Измерения теплового

Максимальные погрешности измерений At/, А/п, входящие в уравнение (3.34), определяются классом измерительных приборов; максимальную погрешность тарировки термопар можно принять равной А^т = ±0,5 К, а погрешностями определения радиальных тепловых потерь AQK и электрического сопротивления нагревателя AR при определении ошибки измерения теплопроводности можно пренебречь.

Оценка погрешностей измерений. Вычислим среднеквадрати-ческую погрешность измерения теплопроводности с доверительной вероятностью 0,95 для эксперимента, в котором t\ = 5Q°C, а /2 = 20°С.

Прибор для измерения теплопроводности металлов до температуры 300° С. Схема прибора приведена на рис. 2-9. Л. 2-8]. Опытный образец / имеет диаметр 12 н длину 260 мм. Температурный градиент создается с помощью

I'nc. 2-23. Схема прибора для измерения теплопроводности водяного пара.

151. Бузовкина Т. Б., Мень А. А. Об использовании плавленного кварца в качестве эталона в сравнительных методах измерения теплопроводности.— Инж.-физ. журн. 1972, т. 23, № 4, с. 669—672.

Влияние облучения на теплопроводность окиси алюминия исследовалось при комнатной и более низких температурах [16, 57]. Берман и др. [16] пришли к заключению, что измерения теплопроводности при

В работе [17] приведены расчетные и экспериментальные значения теплопроводности для трех групп композиционных материалов, отличающихся как по типу структуры, так и по природе составляющих компонентов. Первая группа материалов имела плоскую плетеную структуру из молибденовых и вольфрамовых волокон диаметром 40 — 60 мкм. Пористость металлов составляла 0,12 и 0,16 (Мо) и 0,145, 0,195 и 0,250 (W). Материал был получен импульсным прессованием сеток, изготовленных из металлических волокон. Измерения теплопроводности проводили стационарным методом.

Вторая группа материалов представляла собой алюминий (АД1), армированный стальной проволокой (12Х18Н10Т) диаметром 80 — 100 мкм. Объемная доля волокон составляла 0,075; 0,31 и 0,53. Измерения теплопроводности проводили в различных направлениях относительно оси волокон (0, 30, 60, 90°).

Экспериментальные методы измерения теплопроводности

В работе [Л. 58] измерения теплопроводности проводились при различных значениях перепада температур в слое (1,5—3°С) и произведении GrPr<1000, что свидетельствовало об отсутствии конвекции. Для проверки установки специально ставились контрольные измерения теплопроводности воды, толуола, бензола и ацетона до температуры кипения. Полученные опытные данные в пределах 1,5% согласовываются с наиболее надежными измерениями других авторов.

Во всех известных методах измерения теплопроводности значительные трудности представляет исключение влияния естественной конвекции. Для того чтобы произведение критериев Gr-Pr было меньше 1000 [Л. 167] во всем интервале температур, толщина слоя жидкости должна быть минимальной.

где AQ/Q = 2A/7/t/+A#/# — относительная погрешность измерения теплового потока; Д^= (A/n2+A/T2)1/2 — абсолютная погрешность определения температуры; Atu, А^т — абсолютные погрешность измерения температуры и погрешность тарировки термопар соответственно.

На основании предыдущего соотношение между единицами измерения теплового потока таково: 1 ккал/(м? -ч) = = 1,163 вгп/м2.

Тепломер служит для определения теплового потока, проходящего через исслед/смып образен. Он состоит из металлического корпуса ?. нагревателя 6. воспроизводящего определяемый тепло юп поток, экрана Г> и дифференциальной термопары 7. Нагреватель помещается в центральном углублении корпуса диаметром 24 и глубиной 1 мм. Он выполняется из нихромовой проволоки диаметром 0,2 мм в виде спирали и равномерно размещается на поверхности гиастипы 8 из ультралегковсса. Питание этого нагревателе осуществляется постоянным током от аккумуляторной батареи. Энергия, потребляемая нагревателем при ко )ффпциепте теплопроводности исследуемого материала, равном 5 вт/м-град, для температур 1 000°С составляет около 10—12 вт. Сверху спираль нагревателя тепломера закрывается металлическим экраном 5. Дифференциальная термопара служит для измерения перепада между температурами экрана н корпуса тепломера. Концы этой термопары подключаются к стрелочному нуль-гальванометру. Все части тепломера соединяются между собой с помощью жаростойкого цемента. Тепловые потери с боковых поверхностей прибора практически исключаются за счет применения тепловой изоляции 4. Ролг- холодильника выполняет экран тепломера, с внешней поверхности которого тепло отводится за счет конвенции. Величина этой поверхности должна быть достаточной, а сама поверхность должна хорошо омываться воздушной средой. При установившемся тепловом режиме тепловые потоки, проходящие через образец п корпус тепломера, будут одинаковы. Тогда тепловой поток будет равен мощности, потребляемой нагревателем тепломера и момент выравнивания температуры экрана и корпуса тепломера. Ошибка измерения теплового потока тепломером оценивается в 5%. Стационарное тепловое состояние устанавливается в течение 2—3 ч. На этом приборе измерялись коэффициенты теплопроводности керамических материалов (шамот, магнезит).

отделенных от основного металла плазменных покрытий из окиси алюминия и двуокиси циркония проводили на специальной установке [149]. Образец в виде цилиндра длиной 100 мм с толщиной стенок 1 мм устанавливался таким образом, чтобы один из его концов нагревался от верхних электрических нагревателей, а другой находился в эвтектическом расплаве. Охранное приспособление, экраны, изоляция из кремнеземистого волокна, а также возможность измерения теплового потока на сравнительно большой длине исключали неточность выполнения условий стационарности и одномерности. Градиент температур определялся термопарами.

Экспериментальные измерения теплового эффекта при пйастометрических испытаниях достаточно сложны, так как зачеканенные в образец термопары часто выходят из строя, в работе они инерционны и велика погрешность от дополнительного сигнала при сжатии спая термопары.

и в двойном оптическом окне поддерживалась с помощью двух ультратермостатов. Нагревательный блок состоял из медного теплового клина с зоной теплоотвода диаметром 40 мм. Максимальная мощность нагревателя составляла 1700 Вт, а максимальная плотность теплового потока в зоне теплоотвода — 135-104 Вт/м2. Электрический нагреватель был выполнен из двух нихромовых проводов, в качестве электроизоляции служил тонкий напыленный слой АЬОз, внешняя поверхность нагревателя теплоизолировалась. Для измерения теплового потока в медный блок зачеканивались термопары. Теплоотвод от медного блока к исследуемому образцу осуществлялся через механический контакт с помощью прижимного устройства. С целью устранения контактного термического сопротивления поверхность соприкосновения смазывалась тонким слоем теплопроводной пасты. На нижнюю поверхность образца зачеканивались также термопары, Образец уплотнялся с помощью фторопластового кольца. Датчики температуры размещались на поверхности испарения, в паровом пространстве и в жидкости.

Рис. 11-16. Заделка одно-электродной термопары в трубу для измерения теплового цотока.

Измерения теплового потока q проводились с помощью амперметра и вольтметра, показывавшего падение напряжения на измерительном участке нагревателя 2 длиной 200 мм, на котором поле температур Тп и Т„ было равномерным. Эти измерения начинались после выхода установки на стационарный режим и уравнивания с помощью регуляторов напряжения РНО-250-5 температур на корпусе печи / и трубе охранного нагревателя 4 (Тп — Т0). Величина д отнесена к диаметру трубы 6 (dCT = 60. мм), а величина q' — к среднему диаметру стенки печи (d = = 78 мм). Измерения толщины отложений 63 проводились на микроскопе УИМ-21 по методике, изложенной в § 2-3.

ются величиной 5. В [Л. 128] проведены измерения теплового состояния пористого сферического конуса, размещенного в выхлопном патрубке ракеты; число М^, в набегающем потоке газа составляло 2,5, а тепловой параметр вдува — т^- er^lS- Полученные значения эф-

Погрешность измерения теплового потока, определенная по нагреву воды и количеству сконденсированного пара (за вычетом специально определенных потерь в окружающую среду), не превышает 3-^-5% и имеет случайное распределение на всем интервале нагрузок.

Единица измерения теплового потока в системе СИ — ватт (Вт).