Теплопроводность — один из главных показателей свойств материала, он выражается количеством тепла, проходящим через стенку толщиной 1 м и площадью 1 м2 за один час при разности температур на противоположных поверхностях стенки в 1 градус.
Схема прибора включает в себя два металлических массивных блока. Пластину исследуемого материала и контактирующий с ней тепломер устанавливают между двумя блоками с одинаковой теплопроводностью, при этом верхний нагревают. После выключения нагревателя между блоками устанавливается тепловой поток, близкий к стационарному. Его измеряют при помощи тепломера.
Если тепловая изоляция блоков, боковых поверхности образца и тепломера идеальна, через них проходит одинаковый тепловой поток. В реальных условиях температура блоков изменяется из-за перетока тепла через образец. Кольцевая прослойка между поверхностями блоков и образцом может быть заполнена воздухом или теплоизоляцией, например, пенопластом или поролоном.
Оценка погрешности измерения теплопроводности проводится с учетом теплообмена образца со средой. Поток рассеяния с боковой поверхности образца может быть определен как алгебраическая сумма потоков к верхней, нижней и торцевой поверхностям кольцевой прослойки.
При определенном соотношении размеров образца и блоков поток рассеяния является следствием несимметричности теплообмена боковой поверхности образца с торцевыми частями кольцевой прослойки. Погрешность измерения при этом не зависит от теплового сопротивления исследуемого материала, она определяется только геометрическими размерами используемого калориметра.
К корпусу прибора, состоящего из двух поперечных рам, присоединяют верхнюю плиту, а а также обшивки из тонкой листовой стали и откидную панель. На верхней плите установлен калориметр, открывающийся при помощи подъемного механизма. Внутри корпуса прибора находится трансформатор с блоком холодных спаев.
Рядом с контактной поверхностью расположена термопара, покрытая эпоксидной смолой. Она выводится сначала вверх по блоку, затем к блоку холодных спаев через полую штангу. В нижнем блоке установлен тепломер, состоящий из контактной медной пластины и рабочего слоя из эпоксидной смолы. В первом блоке находится спиральный нагреватель, выведенный на переднюю колодку на торце.
Соединенные дифференциально термопары предназначены для измерения перепада температуры на исследуемом образце. По высоте они могут перемещаться в пределах нескольких миллиметров. Перед измерением контактные поверхности блоков и образца протирают спиртом или бензином, а затем смазывают тонким слоем масла.
Метод измерения
Схема прибора включает в себя два металлических массивных блока. Пластину исследуемого материала и контактирующий с ней тепломер устанавливают между двумя блоками с одинаковой теплопроводностью, при этом верхний нагревают. После выключения нагревателя между блоками устанавливается тепловой поток, близкий к стационарному. Его измеряют при помощи тепломера.
Если тепловая изоляция блоков, боковых поверхности образца и тепломера идеальна, через них проходит одинаковый тепловой поток. В реальных условиях температура блоков изменяется из-за перетока тепла через образец. Кольцевая прослойка между поверхностями блоков и образцом может быть заполнена воздухом или теплоизоляцией, например, пенопластом или поролоном.
Оценка погрешности измерения теплопроводности проводится с учетом теплообмена образца со средой. Поток рассеяния с боковой поверхности образца может быть определен как алгебраическая сумма потоков к верхней, нижней и торцевой поверхностям кольцевой прослойки.
При определенном соотношении размеров образца и блоков поток рассеяния является следствием несимметричности теплообмена боковой поверхности образца с торцевыми частями кольцевой прослойки. Погрешность измерения при этом не зависит от теплового сопротивления исследуемого материала, она определяется только геометрическими размерами используемого калориметра.
Конструкция прибора для измерения теплопроводности металла
К корпусу прибора, состоящего из двух поперечных рам, присоединяют верхнюю плиту, а а также обшивки из тонкой листовой стали и откидную панель. На верхней плите установлен калориметр, открывающийся при помощи подъемного механизма. Внутри корпуса прибора находится трансформатор с блоком холодных спаев.
Рядом с контактной поверхностью расположена термопара, покрытая эпоксидной смолой. Она выводится сначала вверх по блоку, затем к блоку холодных спаев через полую штангу. В нижнем блоке установлен тепломер, состоящий из контактной медной пластины и рабочего слоя из эпоксидной смолы. В первом блоке находится спиральный нагреватель, выведенный на переднюю колодку на торце.
Соединенные дифференциально термопары предназначены для измерения перепада температуры на исследуемом образце. По высоте они могут перемещаться в пределах нескольких миллиметров. Перед измерением контактные поверхности блоков и образца протирают спиртом или бензином, а затем смазывают тонким слоем масла.
Источники:
- Приборы и методы для измерения теплофизических свойств веществ, Д.П.Волков, В.А.Кораблев, Ю.П.Заричняк, 2006
