Читайте также:
|
|
Установка ИТ–λ–400 состоит из блока питания и регулирования (БПР), блока измерительного (БИ) и микровольтметра.
БПР обеспечивает монотонный, со скоростью 0,1 градус в секунду, нагрев измерительной ячейки.
БИ имеет измерительную ячейку (рис. 5.1), верхняя часть которой может подниматься по направляющей и отводится поворотом на 90º в сторону. Это позволяет заменить испытуемый образец. В конструкции предусмотрены каналы и отверстия для подачи жидкого азота при охлаждении ядра ячейки в область отрицательных температур.
На медном основании 1 установлены пластины термометра 2, пластина контактная 3 и образец 4. Образец сверху прижимают медным стержнем 5. Температуры измеряются хромель-алюмелевой термопарами 9, которые защищены стальными трубками.
Тепловой поток поступает от основания 1 через пластины 2, 3, образец 4 и поглощается стержнем 5.
Одновременно нагревателем разогревается охранный колпак 6 и поддерживаются адиабатические условия (нулевая разница температур и отсутствие теплопотери боковыми поверхностями) между деталями 2…5 и колпаком 6. размеры деталей подобраны так, чтобы тепловые потоки, аккумулируемые образцом, были в 10…30 раз меньше теплового потока, поглощаемого стержнем.
Рисунок 1 Схема измерительной ячейки прибора: 1 – основание тепломера; 2 – пластина тепломера; 3 – пластина контактная; 4 – образец; 5 – стержень; 6 – колпак охранный; 7 – прижим; 8 – нагреватели; 9 – термопары; 10 – тепловая изоляция (фольга); Ф, Фп, Фо - тепловые потоки основания, пластины, образца
В этом случае, температурное поле образца 4 оказывается близким к линейному, стандартному и тепловой поток Ф0, проходящий через сечение образца, можно записать
(1.4)
где q0 - перепад температур на образце, К;
А - площадь поперечного сечения образца, м²;
R0 - тепловое сопротивление образца, (м²·К)/Вт;
Rк - тепловое сопротивление контактов между образцом и стержнем, образцом и пластиной, заделки термопар, (м²·К)/Вт;
mo и mc - массы образца и стержня, кг;
co и cc - удельные теплоемкости образца и стержня, Дж/(кг·К)
- скорость разогрева измерительной ячейки, К/с.
Тепловой поток Фт, проходящий через среднее сечение пластины тепломера 2
, (1.5)
где qт - перепад температуры на пластине тепломера, К;
кТ - тепловая проводимость пластины тепломера, Вт/К;
mТ и mк - массы пластин тепломера и контактной, кг;
сТ и ск - удельные теплоемкости пластин тепломера и контактной, Дж/(кг·К).
Тепловой поток тепломера можно определить из Ф0, введя поправку на разогрев образца - s
ФТ=Ф0×(1+s) (1.6)
Поправка s обычно не превышает 5…10%, поэтому, ее можно определить по ориентировочным данным теплоемкости образца:
(1.7)
На основании зависимостей 5.3…5.6 получим
,
где n0 и nТ - перепады температур на образце и тепломере в делениях шкалы.
Величины КТ и RК - являются постоянными установки (приведены в таблице 2) и определяются по градуировочным экспериментам с образцовыми эталонами теплопроводности из меди и кварцевого стекла.
Теплопроводность образца равна
, (1.8)
где l - теплопроводность, Вт/(м·К);
ho - высота образца, м.
Значения теплопроводности относится к средней температуре образца
, (1.9)
где tc - температура измерения теплопроводности, °С;
At - чувствительность хромель-алюмелевой термопары, К/мВ;
- перепад температуры на образце, переведенный в мВ.
Для экспериментального определения теплопроводности методом монотонного нагрева образца, на фиксированных уровнях температуры измеряются в делениях перепады температур на образце n0 и пластине тепломера nТ.
Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 43 | Нарушение авторских прав