3.3. Лабораторна установка та вимірювальні прилади

Лабораторна установка складається із двох теплообмінних камер 4 (рис. 3.3) із вимірювальними пластинами 6, між якими розташовують зразок 5. Крізь камери проходить вода із ультратермостатів 3. Швидкість води та швидкість зміни її температури підтримують однаковими та постійними за допомогою насосів, електронагрівників та систем автоматичного регулювання температури термостатів. Сигнали термопар та тепломірів можливо окремо вимірювати, користуючись позиційним перемикачем 2 та виводити на мілівольтметр 1, або користуватись автоматизованою системою контролю та обробки інформації з виведенням її на комп’ютер 7.

Товщина зразка визначається висотою металевих циліндрів, закріплюваних між камерами. Вологість зразка визначається висушуванням його до постійної маси.

Роботу установки (рис. 3.4) автоматизовано шляхом її сполучення із ПЕОМ IBM PC/AT. Для цього використані: серійний агрегатний комплекс К484, що складається із таймера Ф4848, комутатора Ф4840 та транскриптора Ф4843, вольтметра Ф283/2М, блока узгодження та передавання інформації БО1 -10, розробленого спеціалістами фірми "Технополіс” інституту технічної теплофізики НАН України. З метою автоматизації дослідів з визначення ТФХ матеріалів можна використовувати також сучасні багатоканальні аналого-цифрові перетворювачі, блок зв’язку з комп’ютером та програми обробки результатів вимірювань.

3.4. Послідовність виконання роботи

3.4.1. Ознайомитись із лабораторною установкою та підготувати її до роботи: перевірити наявність води у термостатах та підключити їх до електромережі.

3.4.2. Зважити зразок, розмістити його між камерами, стиснути камери до фіксованої товщини зразка.

3.4.2. Накласти гідроізоляцію на бокову поверхню зразка.

3. Увімкнути тумблери потенціометра "Прибор".

3.4.5. Увімкнути насос та нагрівник термостата, що подає воду до верхньої камери (джерела теплоти) та контролювати зростання ТЕРС відповідно до показів потенціометра.

3.4.6. Через 5―10 хв. увімкнути насос та нагрівник другого термостата на таку саму потужність.

3.4.7. На комутаторі встановити перелік каналів опитування М (від 1 до 5) та кількість вимірювань п. Таймером задати проміжки часу між запитами каналів Δτ = 1 та між вимірюваннями Δτ = 10 хв. Підключити до мережі обчислювально-керівний комплекс.

3.5. Оброблення результатів вимірювань

1. Обчислення ТФХ можна починати лише тоді коли будуть досягнуто всі ознаки регулярного режиму другого роду і величини q₁ та q₂ не будуть змінюватися з часом, а функції t(τ) мають лінійний характер.

2. Під час автоматичного оброблення сигналів тепломірів та термопар за допомогою транскриптора та блока узгодження передаються до ПЕОМ, де програмними засобами Q-basic або Turbo-pascal обробляються за заданим алгоритмом. Обчислені значення λ , сρ, а, а також середню температуру зразка виводять на екран дисплея та записують у відповідний файл.

3.5.3. Діалог ТФХ-установки із комп’ютером передбачає зворотний зв'язок, тобто контроль перебігу теплового режиму зразка. Наприклад, якщо відхилення q₁ чи q₂ від постійних значень перевищують дозволений рівень, на екрані дисплея з'являється відповідне застереження та подається звуковий сигнал. Обчислення ТФХ при цьому зупиняється.

3.5.4. Під час ручного оброблення викладач задає робочі коефіцієнти тепломірів k₁ та k₂ у (Вт/м²)/мВ та термопар k_т=0,04 мВ/К, величини баластів у м²К/Вт та Р_б у Дж/(м² К), а також моменти часу τ на діаграмній стрічці потенціометра, для яких бригада має обчислити ТФХ та номер термопари, за якою треба визначити величину и.

3.5.5. Зчитування ЕРС е роблять у поділках шкали стрічки п, множачи їх на масштаб , тобтое = п т. Швидкість зміни температури визначають як відношення катетів прямокутного трикутника (див. рис 3.5) з урахуванням масштабів M_t та M_τ :

3.5.6. Температури та визначають за градуювальною таблицею для мідь-константанових термопар. Різницю температур між поверхнями зразка визначають за формулою

3.5.7. Густина теплового потоку ;

3.5.8. Вологість зразка визначають за його середньою масою до та після досліду , а також масою зразка після його висушування до постійної величини :

3.5.9. Обчислюють середню температуру зразка t = 0,5(t₁ + t₂)

3.5.10. Визначають λ за рівнянням (3.9), сρ — за рівнянням (3.10) та а = λ /( сρ).

3.5.11. Складають таблицю.

3.5.12. Будують графіки залежностей λ =; сρ =; a=та роблять висновки, з поясненням порядку величини та характеру залежностіТФХ від температури.