ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие представления о методах определения теплофизических характеристик из "Тепловые основы вулканизации резиновых изделий" Рассмотренные выше величины К и ср связаны между собой зависимостью (1.16). Часто встречается также сочетание /Яср, называемое теплоусвояемостью, или тепловой активностью. [c.77] Для определения теплофизических характеристик, или характеристик тепловых свойств материалов, в принципе может быть применен любой режим теплового процесса нагревания или охлаждения, лишь бы существовало точное математическое описание этого режима, т. е. имелось решение общего уравнения теплопроводности (1.14) для заданных конкретных условий (выбранного теплового режима). [c.78] При этом желательно, чтобы использование решения не вызвало практических затруднений и не было связано, в свою очередь, с погрешностями вычисления. Так, многие из рассмотренных в главе I решений представляются в виде неограниченных рядов, а в практических расчетах используются только несколько первых членов ряда такое ограничение, безусловно, предъявляет дополнительные треГювания к точности вычисления. Таким образом, определение теплофизических характеристик, по существу, сводится к максимально возможной точной реализации тех или иных условий нагрева материала в виде образца известных и обычно строго соблюдаемых размеров и формы при соблюдении заданных граничных и начальных условий. Измеряя изменение температур во времени в различных точках образца, характеризуемых значениями их координат, молено из известных решений найти искомые величины. Важно, чтобы получаемых для их нахождения уравнений с конкретными значениями измеренных и заданных параметров было не меньше, чем самих определяемых величин. [c.78] Требования обеспечения необходимой точности измерений без внесения заметных погрешностей, точности поддержания заданных условий протекания процесса, размеров и формы испытуемого материала, условий контактирования его с нагревателем и холодильником являются общими для всех методов. [c.79] При измерении температур следует обращать внимание на правильность размещения термопар отсутствие заметного отвода тепла через места их ввода, исправность схем измерения, чувствительность и малую инерционность измерительных приборов (при измерениях по времени). Термопары должны быть специально тщательно отградуированы. Необходима высокая степень термоста-тирования для поддержания постоянства температуры среды или заданного темпа температурного изменения применение различного рода переменных граничных условий требует тонкого аппаратурного оформления, зачастую — автоматизации работы измерительной установки. [c.79] При выборе метода учитываются также цели определения. В зависимости от этого можно иногда сознательно отказаться от требований точности метода и использования сложной аппаратуры. Например, для принципиальной классификации материалов по тепловым свойствам достаточно провести их сравнительные испытания без определения абсолютных значений характеристик, а также используя не совсем точные, но простые портативные приборы. [c.80] Наряду с задачей комплексного определения всех теплофизических характеристик в одном и том же опыте решается и более сложная задача — снятие за одно испытание температурной зависимости теплофизических характеристик в условиях изменяющихся температур. Решение такой задачи становится реальным при развитии автоматических методов измерения теплофизических характеристик, позволяющих строго поддерживать выбранные условия проведения эксперимента. В этом случае проблемой является выполнение теоретических предпосылок, положенных в основу для решения конкретной задачи теплопроводности. Кроме того, трудно получить решение, удобное для его практической реализации и не содержащее приближений, приводящих к накоплению ошибок по мере увеличения продолжительности эксперимента. [c.80] Техника измерения температур и термостатирования подробно рассмотрена в монографии М. М. Попова . Там же описаны основные методы измерения количества тепла (методы калориметрии). [c.80] Все имеющиеся в настоящее время методы определения теплофизических характеристик можно разделить на два класса методы стационарного и нестационарного режимов. [c.80] Первоначально возникли приборы и методы стационарного режима 2.37-44 Эти методы не удовлетворяли многим из перечисленных требований, что обусловливалось как отсутствием к тому времени решений ряда удобных для практической реализации задач нестационарного режима, так и недостаточным для использования методов нестационарного режима уровнем развития измерительной техники. Практика длительной эксплуатации приборов и методов стационарного режима выявила их дополнительные недостатки, которые первоначально, из-за отсутствия достаточноТо опыта, не принимались во внимание. Вместе с тем в связи с давностью применения эти методы наиболее освоены, хорошо оформлены аппаратурно, ряд методов стационарного режима находит широкое применение и в настоящее время стандартизован , совершенствуется несмотря на критику их органических недостатков. [c.81] Для общего представления кратко характеризуем наиболее распространенные из методов стационарного режима. [c.82] Большинство методов определения % основано на применении образцов в виде неограниченной пластины ( плиты ) толщиной б. Удельный тепловой поток д в плите в стационарный период определяется формулой (1.24), и нахождение к требует измерения стационарных величин д и температур и на поверхностях образца. Часто используются также методы трубы [неограниченного полого цилиндра, в котором стационарный поток Q вызывает на поверхностях радиусами Г1 и г , согласно (1.27), разность температур tl — 2], и шара [сферической однослойной стенки, коэффициент теплопроводности которой К может быть определен по формуле (1.28) при известных температурах 1 и 2 на поверхностях диаметрами и и стационарном тепловом потоке С]. [c.82] На рис. 2.8 схематически иллюстрировано расположение образца 2, нагревателя 1 и холодильника 5, применяемое по методу плиты с охранными (или защитными) пластинами ( кольцами ). Последние необходимы для максимального снижения (компенсации) утечек тепла и представляют собой дополнительные нагреватели, в которых поддерживается та же температура, что и в контактирующих с ними поверхностях. В этом случае фактически проходящее через образец количество тепла д равно количеству, принимаемому для расчета X. Измерения температур проводят до момента установления постоянного их перепада и для расчета используют стационарные значения. Вся система должна быть хорошо теплоизолирована. [c.82] Метод охранных пластин стандартизован в США и рекомендован в качестве основного Национальным бюро стандартов. [c.82] Метод шара, развитый Нуссельтом (рис. 2.9), имеет те преимущества, что электрический нагреватель 3 размещается во внутреннем шаре 1 и все выделенное тепло проходит через материал 4, помешенный между внутренним и наружным 2 шарами Изготовление образца в виде полой сферы и обеспечение хорошего контакта образца с нагревателем для ряда материалов представ ляет, однако, непреодолимые трудности, поэтому метод в основнок пригоден для сыпучих материалов. [c.82] Очевидно, что метод является относительным. [c.84] Для исключения тепловых утечек по обеим сторонам измерительного пояса (см. рис. 2.10,6) накладываются при измерениях охранные пояса (см. рис. 2.10, в, г). [c.84] Недостатком относительных (сравнительных) методов является частое отсутствие надежных эталонов (материалов с хорошо известными и стабильными теплофизическими характеристиками), хотя по этому поводу существует и противоположное мнение . [c.84] Как правило, эталон должен также иметь характеристики, близкие к характеристикам измеряемого материала. [c.84] Поскольку стационарными методами измеряется только коэффициент теплопроводности Х, для полной характеристики тепловых свойств материалов дополнительно к стационарным методам необходимо использовать приборы и методы определения теплоемкостей, или методы калориметрирования. [c.84] Вернуться к основной статье