![]() КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Метод мгновенного плоского источника теплоты для измерения теплофизических свойств
Рассмотрим одномерное неограниченное пространство в декартовой системе координат. Предположим, что в точке с координатой x = 0 в этом неограниченном пространстве находится (см. рис. 5.1) тонкий плоский электронагреватель 1, а на расстоянии x = x 0 от этого нагревателя – безинерционный измеритель температуры 2, например, термопара или термометр сопротивления.
Если плоский электронагреватель 1 изготовить из тонкой нихромовой (манганиновой или константановой) проволоки диаметром порядка 0,1 мм, а измеритель температуры 2 – из тонкой медной проволоки тоже диаметром порядка 0,1 мм, то при расстоянии x 0= 2…3 мм между нагревателем 1 и измерителем температуры 2, их геометрическими размерами, а также их теплоемкостью и теплопроводностью в большинстве случаев можно пренебречь. При этом можно считать, что очень тонкие и безинерционные электронагреватель 1 и измеритель температуры 2 практически не искажают температурное поле исследуемого вещества. порядок осуществления измерительных операций В случае практического применения метода плоского мгновенного источника тепла измерительные операции осуществляют, например, в следующем порядке. 1 Из исследуемого твердого материала изготавливают три пластины: - одну тонкую пластину толщиной x 0, обозначенную цифрой 3 на рис. 5.1; - две массивные (толстые) пластины, обозначенные цифрами 4 и 5 на рис. 5.1, причем, толщина H этих пластин должна не менее чем в десять-двадцать раз превышать толщину х 0 тонкой пластины 3. 2 Плоский нагреватель 1 размещают между пластинами 3 и 5, а измеритель температуры 2 – с другой стороны, между пластинами 3 и 4. Для уменьшения влияния контактных тепловых сопротивлений, необходимо обеспечить необходимую силу прижатия пластин к нагревателю 1 и к измерителю температуры 2. При необходимости рекомендуется использовать высокотеплопроводные смазки, способствующие существенному снижению погрешностей измерений из-за влияния контактных тепловых сопротивлений, возникающих на поверхностях контакта рассматриваемой системы. 3 Получившуюся систему, включающую в себя пластины 3, 4, 5 с зажатыми между ними нагревателем 1 и измерителем температуры 2, в течении достаточно большого промежутка времени выдерживают при заданной температуре T 0. Длительность этого промежутка времени выбирают из условия, что число Фурье Например, при Fо = 0,5, a = 1,06∙10–7 м2/с, x 0 = 3 мм, H = 50 мм,
Если принять, что Fо = 0,5, a = 1,06∙10–7 м2/с, x 0 = 2 мм, H = 20 мм, L = 42 мм = 4,2∙10–2м, L 2 = 17,64∙10–4 м2, то получаем
Таким образом, для предварительного выдерживания образцов при заданной начальной температуре T 0, в абсолютном большинстве случаев, требуется не менее двух часов. 4 После предварительного выдерживания образцов из исследуемого материала при заданной температуре T 0, начинается активная часть эксперимента, обычно занимающая несколько десятков секунд и непревышающего, как правило, нескольких минут. Активная часть эксперимента начинается в тот момент времени, когда на электронагреватель 1 подается короткий электрический импульс. За время действия этого импульса в единице площади плоского нагревателя выделяется определенное количество тепла
где P – электрическая мощность [Вт/м2], приходящаяся на единицу площади плоского нагревателя; tи – длительность импульса. Для того чтобы в каждом эксперименте количество тепла Qn было одинаковым, необходимо обеспечить, чтобы сопротивление R электронагревателя, напряжение U, подаваемое на этот нагреватель, и длительность импульса tи были постоянными, т.е. R = const, U = const, tи = const. Тогда мощность P, выделяющаяся в электронагревателе В некоторых случаях для выполнения условия 5 После действия "мгновенного" источника тепла на протяжении активной стадии эксперимента осуществляют измерение и регистрацию сигнала измерителя температуры 2. Характер изменения этого сигнала во времени представлен на рис. 5.2. Активную стадию эксперимента часто завершают при 6 После завершения активной части эксперимента по полученным данным (x 0, Qn, Tmax, tmaxили t', t") вычисляют искомые теплофизические свойства исследуемого вещества по расчетным формулам, вывод которых рассмотрен ниже. Математическая модель метода и устройства Математическая модель метода плоского «мгновенного» источника тепла, описывающая температурное поле в исследуемом материале, имеет вид:
где
Функций, обладающих в точности такими свойствами, не существует, однако δ-функцию Дирака можно рассматривать как предел некоторых обычных функций, например [16]:
РЕШЕНИЕ ПРИВОДИТЬ НЕ СТАЛ, СЛИШКОМ ДЛИННОЕ И НЕПОНЯТНОЕ!!!
Дата добавления: 2015-05-26; Просмотров: 837; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |