 |
Метод плоского слоя (метод пластины)
|
|
|
|
Этот метод позволяет определить теплопроводность от строительных плит толщиной d = 50…500 мм до монолитных материалов с d = 1…5 мм в диапазонах λ = от 0,1 до 5 Вт/(м∙К) и температур от –180°С до 1000°С. Ввиду того, что горные породы в основном имеют λ < 5 Вт/(м∙К), метод плоского слоя часто используется для определения их λ.
Образцы твёрдых материалов выполняются либо в виде дисков диаметром D и толщиной d, при этом D > 10d, либо в виде пластин, которые имеют такие же соотношения между продольными размерами пластин и их толщиной.
Метод цилиндрического слоя (метод трубы)
Этот метод из-за сложности изготовления образцов для горных пород не применяется. Он используется только для определения λ теплоизоляционных материалов.
Метод сферического слоя (метод шара)
Данный метод применяется главным образом для определения λ дисперсных твёрдых веществ, к которым относятся и разрыхленные породы (пески, гравий, щебень) при температурах до 1000 К. Наибольшая точность метода достигается при исследовании дисперсных (сыпучих) твёрдых веществ с λ < 0,2 Вт/м∙К.
К достоинству этого метода относится возможность получения практически идеального одномерного теплового поля без применения специальных устройств, а к недостаткам – сложность монтажа, необходимость строгой центровки шаров исследуемым материалом, трудность равномерного заполнения полости между сферами исследуемым материалом и сложность учёта потерь тепла по электродам нагревателя.
Электронный измеритель теплопроводности ИТП МГ4 «100»
Рис. 1. Общий вид прибора ИТП МГ4 «100»:
1 – стационарная тепловая установка образцов; 2 – измерительная ячейка.
для размещения образца; 3 – электронный блок.
|
|
|
Микропроцессорный прибор ИТП МГ4 «100» предназначен для оперативного определения величин λ и 
(термическое сопротивление слоя материала аналог удельного электрического сопротивления материала и электрического сопротивления проводника 
, δ – толщина слоя материала) твёрдых строительных материалов, в том числе и горных пород, рассмотренным выше методом плоского слоя. Принцип работы прибора основан на автоматическом измерении перепада температур на поверхностях образца, выполненного либо в виде пластины, либо в виде плоского слоя сыпучего материала, при установившемся тепловом режиме.
Порядок выполнения работы
1. Зафиксировать время установления стационарного теплового режима и время определения λ и на этом режиме.
Полученные данные занести в соответствующую графу табл.1.
Таблица 1
Результаты экспериментального определения коэффициента
теплопроводности материала
| № п/п | Название материала | Толщина образца d, мм | Время, с | Коэффициент теплопроводности материала l, Вт/(м∙К) | Термическое сопротивление образца RT, м2∙К/Вт | |
| установления стационарного теплового режима | определения l | |||||
Контрольные вопросы к защите лабораторной работы
1.1.Что такое теплообмен?
1.2.Что такое кондуктивный теплообмен и как при нём происходит передача тепла?
1.3.Что такое конвективный теплообмен и как при нём происходит передача тепла?
1.4.Как происходит передача тепла при лучистом теплообмене?
1.5.Что связывает между собой основной закон теплопроводности? Для какого теплового режима он справедлив?
|
|
|
1.6. Что такое коэффициент теплопроводности? Его физический смысл и размерность в системе СИ.
1.7.Раскрыть понятие теплового потока. В каких единицах он измеряется в системе СИ?
1.8.Что означает выражение «коэффициент теплопроводности горной породы равен l = 4 Вт/(м × К)»?
1.9.Что характеризует коэффициент температуропроводности? В каких основных единицах системы СИ он измеряется?
1.10. Если в технической системе единиц коэффициент теплопроводности l = 4 ккал/(час × град), то какова будет его величина в основных единицах системы СИ?
1.11.Какие вещества имеют наибольший и наименьший коэффициенты теплопроводности? Что этому способствует?
1.12.Почему при увеличении пористости твёрдых веществ, например горных пород, их λ уменьшается, а при увеличении влажности – увеличивается?
1.13.Какие твёрдые материалы можно отнести к теплоизоляционным материалам?
1.14.Раскрыть понятия удельного термического сопротивления материала 
и термического сопротивления слоя материала 
. Как они связаны между собой и с коэффициентом теплопроводности этого материала?
1.15.Какие теплофизические характеристики материалов можно экспериментально определять методами стационарного (установившегося) теплового режима?
1.16.Зачем в установках для определения λ веществ методом стационарного теплового режима необходимо наличие нагревателя и «холодильника»?
1.17.Назовите недостатки стационарных методов исследования λ твёрдых материалов.
1.18.Раскройте сущность метода плоского слоя определения λ твёрдых материалов.
1.19.Для каких твёрдых веществ применяются методы цилиндрического и сферического слоя? Почему?
1.20.В чём заключается принцип измерения λ и твёрдых материалов на приборе ИТП МГ4 «100».
|
|
|
