2 Практическая часть

2.1 Определение средней плотности минеральной ваты

Плотность (среднюю плотность) минеральной ваты определяют с помощью прибора, изображенного на рисунке 1. Навеску ваты в 0,5 кг укладывают горизонтальными слоями в металлический цилиндр 2. Сверху на вату отпускают с помощью подъемного устройства 3 металлический диск 2 массой 7 кг, что соответствует давлению 2 кПа (0,02 кгс/см²). Вату выдерживают под нагрузкой в течение 5 мин. Высоту сжатого слоя ваты в цилиндре определяют по шкале, находящейся на стержне 1.

1 – стержень со шкалой; 2 – металлический диск; 3 – подъемное устройство

Рисунок 1 – Прибор для определения плотности минеральной ваты

Плотность минеральной ваты вычисляют с точностью до 10 кг/м³ по формуле:

, [кг/м³] (1)

где m – масса ваты, равная 0,5 кг;

V – объем ваты, м³, находящийся под нагрузкой 2 кПа (0,02 кгс/см²);

W – влажность ваты, %.

Плотность ваты вычисляют как среднее арифметическое пяти измерений.

2.2 Определение коэффициента теплопроводности минеральной ваты

Коэффициент теплопроводности минеральной ваты определяют на специальной установке согласно методике ГОСТ 7076-78 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности».

Установка для определения теплопроводности должна содержать:

- тепловой блок с двумя металлическими теплообменниками с размером рабочих поверхностей от 200200 мм до 300300 мм, служащих для создания и поддержания заданных температур на противоположных поверхностях образца (схема теплового блока приведена на рисунке 1);

- один или два преобразователя теплового потока, в зависимости от средней температуры испытания образцов;

- не менее четырех преобразователей с диаметром проволок не более 0,3 мм (по два на каждую поверхность теплообменника) для измерения температуры поверхностей образца;

- блок задания и регулирования температуры теплообменников;

- блок коммутации и измерения сигналов от преобразователей температуры и теплового потока;

- узел зажима образца теплообменниками;

- теплоизоляционный кожух для устранения теплопотерь через торцевые грани образца.

Погрешность установки должна быть не более 5 %.

1 – теплоизоляционный кожух; 2 – охранная зона преобразователя теплового потока; 3 – прижимное устройство; 4 – преобразователи температуры; 5 – преобразователи теплового потока; 6, 8 – теплообменники; 7 – образец

Рисунок 2 – Схема теплового блока установки

Теплопроводность определяют на пяти образцах, если в НТД на материал или изделие конкретного вида не указано, число образцов, подлежащих испытанию.

Образцы для определения теплопроводности изготавливают в виде пластины размером в плане от (200 ± 1)(200 ± 1) мм до (300 ± 1)(300 ± 1) мм и толщиной от (20 ± 1) мм до (50 ± 1) мм. Допускается изготавливать образцы в виде диска диаметром от (200 ± 1) мм до (300 ± 1) мм.

Образцы материалов и изделий с теплопроводностью менее 0,2 Вт/(мК) должны иметь толщину не более (30 ± 1) мм.

Перед началом испытаний образцы взвешивают. Для высушенных образцов определяют изменение их влажности.

Образец или рамку с материалом устанавливают между теплообменниками. Расположение образца – горизонтальное или вертикальное. При горизонтальном расположении образца направление теплового потока – сверху вниз.

Устанавливают заданные значения температуры теплообменников. Перепад температуры на поверхностях высушенного образца должен быть 10 – 30 С. при средней температуре испытания образца от минус 40 до плюс 40 С. Допускается проведение испытаний при перепадах св. 30 С. при средней температуре испытания образцов более 40 С.

После установления стационарного теплового состояния образца проводят в течение 30 мин последовательно десять измерений термо-ЭДС преобразователей теплового потока и температуры. Тепловое состояние образца считают стационарным, если три последовательных измерения термо-ЭДС от преобразователей теплового потока, производимые через каждые 10 мин, дают отклонения не более 5 % их среднего значения.

После окончания измерений образец взвешивают. При изменении массы образца результаты измерений следует отнести к результатам данного взвешивания.

Теплопроводность минеральной ваты вычисляют по формуле

[Вт/(м·К)] (2)

где  - толщина образца (высота рамки), м;

t – перепад температур на поверхностях образца, С.;

q_ср – средняя плотность теплового потока, проходящего через образец, Вт/м²;

r_к – термическое сопротивление контакта между образцом и теплообменником или слоями образца, м²К/Вт, R_к=0,005 м²К/Вт (для теплоизоляционных материалов и изделий не учитывают);

n – число контактов.

Среднюю плотность теплового потока q_ср рассчитывают как среднее арифметическое значение плотности теплового потока, входящего в образец q₁ и выходящего из него q₂.

Теплопроводность материала или изделия вычисляют как среднее арифметическое значение теплопроводности испытанных образцов.

Погрешность определения теплопроводности  данным методом составляет не более 7 %.

Коэффициент теплопроводности также можно вычислить, зная среднюю плотность минеральной ваты, по формуле (3):

, [Вт/(м·К)] (3)

где ρ₀ – средняя плотность минеральной ваты, г/см³.