretsen av testprøvene, er varmerformen akseptert med plate. Diameteren til hovedvarmeren for bekvemmelighet for beregning er tatt lik 112,5 mm, som tilsvarer området på 0,01 m2.

Testen av materiale på termisk ledningsevne er laget som følger.

Fra materialet som er valgt for testing, blir to tvillingprøver laget i form av disker med en diameter som er lik diameteren til sikkerhetsringen (250 mm). Tykkelsen på prøvene må være det samme og være i området fra 10 til 50 mm. Overflatene på prøvene må være flate og parallelle, uten riper og bukser.

Testen av fibrøse og bulkmaterialer er produsert i spesielle klumper fra asbestkartong.

Før testen tørkes prøvene til en konstant masse og målt dem med en tykkelse med en nøyaktighet på 0,1 mm.

Prøver plasseres på begge sider av elvarmeren og presset dem til den med kjøleskiver. Sett deretter spenningsregulatoren (LAT) til stillingen der den angitte temperaturen på den elektriske varmeapparatet er tilveiebrakt. Øk sirkulasjonen av vann i kjøleskiver og etter å ha oppnådd den faste modusen som observeres av galvanometeret, måles temperaturen på de varme og kalde overflatene av prøvene, som de bruker de tilsvarende termoelementer og et galvanometer eller potensiometer. Samtidig måles forbruket av elektrisitet. Etter det er den elektriske varmeapparatet slått av, og etter 2-3 timer stoppes vannforsyningen til avkjølingsskiver.

Termisk ledningsevne av materiale, w / (m- ° C),

Hvor W. - Strømforbruk, W; b - prøvenes tykkelse, m; F. - område av en overflate av elvarmeren, M2;. T-temperatur i den varme overflaten av prøven, ° C; І. - Temperaturen i den kalde overflaten av prøven, ° C.

De endelige resultatene på definisjonen av termisk ledningsevne refererer til den gjennomsnittlige temperaturen på prøvene.
Hvor T. - temperatur i den varme overflaten av prøven (gjennomsnittlig to prøver), ° C; T. 2 - Temperatur i den kalde overflaten av prøvene (gjennomsnitt av to prøver), ° C.

Rørmetode. For å bestemme termisk ledningsevne av termiske isolasjonsprodukter med en krøllete overflate (skall, sylindere, segmenter), brukes installasjonen, det skjematiske diagrammet som er vist på

Fig. 24. Denne enheten er et stålrør med en diameter på 100-150 mm og en lengde på minst 2,5 m. Inne i røret på det ildfaste materiale er et varmeelement montert, som er delt inn i tre uavhengige seksjoner langs lengden på Røret: Central (ARBEID), okkupere omtrent] / s rørlengder, og side, ansatte for å eliminere varmelekkasje gjennom enden av enheten (rør).

Røret er installert på suspensjoner eller på stativ i en avstand på 1,5-2 m fra gulvet, veggene og taket på rommet.

Temperaturen på røret og overflaten av testmaterialet måles ved termoelementer. Når du tester, er det nødvendig å justere kraften til elektrisitet som forbrukes av sikkerhetsseksjoner for å eliminere temperaturforskjellen mellom arbeids- og sikkerhetsdelen
mi. Testene utføres med en jevn varmemodus, hvor temperaturen på rørets overflater og isolerende materiale er konstant i 30 minutter.

Strømforbruket til arbeidsvarmeren kan måles som en wattmeter og en separat voltmeter og ammeter.

Termisk ledningsevne av materiale, w / (m ■ ° C),

X -_____ D.

Hvor D. - den ytre diameteren av testproduktet, M; D. - Den indre diameteren av testmaterialet, m; - temperatur på overflaten av røret, ° C; T. 2 - temperatur på den ytre overflaten av testproduktet, ° C; I - Lengde på arbeidsdelen av varmeren, m.

I tillegg til termisk ledningsevne, på denne enheten, kan du måle størrelsen på varmefluxen i den termiske isolasjonsstrukturen som er laget av ett eller annet termisk isolasjonsmateriale. Termisk strøm (W / M2)

Bestemmelse av termisk ledningsevne basert på metodene for nonstationary-varmeflow (dynamiske målemetoder). Metoder basert på Måling av ikke-stasjonære varmeflukser (metoder for dynamiske målinger), nylig brukes all bredere å bestemme de termofysiske verdiene. Fordelen med disse metodene er ikke bare en komparativ hastighet på eksperimenter, men og En større mengde informasjon mottatt i en opplevelse. Her legges en gang til andre parametere i den overvåkede prosessen. På grunn av dette tillater bare de dynamiske metodene å oppnå de termofysiske egenskapene til materialer som termisk ledningsevne, varmekapasitet, temperatur, kjølehastighet (oppvarming) i henhold til resultatene av ett eksperiment

For tiden er det et stort antall metoder og enheter for måling av dynamiske temperaturer og varmeflukser. Imidlertid krever de alle vet
Spesifikke forhold og innføring av endringer i de oppnådde resultatene, siden prosessen med å måle termiske verdier avvike fra måling av verdier av annen art (mekanisk, optisk, elektrisk, akustisk, etc.) med sin signifikante treghet.

Derfor varierer metoder basert på måling av stasjonære varmeflukser fra metodene som underveieperes betydelig større identitet mellom måleresultater og de sanne verdiene for de målte termiske verdiene.

Perfeksjoner om B og E og E Dynamic Measurement Methods går i tre retninger. For det første er det utviklingen av metodene for analyse av feil og innføring av endringer i målingsresultatene. For det andre, utviklingen av automatiske korrigerende enheter for å kompensere for dynamiske feil.

Vurder de to metodene som er mest vanlige i USSR basert på måling av ikke-stasjonær varmeflux.

1. Metode for vanlig termisk regime med bikal-rimeter. Ved bruk av denne metoden kan ulike typer biclorimetre design brukes. Vurder en av dem - en liten, flat bicalry - meter type MPB-64-1 (figur 25), som er designet
For å bestemme termisk ledningsevne av halvstive, fibrøse og bulk termisk isolasjonsmaterialer ved romtemperatur.

MPB-64-1-enheten er en sylindrisk form av et plug-in-skall (kropp) med en indre diameter på 105 mm, i senter som er bygget i kjernen med montert i Det er en varmeapparat og batteri av differensial termoelement. Enheten er laget av Duralumin Mark D16T.

Termoobatrum av differensial termoelementer bicked - rimeter er utstyrt med kobber-kobber termoelementer, diameteren av elektrodene er 0,2 mm. Endene på svingene til termobatarene fjernes på messingbladene til fiberglassene, impregnert med BF-2 lim, og deretter gjennom ledningene til gaffelen. Varmeelement laget avNichrome wire med en diameter på 0,1 mm, verdsatt på en sirkulær plate med en kylling bf-2 glass Stoffer. Endene av varmen til varmeelementet, så vel som endene av termobatartråden, vises på messingringene og videre, gjennom støpselet til strømkilden. Varmeelementet kan drives av en vekslende strøm på 127 V.

Enheten er forseglet på grunn av tetningen fra vakuumgummi, lagt mellom huset og dekslene, så vel som kjertelputen (Penkovo-sucrony) mellom håndtaket, boblen og huset.

Termoelementer, varmeapparat og deres konklusjoner bør være godt isolert fra huset.

Dimensjonene til testprøvene bør ikke overstige i diameter 104 mm og tykk-16 mm. På enheten produserer samtidig en test av to tvillingprøver.

Operasjonen av enheten er basert i det følgende prinsippet.

Prosessen med å kjøle faststoffet oppvarmet til temperatur T.° og plassert på onsdag med temperatur ©<Ґ при весьма большой теплопередаче (а) от тела tilMediet ("-\u003e - 00) og i en konstant temperatur på dette mediet (0 \u003d const), er delt inn i tre stadier.

1. Temperaturfordeling i Kroppen er i første omgang en tilfeldig karakter, det vil si det er en forstyrret termisk modus.

2. Over tid blir kjøling bestilt, dvs. det vanlige regimet kommer, der
Rumendring i temperaturen på hvert punkt av kroppen adlyder den eksponensielle loven:

Q. - Aue .- "1

Hvor © er en forhøyet temperatur i et tidspunkt i kroppen; U - noen punkt koordinat funksjon; E-fundament av naturlige logaritmer; T-tid fra begynnelsen av kroppens kjøling; t - tempoet i kjøling; A er en konstant anordning avhengig av de opprinnelige forholdene.

3. Etter vanlig kjølemodus er preget av begynnelsen av termisk kropps likevekt med miljøet.

Temp kjøling t etter differensiering av uttrykk

Av T. i koordinater I.I-T. Det er uttrykt som følger:

Hvor MEN og I - Konstanter av enheten; FRA - Den totale varmekapasiteten til testmaterialet som er lik produktet av den spesifikke varmekapasiteten til materialet på sin masse, J / (kg-° C); T-hastigheten på kjøling, 1 / h.

Testen utføres som følger. Etter at du har plassert prøvene i enheten, blir dekselet tett presset til huset ved hjelp av en mutter med en knurling. Anordningen senkes i en termostat med en omrører, for eksempel en termostat av TC-16, fylt med vanntemperatur, og kobler deretter termofilen til differensial termoelementer til galvanometeret. Enheten holdes i en termostat for å nivåere temperaturen på de ytre og indre overflatene av prøvene i testmaterialet, som er registrert av galvanometeret. Deretter inkluderer kjernevarmeren. Kjernen oppvarmes til en temperatur større enn 30-40 ° vanntemperatur i termostaten, og deretter slå av varmeren. Når Galvanometerets pilen vender tilbake til skalaen av skalaen, registrerer Galvanometerets skjønn som reduseres i tide. Totalt rekord 8-10 poeng.

I koordinatsystemet 1p0-t, er en graf bygget, som skal ha den typen en rett linje som krysser på noen punkter av abscissa-aksen og ordinering. Beregn deretter den tangente hellingsvinkelen til den resulterende direkte, som uttrykker verdien av prosessen med avkjøling av materialet:

__ I 6t. - I. O2. __ 6 02

Tiu. - - J.

T2 - TJ 12 - "el

Hvor BI og 02 er de tilsvarende ordinatene for TI og T2 tid.

Opplev gjenta igjen og igjen bestemme hastigheten på kjøling. Hvis uoverensstemmelsen i verdiene for kjølehastigheten beregnes i første og andre eksperimenter, er mindre enn 5% begrenset til disse to forsøkene. Gjennomsnittlig verdi av kjølehastigheten bestemmes av resultatene av to eksperimenter og beregner materialets termiske ledningsevne, vekt / (M * ° C)

X \u003d (a + yasure) / og.

Eksempel. Testmaterialet er en mineralullematte på et fenolbindemiddel med en gjennomsnittlig tetthet i en tørr tilstand på 80 kg / m3.

1. Beregn størrelsen på prøvematerialet plassert i enheten,

Hvor rp er et materiale plassert i en sylindrisk kapasitet på anordningen, kg; Vn. - volumet av en sylindrisk tank av anordningen lik 140 cm3; PCP - Gjennomsnittlig materialtetthet, g / cm3.

2. Fastslå sammensetning Bcyp. , Hvor I - en enhet konstant, lik 0,324; C er den spesifikke varmekapasiteten til materialet som tilsvarer 0,8237 KJ / (kg-k). Deretter Vsr \u003d. =0,324 0,8237 0,0224 = 0,00598.

3. resultater Observasjoner for Kjøleprøver i enheten i tide er vi i tabellen. 2.

Avvik i verdiene i kjølehastigheten T og T2 er mindre enn 5%, så gjenta eksperimenter kan ikke produseres.

4. Beregn gjennomsnittlig tempo i kjøling

T \u003d (2,41 + 2,104) / 2 \u003d 2,072.

Å vite alle nødvendige verdier, teller vi termisk ledningsevne

(0,0169 + 0,00598) 2,072 \u003d 0,047 W / (M-K)

Eller w / (m- ° C).

Samtidig var gjennomsnittstemperaturen på prøvene 303 til eller 30 ° C i formel 0,0169-L (anordningen konstant).

2. Probe metode. Det er flere varianter av sondemetoden for å bestemme varmeøret
De isolerende materialene som er forskjellig fra hverandre av de aktuelle enhetene og prinsippene for oppvarming av sonden. Tenk på en av disse metodene - metoden for den sylindriske sonden uten elektrisk varmeapparat.

Denne metoden er som følger. Metallstang med en diameter på 5-6 mm (figur 26) og en lengde på ca. 100 mm injiseres i tykkelsen av det varme termiske isolasjonsmaterialet og ved hjelp av en inne i stangen

Termoelementer bestemmer temperaturen. Temperaturbestemmelsen er laget i to mottakelser: i begynnelsen av forsøket (på tidspunktet for sondens oppvarming) og på enden, når likevektstilstanden oppstår, og økningen i temperaturen på sonden er avsluttet. Tiden mellom disse to tellene måles ved hjelp av stoppeklokken. H Termisk ledningsevne materiale M / (M ° C), R.2cv.

Hvor R. - Rod radius, m; FRA - Spesifikk varmekapasitet av materialet som stangen, KJ / (KGH HC) er laget; V-volumstang, m3; T-tidsintervallet mellom temperaturreferanser, H; Tx og u - temperaturer på tidspunktet for de første og andre prøver, til eller ° C.

Denne metoden er veldig enkel og lar deg raskt bestemme den termiske ledningsevnen til materialet både i laboratorium og i produksjonsforhold. Det er imidlertid egnet bare for et grovt estimat av denne indikatoren.

Til dags dato er ikke enhetlig klassifisering ikke utviklet, som er knyttet til mangfoldet av eksisterende metoder. Alle kjente eksperimentelle metoder for måling av koeffisienten til termisk ledningsevne av materialer er delt inn i to store grupper: stasjonær og ikke-stasjonær. I det første tilfellet brukes kvaliteten på den beregnede formelen private løsninger av den termiske ledningsevnen ligningen

under tilstanden, i den andre - under tilstanden hvor t er temperaturen; f-tid; - Temperaturkoeffisient; L - Termisk ledningsevne koeffisient; C - spesifikk varme; G - Material tetthet; - Lapplace operatør registrert i det tilsvarende koordinatsystemet; - Spesifikk kapasitet på den volumetriske varmekilden.

Den første gruppen av metoder er basert på bruk av stasjonært termisk regime; Den andre er nonstationary termisk regime. Stasjonære metoder for å bestemme koeffisienten til termisk ledningsevne ved hjelp av målingene er direkte (det vil si at termisk ledningsevne koeffisienten er direkte bestemt) og er delt inn i absolutt og relativ. I absolutte metoder tillater parametrene i forsøket å benytte den beregnede formel for å oppnå den ønskede termiske ledningsevne koeffisienten. I de relative metodene måles parametrene i forsøket, slik at vi kan oppnå den ønskede termiske ledningsevne koeffisientverdien ved hjelp av den beregnede formel. I de relative metodene til de målte parametrene er det ikke nok å beregne absoluttverdien. To tilfeller er mulige her. Den første er å observere endringen i koeffisienten til termisk ledningsevne i forhold til kilden, vedtatt per enhet. Det andre tilfellet er bruk av referansemateriale med kjente termiske egenskaper. I dette tilfellet bruker beregningsformelen den termiske konduktivitetskoeffisienten til standarden. Relative metoder har noen fordel over absolutte metoder, siden enklere. Ytterligere divisjon av stasjonære metoder kan utføres i henhold til arten av oppvarming (ekstern, volumetrisk og kombinert) og ved type isotermer i temperaturfeltet i prøver (flat, sylindrisk, sfærisk). Undergruppen av eksterne oppvarmingsmetoder inkluderer alle metoder der ytre (elektriske, volumetriske, etc.) anvendes og oppvarming av overflatene av prøven med termisk stråling eller elektronbombardement. Undergruppen med metoder med volum oppvarming kombinerer alle metoder hvor oppvarming brukes av en strøm som overføres gjennom prøven, oppvarming av den studerte prøven fra nøytron eller G-stråling eller ultra høyfrekvent strømmer. Metodene der ekstern og volum oppvarming av prøvene samtidig brukes samtidig, eller mellomvarme (for eksempel høyfrekvente strømmer) kan tilskrives undergruppen av kombinerte oppvarmingsmetoder.

I alle tre undergrupper av stasjonære metoder. Temperaturfelt

kan være annerledes.

Flate isotermer dannes i tilfelle når termisk strømmen er rettet langs eksemplet til prøvesymmetrien. Metoder som bruker flate isotermer i litteraturen kalles metoder med aksial eller langsgående varmestrøm, og eksperimentelle installasjoner selv - flate enheter.

Sylindriske isotermer korresponderer med forplantningen av varmenstrømmen i retning av radiusen til den sylindriske prøven. I tilfelle når varmen flux er rettet langs radiusen til en sfærisk prøve, forekommer sfæriske isotermer. Metoder som bruker slike isotermer kalles sfæriske, og apparater - ball.

Uansett omfanget av konstruksjonen, blir den første utviklet prosjektet. På tegningene reflekteres ikke bare geometrien til strukturen, men også beregningen av hovedvarmeegenskapene. For å gjøre dette må du kjenne den termiske ledningsevnen til byggematerialer. Hovedformålet med konstruksjonen er å bygge slitesterke strukturer, holdbare strukturer, der komfortabelt uten overdreven oppvarmingskostnader. I denne forbindelse er kunnskapen om koeffisientene til termisk ledningsevne ekstremt viktig.

Murstein har den beste termiske ledningsevnen

Karakteristisk indikator

Under den termiske termiske ledningsevnen forstås termisk energi fra mer oppvarmede elementer til mindre oppvarmet. Utvekslingen går til temperaturen Equilibrium kommer.

Varmeoverføringen bestemmes av segmentet hvor temperaturen i rommene er i samsvar med omgivelsestemperaturen. Jo mindre dette intervallet, desto større lederningsevne av varmen av byggematerialer.

Begrepet termisk ledningsevne koeffisient brukes til å karakterisere ledningsevnen til varme, som viser hvor mye varme i en slik tid passerer gjennom et slikt overflateareal. Enn denne figuren er høyere, jo større varmeveksling, og konstruksjonen kjøler seg mye raskere. Således, i konstruksjonen av strukturer, anbefales det å bruke byggematerialer med minimal varmeledningsevne.

I denne videoen lærer du om den termiske ledningsevnen til byggematerialer:

Hvordan bestemme varmetapet

Hovedelementene i bygningen gjennom hvilken varme går:

• dører (5-20%);
• gulv (10-20%);
• tak (15-25%);
• vegger (15-35%);
• windows (5-15%).

Varmetapnivået bestemmes ved hjelp av termisk bildebehandler. På de vanskeligste områdene, snakker den røde fargen om mindre varmetap vil si gul og grønn. Soner hvor de minste tapene er uthevet i blått. Den termiske ledningsevneverdien er definert i laboratorieforhold, og materialet utstedes et kvalitetsbevis.

Verdien av varmeledningsevne avhenger av slike parametere:

1. Porøsitet. Porene snakker om inhomogeniteten til strukturen. Når varmen passeres gjennom dem, vil kjøling være minimal.
2. Luftfuktighet. Et høyt fuktighetsnivå provoserer forskyvningen av tørr luft med flytende dråper fra porene, og derfor øker verdien gjentatte ganger.
3. Tetthet. En stor tetthet bidrar til mer aktiv samhandling av partikler. Som et resultat strømmer varmeveksling og ekvilibrering av temperaturer raskere.

Koeffisient av termisk ledningsevne

I hus av varmetap er de uunngåelige, og de oppstår når temperaturen under vinduet er lavere enn i rommene. Intensiteten er en variabel verdi og avhenger av mange faktorer, hvorav hovedet er som følger:

1. Overflaten som er involvert i varmeveksling.
2. Den termiske ledningsevne indikatoren for byggematerialer og elementer i bygningen.
3. Forskjellstemperatur.

For å betegne koeffisienten til termisk ledningsevne for byggematerialer, brukes det greske bokstaven λ. Måleenhet - W / (m × ° C). Beregningen er laget på 1 m² av veggtykkelsesveggene. Her er temperaturforskjellen 1 ° C.

Eksempel fra praksis

Betinget materialer er delt inn i termisk isolasjon og strukturelle. Sistnevnte har den høyeste termiske ledningsevnen, de bygger vegger, overlapper, andre gjerder. På bordet av materialer, ved bygging av vegger fra armert betong for å sikre liten varmeveksling med miljøet, bør tykkelsen være ca 6 m. Men da strukturen vil være stor og dyrt.

Ved feil beregning av termisk ledningsevne når du designer fremtidens beunure, vil bare 10% av varmen fra energibærere være tilfreds. Derfor anbefales husene fra standard byggematerialer å isolere i tillegg.

Ved utførelse av riktig vanntetting av isolasjonen påvirker den store fuktigheten ikke kvaliteten på termisk isolasjon, og strukturen til varmevekslingsstrukturen vil bli mye høyere.

Det mest optimale alternativet er å bruke isolasjon

Det vanligste alternativet er en kombinasjon av en støttestruktur fra høystyrke materialer med ytterligere termisk isolasjon. For eksempel:

1. Rammehus. Isolasjonen stables mellom rekkene. Noen ganger med en liten nedgang i varmeveksling, kreves ytterligere isolasjon utenfor hovedrammen.
2. Konstruksjon fra standardmaterialer. Når veggene er murstein eller slaggblokk, utføres isolasjon utvendig.

Byggematerialer til utendørs vegger

Veggene i dag er reist fra forskjellige materialer, men de mest populære gjenstander: tre, murstein og byggeblokker. Hovedsakelig forskjellig tetthet og konduktivitet av varmen av byggematerialer. En komparativ analyse lar deg finne en gull midt i forholdet mellom disse parametrene. Tettheten er større, jo større bærekapasiteten til materialet, og derfor hele strukturen. Men termisk motstand blir mindre, det vil si at energikostnadene øker. Vanligvis med en mindre tetthet er det porøsitet.

Koeffisienten av termisk ledningsevne og dens tetthet.

Varmeovner for vegger

Isolasjon brukes når det ikke er nok termisk motstand av ytre vegger. Vanligvis, for opprettelsen av et komfortabelt mikroklima i lokalene, er nok tykkelse 5-10 cm.

Verdien av koeffisienten λ er gitt i følgende tabell.

Den termiske ledningsevnen måler kroppens evne til å hoppe over varme gjennom seg selv. Det avhenger av sammensetningen og strukturen. Tette materialer, som metaller og stein, er gode varmeledere, mens lavt tetthetsstoffer, som gass og porøs isolasjon, er dårlige ledninger.

Termisk ledningsevne er de viktigste termofysiske egenskapene til materialene. Det må tas i betraktning ved utforming av varmeinnretninger, velge tykkelsen på beskyttende belegg, med tanke på varmetap. Hvis det ikke er noen passende katalog ved hånden eller på lager, og sammensetningen av materialet er definitivt ikke kjent, må dens termiske ledningsevne beregnes eller måles eksperimentelt.

Komponenter av termisk ledningsevne av materialer

Den termiske ledningsevnen karakteriserer varmeoverføringsprosessen i en homogen kropp med visse generelle dimensjoner. Derfor er de innledende parametrene for måling:

1. Området i retningen vinkelrett på retningen av varmen flux.
2. Tiden der varmen av termisk energi foregår.
3. Temperaturforskjellen mellom de enkelte delene av delen eller den studerte prøven fra hverandre.
4. Kraften i termisk kilde.

For å overholde maksimal nøyaktighet av resultatene, er det nødvendig å opprette stasjonære (angitt i tid) varmeoverføringsbetingelser. I dette tilfellet kan tidsfaktoren bli forsømt.

Det er mulig å bestemme termisk ledningsevne på to måter - absolutt og relativ.

Den absolutte metoden for å evaluere termisk ledningsevne

I dette tilfellet bestemmes den direkte verdien av varmen flux, som sendes til prøven som studeres. Oftest er prøven akseptert med en stang eller lamellar, men i noen tilfeller (for eksempel ved å bestemme termisk ledningsevne av koaksialt plassert elementer), kan det ha en slags hul sylinder. Mangelen på lamellære prøver er behovet for streng plan-parallellisme av motsatte overflater.

Derfor, for metaller preget av høy termisk ledningsevne, blir prøven i form av en stang tatt oftere.

Essensen av målingene er som følger. På motsatte overflater opprettholdes konstante temperaturer fra varmekilde, som er plassert strengt vinkelrett på en av overflatene av prøven.

I dette tilfellet vil den ønskede parameteren av den termiske ledningsevnen λ være
λ \u003d (q * d) / f (t2-t1), w / m ∙ k, hvor:
Q er kraften i varmen flux;
D - prøve tykkelse;
F - prøven hvor varmeflaten virker;
T1 og T2 - temperaturer på overflatene på prøven.

Siden kraften i varmenstrømmen for elektriske varmeovner kan uttrykkes gjennom deres kraft Ui, og termiske sensorer som er koblet til modellen, kan brukes til å måle temperaturen, og deretter beregne den termiske ledningsevnen indikatoren λ vil ikke være spesielle vanskeligheter.

For å eliminere ikke-produktive varmetap, og forbedre nøyaktigheten av metoden, bør prøven og varmeapparatet plasseres i et effektivt varmeisolerende volum, for eksempel i Dewar-fartøyet.

Relativ metode for å bestemme termisk ledningsevne

Ekskluder fra vederlaget den termiske strømkraftfaktoren kan brukes dersom en av metodene for komparativ evaluering kan brukes. Til dette formål, mellom stangen, er den termiske ledningsevne som kreves for å bestemmes, og varmekilden er plassert i referanseprøven, er den termiske ledningsevne av materialet λ3 kjent. For å ekskludere målingsfeil, presses prøvene tett til hverandre. Den motsatte ende av den målte prøven er nedsenket i kjølebadet, hvoretter to termoelementer er forbundet med begge stengene.

Termisk ledningsevne beregnes ut fra uttrykket
λ \u003d λ 3 (D (T1 3 -T23) / D3 (T1-T2)), hvor:
D er avstanden mellom termoelementet i prøven under studien;
D 3 - Avstand mellom termoelementer i prøven referanse;
T1 3 og T2 3 - indikasjonene på termoelementet installert i prøvereferansen;
T1 og T2 - indikasjonene på termoelementet installert i den studerte prøven.

Termisk ledningsevne kan også bestemmes av den kjente elektriske ledningsevne γ av prøvematerialet. For å gjøre dette mottas lederen fra ledningen som en testprøve, i enden av hvilken en konstant temperatur opprettholdes på noen måte. Gjennom lederen passerer en konstant elektrisk strøm av kraft I, og terminalkontakten skal nærme seg den perfekte.

Ved å nå den stasjonære termiske tilstanden, vil temperaturen maksimalt T Max være plassert i midten av prøven, med minimal verdier av T1 og T2 i slutten. Måling av forskjellen i potensialer U mellom de ekstreme prøvepunktene, kan den termiske ledningsevneverdien settes ut av avhengigheten

Nøyaktigheten av evalueringen av termisk ledningsevne øker med en økning i lengden på testprøven, så vel som med en økning i den nåværende kraften som passeres gjennom den.

Relative metoder for måling av termisk ledningsevne er mer nøyaktige, og mer praktisk i praktisk bruk, men krever betydelig tid brukt tid på målinger. Dette skyldes lengden på etableringen av en stasjonær termisk tilstand i prøven, den termiske ledningsevnen som bestemmes.

For å studere den termiske ledningsevnen til stoffet, bruk to grupper av metoder: stasjonær og ikke-stasjonær.

Teorien om stasjonære metoder er enklere og designet mer fullstendig. Men ikke-stasjonære metoder i utgangspunktet, i tillegg til termisk ledelsens koeffisient, gjør informasjon om temperatur- og varmekapasitetskoeffisienten. Derfor er det nylig lagt stor vekt på utviklingen av ikke-stasjonære metoder for å bestemme de termofysiske egenskapene til stoffer.

Her regnes som noen stasjonære metoder for å bestemme koeffisienten til termisk ledningsevne av stoffer.

men) Flatt lag metode. Med en enkeltdimensjonal varmetrømning gjennom et flatt lag bestemmes den termiske ledningsevne koeffisienten av formelen

hvor d -tykkelse, T. 1 I. T. 2 - varme og kalde temperaturer av prøven.

For å studere termisk ledningsevne, må denne metoden skape nær en-dimensjonal varmeflyt.

Typisk måles temperaturer ikke på overflaten av prøven, og i en eller annen avstand fra dem (se fig. 2.), så det er nødvendig å introdusere endringer i temperaturfallet i varmeren og kjøleskapet, for å minimere termisk motstand av kontaktene.

I studiet av væsker for å eliminere konveksjonsfenomenet, bør temperaturgradienten rettes langs tyngdekraften (ned).

Fig. 2. Skjema med planlagingsmetoder for måling av termisk ledningsevne.

1 - prøven under studiet 2 - varmeapparat; 3 - kjøleskap; 4, 5 - Isolerende ringer; 6 - Sikkerhetsvarmer; 7 - termoelementer; 8, 9 - Differensial termoelementer.

b) metode for EGER. Fremgangsmåten er basert på å løse en endimensjonal ligning av termisk ledningsevne, som beskrev varmen av varme langs stangen oppvarmet av elektrisk støt. Vanskeligheten ved å bruke denne metoden består i umuligheten av å skape strenge adiabatiske forhold på prøvenes ytre overflate, som forstyrrer varmenes overflod.

Den estimerte formelen har skjemaet:

(14)

hvor s. - Elektrisk ledningsevne av prøven under studiet, U. - Slipp i spenning mellom ekstreme prikker i enden av stangen, Dt. - Temperaturforskjellen mellom mellomstangen og punktet på enden av stangen.

Fig. 3. Ordningen i EGER-metoden.

1 - Elektrisk ovn; 2 - prøve; 3 - Prøvepinne; T 1 ¸ t 6 - Steder for å forsegle termoelementet.

Denne metoden brukes i studien av elektrisk ledende materialer.

i) Den sylindriske lag-metoden. Væsken under studie (bulkmateriale fyller det sylindriske laget dannet av to koaksiale sylindere. En av sylinderene, oftest indre, er en varmeapparat (figur 4).

Fig.4.Chemem-metoden for det sylindriske laget

1 - Intern sylinder; 2 - Hovedvarmeren; 3 - lag av det studerte stoffet; 4 - Ekstern sylinder; 5 - termoelementer; 6 - Sikkerhetscylindre; 7 - Ytterligere varmeovner; 8 - Bolig.

Tenk på mer detaljert den stasjonære prosessen med termisk ledningsevne i den sylindriske veggen, hvor temperaturen av de ytre og indre overflater som holdes av konstant og lik 1 og T2 (i vårt tilfelle, dette er et lag av stoffet under studien 5). Vi definerer varmefluxen gjennom veggen under forutsetning av at den indre diameteren av den sylindriske veggen D 1 \u003d 2R1 og den ytre D2 \u003d 2R2, L \u003d COMP og varmen fordeles bare i radialretningen.

For å løse problemet, bruker vi ligning (12). I sylindriske koordinater når ; Ligning (12), ifølge (1o), tar VIT:

. (15)

Vi presenterer betegnelsen dt./dr.\u003d 0, vi får

Etter å ha integrert og potensialet av dette uttrykket, som beveger seg til de opprinnelige variablene, får vi:

. (16)

Som det fremgår av ligningen, er avhengigheten t \u003d f (r) logaritmisk.

Permanent integrasjon C1 og C2 kan bestemmes om denne ligningen for å erstatte grenseforholdene:

til r \u003d r 1 t \u003d t 1 og T 1 \u003d c 1ln. r 1 + c 2,

til r \u003d r 2 t \u003d t 2og T 2 \u003d c 1ln. r 2 + c 2.

Løsningen av disse ligningene er relativt FRA 1 I. Med 2. Gir:

;

Erstatte disse uttrykkene i stedet Med 1. og Med 2. I ligning (1b) får vi

(17)

termisk strømning gjennom området av radiusenes sylindriske overflate r. og lengden bestemmes ved hjelp av Fourier loven (5)

.

Etter substitusjonen får vi

. (18)

Termisk ledningsevne L med kjente verdier Q., T. 1 , T. 2 , d. 1 , d. 2, beregnet med formelen

. (19)

For å undertrykke konveksjon (i tilfelle av væske), bør det sylindriske laget ha en liten tykkelse, vanligvis aksjene i en millimeter.

Redusere sluttrap i den sylindriske lag-metoden oppnås ved å øke forholdet / d. og sikkerhetsvarmer.

d) Metoden for oppvarmet ledning. I denne metoden, forholdet / d. øker ved å redusere d.. Den indre sylinderen erstattes av en tynn ledning, som samtidig var varmeren og termometeret av motstanden (figur 5). Som et resultat av den relative enkelheten i design og detaljert utvikling av teorien, ble den oppvarmede trådmetoden en av de mest perfekte og nøyaktige. I praksis med eksperimentelle studier av termisk ledningsevne av væsker av iGZes, opptar det et ledende sted.

Fig. 5. Ordning av målecellen, laget av metoden for oppvarmet ledning. 1 - Målebånd, 2-rør, 3-studert stoff, 4 - strømmer, 5 - potensielle kraner, 6 - ytre termometer.

Med betingelsene at hele termisk strømning fra seksjonen AV distribueres radialt og temperaturforskjellen T 1 - T2 er ikke stor, slik at L \u003d Const, kan den termiske ledningsevne koeffisienten vurderes med formelen.

, (20)

hvor Q. AB. \u003d T × u AB - Kraft tildelt på ledningen.

e) Bowl metode. Finn bruk i praksis med studier av termisk ledningsevne av væsker og bulkmaterialer. Det studerte stoffet er festet til formen på et sfærisk lag, som i prinsippet gjør det mulig å ekskludere ukontrollerte varmetap. Teknisk sett er denne metoden ganske komplisert.