Главная  Основы теплометрии и змерение плотности 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 [ 57 ] 58 59 60 61 62 63 64

и p. Барбером [92]. Ниже приведена техническая характеристика радиометра-зонда:

Чувствительность, вт/м^-в........... 570-1№

.Угол раскрытия.............. 1 : 12 или 5

лМинимальный размер площади визирования, мм , . . 12x12

Инерционность, сек ... ....... 10-15

Лиаметр, мм .... ...... 30

.Длина, м . ..... ...... 0,25-4

Вес (в зависимости ,от длины несущей штанги), кг . . . . от 0,3

Расход охлаждающей воды, см/сек........ 2-10

.Давление воздуха для продувки, н/м^ .... (1-5)-10

Применительно к условиям стекольной промышленности был разработан ряд аналогичных приборов специального назначения для измерения температур прокатных валков, стеклянной ленты, стеклянной ванны, свода печи и газовых факелов и т. п. Нечувствительность к загрязнениям позволяет устанавливать эти приборы в непосредственной близости к точкам с контрольными параметрами. Сигналы датчиков подаются на электронно-счетную машину, контролирующую режим работы всего технологического комплекса.

Представляется интересным совмещение узкого длинного слоистого датчика с системой щелевых диафрагм [88, 141]. Такое устройство поляризовано по чувствительности и вырабатывает минимальный сигнал при совпадении плоскостей датчика и ще-.левой диафрагмы с нормалью к изотерме на неизотермйческом излучателе.

€. ТЕПЛОМЕТРИЧЕСКИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ

Ряд методов определения теплофизических характеристик осно-.ван на использовании решений задач нестационарной теплопроводности [38, 44, 157, 164]. Некоторые из них позволяют определять теплофизические характеристики горных пород, строительных материалов и т. п. in situ, не прибегая к извлечению материала и изготовлению образцов [169].

В физической постановке рассматриваемую задачу можно .представить следующим образом. Некоторое ограниченное тело, юбладающее большой тепло- и температуропроводностью, с начальной температурой Го через теплометрический датчик приводится в соприкосновение с испытуемым массивом (полуограниченное тело). Температура массива t{r, т) в начальный момент .предполагается одинаковой и, естественно, отличающейся от тем-:пературы пробного тела t{r, 0) ФТ. Если отсчет вести от начальной температуры массива, то t{r, 0) =0. После соприкосновения температуры выравниваются со скоростью, зависящей от теплофизических характеристик испытуемого массива. Если прене-



бречь теплообменом на свободных (несоприкасающихся) поверхностях тел, дифференциальное уравнение теплопроводности для рассматриваемого случая можно записать так:

= а

дЧ (г, X) 2

dt(r,x)

(VII. 10)

при граничных условиях

t{R,t)=T{t); %fc. (VII.Il) Решения уравнений (VII. 10) имеют следующий вид:

= ехр (Р^от) erfc ((3 У ах) - ехр (а^от) erfc (а I or);

i О р сс р - сс

(VII. 12)

dt (R, т) R

То У лат

-f а (ai? - 1) ехр {а^ах) erfc (а Vox )-

- Р (рТ? - 1) ехр (Р^от) erfc (Р Yat).

Для удобства в практических измерениях выражения (VII. 12) протабудированы и для них построены графики, приведенные на рис. 94. В каждом опыте для определения теплопроводности и температуропроводности достаточно дважды измерить температуры и потоки.

В этих же опытах можно определять и теплоемкость, но это нерационально, так как для ее измерения существуют более совершенные методы.

Возможности локальной теплометрии позволяют также эффективно определять интегральные теплофизические характеристики сложных теплоизолирующих ограждений в натурных условиях. В отдельных случаях (например, для теплометрии ограждений, набитых волокнистым или пористым сыпучим материалом) описываемая ниже методика представляется едва ли не единственным эффективным средством {76]. Сначала выбирается участок сложного ограждения, на котором тепловой поток нормален к внешней и внутренней поверхностям ограждения. Эта операция осуществляется с помощью двух датчиков теплового потока, устанавливаемых на одной нормали по обе стороны стенки. Об отсутствии перетекания


dl дг

Рис. 94. График функций R

7 = h{x) (кривая 1)

7 = f4.x) (кривая 2).



тепла вдоль стенки судят по равенству показаний наружного и внутреннего датчиков при установившемся режиме. Затем путем нарушения стационарных условий создается переходной режим, в котором и определяется эффективная теплоемкость ограждения по изменениям теплосодержания ограждения и его температуры.

Изменение теплосодержания устанавливается на основании записи показаний qi и qz датчиков, расположенных с разных сторон ограждения,

Q = i(9i-92)dt. (VII. 13)

Практически интеграл (VII. 13) определяется планиметрированием площади, ограниченной кривыми qi{x) и q.{t) (рис. 95).

Эффективная объемная теплоемкость вьлисляется по известной формуле:

(Vn.14)

Обычно в формулах вида (VII.14) изменение температуры принято брать осредненным таким образом, чтобы скалярная по существу величина теплоемкости не зависела от направления теплового воздействия. Для удобства измерений, обработки экспериментальных данных и расчетов целесообразно изменение теплосодержания относить к изменению температуры на поверхности ограждения. Интересно отметить, что для несимметричных по расположению компонентов ограждений такая эффективная теплоемкость может существенно зависеть от того, на какой сто-


Рис. 95. Теплометрическая характеристика переходного режима ограждения при постоянных мощности (а) и температуре (б) возмущения.

роне произведено тепловое воздействие на изоляцию. В частности, для дверцы домашнего холодильника теплоемкость при воздействии снаружи (изменение температуры помещения) оказывается примерно на 50% выше, чем при воздействии изнутри (из-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 [ 57 ] 58 59 60 61 62 63 64