новая папка 1 / 336119
.pdfПри включении прибора на дисплее электронного блока высвечивается «Выбор режима» с индикацией всех четырех режимов и мигающим значением «Измерение». Нажатием кнопки ВВОД активировать режим «Измерение».
Режим 2 – Режим «Архив».
В режиме «Архив» осуществляется просмотр результатов измерений, ра-
нее записанных в память.
Для перевода прибора в режим «Архив» необходимо из экрана «Выбор режима» кнопками ↓(↑) переместить мигание на «Архив» и кнопкой ВВОД активировать режим.
Режим 3 – Режим «Установка часов».
В режиме «Установка часов» осуществляется установка даты и часов реального времени.
Для перевода прибора в Режим «Установка часов» необходимо из экрана «Выбор режима» кнопками ↓(↑) переместить мигание на «Установка часов» и кнопкой ВВОД активировать режим.
Режим 4 – Режим «ПК».
В режиме «ПК» производится передача данных, записанных в архив, на компьютер через СОМ-порт.
Для перевода прибора в режим «ПК» необходимо из экрана «Выбор режима» кнопками ↓(↑) переместить мигание на «ПК» и кнопкой ВВОД активи-
ровать режим.
Возврат прибора из режимов 1, 2, 3 и 4 к экрану «Выбор режима» производится нажатием кнопки РЕЖИМ.
2.5.Подготовка прибора к использованию
Подключить электронный блок к установке, обращая внимание на поло-
жение «ключа» на соединительных разъемах.
Убедиться в надежном заземлении корпуса стационарной установки через клемму защитного заземления « ┴ ».
10
Подключить сетевой шнур к установке и к сети переменного тока 220В,
50Гц.
Открыть установку (см. рис.), для чего:
-ослабить прижимной микрометрический винт;
-повернуть против часовой стрелки эксцентриковый замок, освободив поводок коромысла (паз замка направлен вверх);
-поднять поводок и отвести на 90° подвижную Г-образную стенку установки;
-поднять коромысло с закрепленной на нем плитой нагревателя;
-чистой ветошью протереть поверхности нагревателя и тепломера,
прилегающие к образцу.
Рис. Общий вид установки ИТП-МГ4
Установить образец в установку и опустить коромысло. Зазор между плитой нагревателя и образцом должен составлять от 2 до 5 мм; при необходимо-
сти установить зазор, вращая микрометрический винт.
11
Поднять поводок и закрыть Г-образную стенку.
Опустить поводок в паз эксцентрикового замка и, повернув его по час о- вой стрелке, закрепить поводок.
Вращая микрометрический винт по часовой стрелке, выбрать зазоры и зажать образец до срабатывания трещотки динамометрического устройства.
При этом давление на измеряемый образец составляет 2,5 кПа. Погрешность создаваемого давления не превышает 1,5%.
2.6.Использование прибора при стационарном тепловом режиме
2.6.1.Включить питание электронного блока. На дисплее кратковре-
менно высвечивается тип прибора, после чего дисплей примет вид:
- ВЫБОР РЕЖИМА – |
(экран 1) |
||
измерение |
архив |
||
|
|||
часы |
ПК |
|
|
|
|
|
смигающим режимом «Измерение».
2.6.2.Нажатием кнопки ВВОД активировать режим «Измерение», дисплей примет вид:
|
Введите: Н=15,0 мм |
|
Тх = |
0С |
(экран 2) |
Тн = |
0С |
|
смигающим значением толщины образца Н=15,0 мм.
2.6.3.Кнопками ↓↑ установить фактическую толщину образца, например 21,2 мм, и зафиксировать кнопкой ВВОД. Дисплей принимает вид:
|
Введите: Н=21,2 мм |
(экран 3) |
Тх = 15,0 0С |
||
Тн = |
0С |
|
с мигающим значением температуры холодильника Тх =15,00С.
12
2.6.4. Кнопками ↓↑ установить требуемую температуру (в соответствии с таблицей), например 15,00С, и зафиксировать кнопкой ВВОД. Мигание перемещается на значение температуры нагревателя Тн=35,0°С:
Введите: Н=21,2 мм |
|
|
Тх = 12,0 0С |
(экран 4) |
|
Тн = 35,0 0С |
||
|
||
|
|
Таблица Рекомендуемые толщина образцов Н и разница температур нагревателя и
холодильника Т = Тн-Тх в зависимости от теплопроводности λ испытываемого материала
|
|
|
|
|
|
Толщина образца Н, мм |
|
|
|
|
|||||
λ, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вт/(м·К) |
3... |
5 |
6... |
10 |
|
11... |
15 |
16... |
20 |
|
21... |
25 |
26... |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Т = Тн-Тх, К |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,02... |
0,04 |
5... |
12 |
10... |
25 |
|
22... |
30 |
25... |
35 |
|
|
̶ |
|
̶ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,05... |
0,10 |
|
̶ |
8... |
20 |
|
17... |
25 |
20... |
30 |
|
|
̶ |
|
̶ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,11... |
0,20 |
|
̶ |
|
̶ |
|
12... |
20 |
18... |
25 |
|
20... |
30 |
|
̶ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,21... |
0,30 |
|
̶ |
|
̶ |
|
8... |
14 |
12... |
20 |
|
15... |
27 |
|
̶ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,31... |
0,40 |
|
̶ |
|
̶ |
|
6... |
10 |
8... |
15 |
|
10... |
20 |
|
̶ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,41... |
0,50 |
|
̶ |
|
̶ |
|
|
̶ |
7... |
12 |
|
9... |
16 |
|
̶ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,51... |
0,60 |
|
̶ |
|
̶ |
|
|
̶ |
6... |
10 |
|
8... |
13 |
10... |
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,61... |
0,70 |
|
̶ |
|
̶ |
|
|
̶ |
5... |
9 |
|
7... |
12 |
9... |
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,71... |
0,80 |
|
̶ |
|
̶ |
|
|
̶ |
|
̶ |
|
6... |
10 |
8... |
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,81... |
0,90 |
|
̶ |
|
̶ |
|
|
̶ |
|
̶ |
|
5... |
9 |
7... |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,91... |
1,10 |
|
̶ |
|
̶ |
|
|
̶ |
|
̶ |
|
4... |
8 |
6... |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,10... |
1,30 |
|
̶ |
|
̶ |
|
|
̶ |
|
̶ |
|
|
̶ |
4... |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,31... |
1,50 |
|
̶ |
|
̶ |
|
|
̶ |
|
̶ |
|
|
̶ |
4... |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13
2.6.5. Установить температуру нагревателя, например 40°С, выполнив операции аналогично п. 2.6.4, после чего дисплей примет вид:
Установите образец
(экран 5)
Нажмите «Пуск»
2.6.6. Выполнить операции по п.п. 2.6.4, 2.6.5 и кратковременно нажать кнопку ПУСК, запустив прибор в работу. На дисплей выводится информация, например:
Идет измерение… |
|
||
Тх= 15,3 °С |
(экран 6) |
||
Тн= 25,7 °С |
00000 |
||
|
|||
|
|
таймер |
|
|
|
2.6.7.В дальнейшем, управляя нагревателем и холодильником, программное устройство прибора устанавливает на поверхностях образца заданные температуры Тн и Тх, и поддерживает их с точностью ± 0,2°С до тех пор, пока тепловой поток, проходящий через измеряемый образец, не стабилизируется.
2.6.8.Дальнейшее наблюдение за тепловым потоком осуществляется автоматически, таймер в нижней строке дисплея отсчитывает время наблюдения – 1800 с, по истечении которого производится автоматическое вычисление значений λ и R и запись результата в архив, о чем свидетельствует звуковой сигнал. Дисплей имеет вид:
М 06 λ=0,294 Вт/м·К |
|
R=0,072 м2 К/Вт |
(экран 7) |
Н=21,2 мм |
|
|
|
2.6.9.Для повторного измерения образца необходимо нажатием кнопки РЕЖИМ перевести прибор в (экран 1) и выполнить операции по п.п.2.6.2-2.6.6. Значения Н, Тх и Тн, установленные ранее, сохраняются в памяти прибора.
2.6.10.В случае неверного ввода значений Н, Тх или Тн, необходимо
нажать кнопку РЕЖИМ и повторить ввод (см. п.п.2.6.2-2.6.6).
14
2.7. Указания мер безопасности
По способу защиты человека от поражения электрическим током прибор соответствует классу ОТ по ГОСТ 12.2.007.0
При работе с прибором необходимо соблюдать действующие правила по технике безопасности при работе с электроустановками.
К работе с прибором допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности при контроле теплопроводности строительных материалов и изделий на предприятиях стройиндустрии, стройках и при обследовании зданий и сооружений.
Перед включением в сеть необходимо надежно заземлить корпус прибора через клемму защитного заземления «┴».
При ремонте прибора не допускать соприкосновения с токонесущими элементами.
Запрещается включать в сеть прибор со снятыми цилиндрами холодильника и нагревателя.
3.Порядок выполнения работы
3.1.Ознакомиться с содержанием разделов 1 и 2, обращая особое внимание на указания мер безопасности, изложенных в п.2.7.
3.2.Получить у преподавателя многослойный образец для исследования,
измерить толщины слоев.
3.3.Подготовить прибор и образец к работе в соответствии с п.2.5.
3.4.Выполнить измерение в соответствии с п.2.6.
Впроцессе проведения измерения необходимо фиксировать значения Тн и Тх с интервалом 5 мин.
Для сокращения времени проведения эксперимента рекомендуется температуру холодильника установить на 5°С ниже температуры в помещении,
атемпературу нагревателя принять в соответствии с таблицей.
3.5.Зафиксировать условия и результаты измерения.
15
3.6.Выключить питание установки выключателем «Сеть», отключить установку от сети 220В, 50Гц.
3.7.Построить график изменения Тн и Тх.
3.8.Рассчитать теоретическое значение коэффициента теплопроводности по формуле
|
|
n |
|
|
|
|
Т |
|
i |
, |
|
||
i 1 |
(8) |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
n |
|
|
||
|
|
i / |
i |
|
i 1
где i=1…n, n – количество слоев в образце.
Коэффициенты теплопроводности некоторых материалов представлены в приложении 1.
3.9. Сопоставить измеренное и теоретическое значение эффективной теплопроводности исследуемого образца с учетом допускаемой относительной погрешности.
В случае если измеренное значение окажется меньше теоретического, то это расхождение можно объяснить плохим тепловым контактом в местах при-
легания слоев из-за наличия воздушных зазоров. Для таких образцов требуется определить эквивалентную толщину воздушного зазора. Формула (8) примет вид:
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
i |
в |
|
|
|
|
|||
|
|
i 1 |
|
|
|
, |
(9) |
|||||
|
|
n |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
i |
/ i |
в / в |
|
||||
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
И i |
/ i |
|
|||||
тогда |
|
i 1 |
|
|
i 1 |
|
, |
(10) |
||||
в |
|
|
|
1 |
|
|||||||
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'в |
|
|
|
|
λИ – измеренное значение коэффициента теплопроводности, λв – коэффициент теплопроводности воздуха, δв – толщина эквивалентного воздушного зазора.
3.10.Сделать выводы по результатам измерения и расчетов.
16
4. Содержание отчета
Отчет должен содержать:
-название и цель работы;
-краткое описание метода измерения теплопроводности;
-характеристики образца (материалы и толщины слоев, справочные значения коэффициентов теплопроводности);
-график изменения температуры на поверхностях образца со стороны нагревателя и холодильника (Тн и Тх) за время проведения эксперимента;
-результаты измерения и расчеты;
-выводы по результатам эксперимента.
5.Контрольные вопросы
1.Что такое коэффициент теплопроводности и от чего он зависит?
2.При каких условиях однозначности получено уравнение, используемое для определения теплопроводности в данной работе?
3.Назовите преимущества и недостатки стационарных методов измерения теплопроводности.
4.Назовите преимущества и недостатки нестационарных методов измерения теплопроводности.
5.Дайте общую характеристику используемого метода определения теплопроводности.
6.Какие и с помощью каких приборов проводятся измерения при выполнении работы?
7.Назовите основные причины возможных погрешностей данного эксперимента.
17
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Румшинский, Л.З. Математическая обработка результатов экспери-
ментов [Текст] / Л.З. Румшинский. - Москва: Наука, 1971.-192 с.
2.Швыдкий, В.С. Математические методы теплофизики [Текст] учебник для вузов / В.С. Швыдкий, М.Г. Ладыгичев, В.С. Шаврин. - Москва: Машиностроение, 2001.-232 с.
3.Арутюнов, В.А. Математическое моделирование тепловой работы печей [Текст] / В.А. Арутюнов, В.В. Бухмистров, С.А. Крупенников. - Москва: Металлургия, 1990.-238 с.
18
Приложение 1 Коэффициенты теплопроводности и плотность некоторых материалов
Материал |
Плотность, |
Коэффициент |
|
кг/м3 |
теплопроводности, |
|
|
Вт/(м2 К) |
|
|
|
Акриловое стекло, оргстекло |
1100…1200 |
0,17…0,21 |
|
|
|
Асбестобетон |
2100 |
1,05 |
|
|
|
Асбестоцемент |
1500…1900 |
1,76 |
|
|
|
Винипласт |
1380 |
0,163 |
|
|
|
Гипсокартон |
500…900 |
0,12…0,2 |
ДСП |
1000 |
0,15 |
|
|
|
Дуб |
|
|
вдоль волокон |
700 |
0,23 |
поперек волокон |
700 |
0,1 |
Картон облицовочный |
1000 |
0,18 |
Керамзит |
900…1500 |
0.16…0.2 |
|
200 |
0,1 |
|
|
|
Керамика |
1700…2300 |
1.5 |
|
|
|
Мрамор |
2800 |
2,08…2,94 |
|
|
|
Пенобетон |
300…1250 |
0,12…0,35 |
Пеностекло или газостекло |
200…400 |
0,07…0,11 |
легкое |
100…200 |
0,045…0,07 |
|
|
|
Поликарбонат |
1200 |
0,19…0,2 |
|
|
|
Полиэтилен |
920 |
0,25…0,34 |
|
955 |
0,35…0,48 |
|
|
|
Резина |
|
|
мягкая |
|
0,13…016 |
твердая обыкновенная |
900…1200 |
0,16…0,23 |
пористая |
160…580 |
0,05…0,17 |
Силикат |
|
0,56…0,6 |
|
|
|
Сосна |
|
|
поперек волокон |
500 |
0,09…0,15 |
вдоль волокон |
500 |
0,18 |
|
|
|
|
|
|
Стекло оконное |
2500 |
0,698…0,814 |
|
|
|
Фанера клееная |
600 |
0,12…0,18 |
|
|
|
Шлаковая вата |
250 |
0,076 |
|
|
|
|
19 |
|