قياس التوصيل الحراري. بحث أساسي. أ / 4 مجسات درجة الحرارة

خلال حركتهم الحرارية. في السوائل والمواد الصلبة - العوازل الكهربائية - يتم نقل الحرارة عن طريق النقل المباشر للحركة الحرارية للجزيئات والذرات إلى جسيمات المادة المجاورة. في الأجسام الغازية ، يحدث انتشار الحرارة عن طريق التوصيل الحراري بسبب تبادل الطاقة أثناء اصطدام الجزيئات بسرعات مختلفة من الحركة الحرارية. في المعادن ، يتم إجراء الموصلية الحرارية بشكل أساسي بسبب حركة الإلكترونات الحرة.

يشمل المصطلح الرئيسي للتوصيل الحراري عددًا من المفاهيم الرياضية ، ومن المستحسن استرجاع التعريفات وتفسيرها.

مجال درجة الحرارة- هذه مجموعات من قيم درجة الحرارة في جميع نقاط الجسم في وقت معين. رياضيا ، يوصف بأنه ر = F(x ، y ، z ، t). يميز درجة حرارة ثابتةالمجال عندما لا تعتمد درجة الحرارة في جميع نقاط الجسم على الوقت (لا تتغير بمرور الوقت) ، و مجال درجة حرارة غير ثابتة. بالإضافة إلى ذلك ، إذا تغيرت درجة الحرارة فقط على طول واحد أو اثنين من الإحداثيات المكانية ، فإن مجال درجة الحرارة يسمى ، على التوالي ، أحادي أو ثنائي الأبعاد.

سطح متساوي الحرارةهو موضع النقاط التي لها نفس درجة الحرارة.

تدرج درجة الحراره — غراد تهناك متجه موجه على طول السطح العمودي إلى السطح متساوي الحرارة ويساوي عدديًا مشتق درجة الحرارة في هذا الاتجاه.

وفقًا للقانون الأساسي للتوصيل الحراري - القانون فورييه(1822) ، يتناسب ناقل كثافة تدفق الحرارة المنقول عن طريق التوصيل الحراري مع تدرج درجة الحرارة:

ف = - λ غراد ت, (3)

أين λ - معامل التوصيل الحراري للمادة ؛ وحدة القياس الخاصة به الثلاثاء/(م ك).

تشير علامة الطرح في المعادلة (3) إلى أن المتجه فموجهة عكس المتجه غراد ت، أي. نحو أدنى درجة حرارة.

تدفق الحرارة سمن خلال منطقة أولية موجهة بشكل تعسفي مدافعيساوي الناتج القياسي للمتجه فإلى متجه المنطقة الأولية مدافع، وإجمالي التدفق الحراري سعبر السطح بأكمله Fيتم تحديده من خلال دمج هذا المنتج على السطح F:

معامل التوصيل الحراري

معامل التوصيل الحراري λ في القانون فورييه(3) يميز قدرة مادة معينة على توصيل الحرارة. يتم إعطاء قيم معاملات التوصيل الحراري في الكتب المرجعية حول الخصائص الحرارية الفيزيائية للمواد. عدديًا ، معامل التوصيل الحراري λ = ف /خريج ريساوي كثافة تدفق الحرارة فمع تدرج درجة الحرارة غراد ت = 1 كم. الغاز الأخف وزنا ، الهيدروجين ، لديه أعلى موصلية حرارية. في ظروف الغرفةالموصلية الحرارية للهيدروجين λ = 0,2 الثلاثاء/(م ك). الغازات الأثقل لها موصلية حرارية أقل - الهواء λ = 0,025 الثلاثاء/(م ك) في ثاني أكسيد الكربون λ = 0,02 الثلاثاء/(م ك).

تتميز الفضة النقية والنحاس بأعلى نسبة توصيل حراري: λ = 400 الثلاثاء/(م ك). لصلب الكربون λ = 50 الثلاثاء/(م ك). في السوائل ، تكون الموصلية الحرارية عادة أقل من 1 الثلاثاء/(م ك). الماء من أفضل الموصلات السائلة للحرارة λ = 0,6 الثلاثاء/(م ك).

عادة ما يكون معامل التوصيل الحراري للمواد الصلبة غير المعدنية أقل من 10 الثلاثاء/(م ك).

المواد المسامية - الفلين ، الحشوات الليفية المختلفة مثل الصوف العضوي - لها أدنى معاملات التوصيل الحراري λ <0,25 الثلاثاء/(م ك) ، تقترب من كثافة تعبئة منخفضة إلى معامل التوصيل الحراري للهواء الذي يملأ المسام.

درجة الحرارة والضغط والرطوبة للمواد المسامية يمكن أن يكون لها تأثير كبير على التوصيل الحراري. تعطي الكتب المرجعية دائمًا الشروط التي تم بموجبها تحديد التوصيل الحراري لمادة معينة ، وفي حالات أخرى لا يمكن استخدام هذه البيانات. نطاقات القيمة λ للمواد المختلفة مبينة في الشكل. 1.

رسم بياني 1. فترات قيم معاملات التوصيل الحراري للمواد المختلفة.

نقل الحرارة بالتوصيل الحراري

جدار مسطح متجانس.

إن أبسط وأكثر المشكلات شيوعًا التي تم حلها بواسطة نظرية نقل الحرارة هي تحديد كثافة تدفق الحرارة المنقول عبر جدار مسطح بسمك δ ، على الأسطح التي يتم الحفاظ على درجات الحرارة فيها tw1و ر w2.(الصورة 2). تتغير درجة الحرارة فقط على طول سماكة اللوحة - تنسيق واحد X.تسمى هذه المشكلات أحادية البعد ، وحلولها هي الأبسط ، وفي هذه الدورة سنقتصر على دراسة المشكلات أحادية البعد فقط.

معتبرة ذلك للحالة ذات الرقم الواحد:

غراد ت = دينار / دх, (5)

وباستخدام القانون الأساسي للتوصيل الحراري (2) ، نحصل على معادلة تفاضلية للتوصيل الحراري الثابت لجدار مسطح:

في الظروف الثابتة ، عندما لا يتم إنفاق الطاقة على التدفئة ، فإن كثافة تدفق الحرارة فلم يتغير في سمك الجدار. في معظم المشاكل العملية ، يُفترض تقريبًا أن معامل التوصيل الحراري λ لا تعتمد على درجة الحرارة وهي نفسها في جميع أنحاء سمك الجدار بالكامل. معنى λ وجدت في الكتب المرجعية عند درجة حرارة:

المتوسط ​​بين درجات حرارة أسطح الجدران. (عادة ما يكون خطأ الحساب في هذه الحالة أقل من خطأ البيانات الأولية والقيم المجدولة ، ومع اعتماد خطي لمعامل التوصيل الحراري على درجة الحرارة: λ = أ + بصيغة الحساب الدقيق ل فلا يختلف عن التقريبي). في λ = ثابته:

(7)

أولئك. اعتماد درجات الحرارة رمن الإحداثيات Xخطي (الشكل 2).

الصورة 2. توزيع درجات الحرارة الثابتة على سمك الجدار المسطح.

قسمة المتغيرات في المعادلة (7) والتكامل رمن tw1قبل tw2وبواسطة Xمن 0 إلى δ :

, (8)

نحصل على الاعتماد لحساب كثافة تدفق الحرارة:

, (9)

أو قوة تدفق الحرارة (تدفق الحرارة):

(10)

لذلك ، يتم نقل كمية الحرارة من خلال 1 م 2جدران تتناسب طرديا مع معامل التوصيل الحراري λ واختلاف درجة حرارة الأسطح الخارجية للجدار ( ر w1 - ر w2) ويتناسب عكسيا مع سمك الجدار δ . إجمالي كمية الحرارة عبر مساحة الجدار Fأيضًا بما يتناسب مع هذه المنطقة.

تُستخدم الصيغة الأبسط الناتجة (10) على نطاق واسع جدًا في الحسابات الحرارية. لا تحسب هذه الصيغة كثافة تدفق الحرارة من خلال الجدران المسطحة فحسب ، بل تقدم أيضًا تقديرات للحالات الأكثر تعقيدًا ، وتستبدل بشكل مبسط الجدران ذات التكوين المعقد بجدار مسطح في الحسابات. في بعض الأحيان ، بناءً على تقييم بالفعل ، يتم رفض خيار أو آخر دون مزيد من الوقت لدراسته التفصيلية.

درجة حرارة الجسم عند نقطة معينة Xيتم تحديده من خلال الصيغة:

t x = t w1 - (t w1 - t w2) × (x × d)

سلوك λF / δيسمى التوصيل الحراري للجدار ، والمتبادل δ / Fالمقاومة الحرارية أو الحرارية للجدار ويشار إليها Rλ. باستخدام مفهوم المقاومة الحرارية ، يمكن تمثيل صيغة حساب التدفق الحراري على النحو التالي:

التبعية (11) مشابهة للقانون أومافي الهندسة الكهربائية (قوة التيار الكهربائي تساوي فرق الجهد مقسومًا على المقاومة الكهربائية للموصل الذي يتدفق من خلاله التيار).

في كثير من الأحيان ، تسمى المقاومة الحرارية القيمة δ / λ ، والتي تساوي المقاومة الحرارية لجدار مسطح بمساحة 1 م 2.

أمثلة حسابية.

مثال 1. حدد التدفق الحراري عبر الجدار الخرساني لمبنى بسمك 200 مم، ارتفاع ح = 2,5 موطول 2 مإذا كانت درجات الحرارة على أسطحه: ر с1\ u003d 20 0 ج ، ر с2\ u003d - 10 0 درجة مئوية ، ومعامل التوصيل الحراري λ =1 الثلاثاء/(م ك):

= 750 الثلاثاء.

مثال 2. تحديد التوصيل الحراري لمادة الجدار بسمك 50 مم, إذا كانت كثافة تدفق الحرارة من خلاله ف = 100 الثلاثاء/م 2، وفرق درجات الحرارة على الأسطح Δt = 20 0 ج.

الثلاثاء/(م ك).

جدار متعدد الطبقات.

يمكن أيضًا استخدام الصيغة (10) لحساب التدفق الحراري عبر جدار يتكون من عدة ( ن) طبقات من مواد غير متشابهة متجاورة بشكل وثيق مع بعضها البعض (الشكل 3) ، على سبيل المثال ، رأس أسطوانة وحشية وكتلة أسطوانة مصنوعة من مواد مختلفة ، إلخ.

تين. 3. توزيع درجة الحرارة على سمك جدار مسطح متعدد الطبقات.

المقاومة الحرارية لهذا الجدار تساوي مجموع المقاومة الحرارية للطبقات الفردية:

(12)

في الصيغة (12) ، من الضروري استبدال فرق درجة الحرارة عند تلك النقاط (الأسطح) ، والتي يتم "تضمين" بينها جميع المقاومات الحرارية المجمعة ، أي في هذه الحالة: tw1و ث (ن + 1):

, (13)

أين أنا- رقم الطبقة.

في الوضع الثابت ، يكون التدفق الحراري المحدد عبر الجدار متعدد الطبقات ثابتًا ونفسه لجميع الطبقات. من (13) متابع:

. (14)

ويترتب على المعادلة (14) أن المقاومة الحرارية الكلية لجدار متعدد الطبقات تساوي مجموع مقاومة كل طبقة.

يمكن الحصول على الصيغة (13) بسهولة عن طريق كتابة فرق درجة الحرارة وفقًا للصيغة (10) لكل من صطبقات من جدار متعدد الطبقات وإضافة الكل صالتعبيرات ، مع مراعاة حقيقة أنه في جميع الطبقات سله نفس المعنى. عند الإضافة ، ستنخفض جميع درجات الحرارة المتوسطة.

يكون توزيع درجة الحرارة داخل كل طبقة خطيًا ، ومع ذلك ، في الطبقات المختلفة ، يختلف ميل اعتماد درجة الحرارة ، لأنه وفقًا للصيغة (7) ( dt / dx)أنا = - ف / λ ط. تكون كثافة تدفق الحرارة الذي يمر عبر الطبقة بأكملها هي نفسها في الوضع الثابت ، وتختلف الموصلية الحرارية للطبقات ، وبالتالي ، تتغير درجة الحرارة بشكل أكثر حدة في الطبقات ذات الموصلية الحرارية المنخفضة. لذلك ، في المثال الوارد في الشكل 4 ، تحتوي مادة الطبقة الثانية (على سبيل المثال ، الحشيات) على أقل موصلية حرارية ، بينما تتميز الطبقة الثالثة بأعلى نسبة.

بعد حساب التدفق الحراري من خلال جدار متعدد الطبقات ، يمكن للمرء تحديد انخفاض درجة الحرارة في كل طبقة باستخدام العلاقة (10) وإيجاد درجات الحرارة عند حدود جميع الطبقات. هذا مهم جدًا عند استخدام مواد ذات درجة حرارة محدودة مسموح بها كعوازل حرارية.

يتم تحديد درجة حرارة الطبقات بالصيغة التالية:

ر sl1 \ u003d t c t1 - q × (د 1 × ل 1 -1)

t sl2 \ u003d t c l1 - q × (د 2 × ل 2 -1)

المقاومة الحرارية الملامسة. عند اشتقاق الصيغ لجدار متعدد الطبقات ، كان من المفترض أن تكون الطبقات متجاورة بشكل وثيق مع بعضها البعض ، وبسبب التلامس الجيد ، فإن الأسطح الملامسة للطبقات المختلفة لها نفس درجة الحرارة. من الناحية المثالية ، يتم الحصول على اتصال محكم بين الطبقات الفردية لجدار متعدد الطبقات إذا تم تطبيق إحدى الطبقات على طبقة أخرى في حالة سائلة أو في شكل محلول سائل. الأجسام الصلبة تلامس بعضها البعض فقط عند قمم ملامح الخشونة (الشكل 4).

منطقة التلامس للرؤوس لا تكاد تذكر ، ويمر تدفق الحرارة بالكامل عبر فجوة الهواء ( ح). هذا يخلق مقاومة حرارية (تلامس) إضافية. آر إلى. يمكن تحديد مقاومات التلامس الحراري بشكل مستقل باستخدام التبعيات التجريبية المناسبة أو بشكل تجريبي. على سبيل المثال ، فجوة المقاومة الحرارية 0.03 مميكافئ تقريبًا المقاومة الحرارية لطبقة من الصلب بسمك حوالي 30 مم.

الشكل 4. صورة ملامسات لسطحين خشنين.

طرق لتقليل مقاومة التلامس الحراري.يتم تحديد المقاومة الحرارية الكلية للتلامس من خلال نظافة المعالجة ، والحمل ، والتوصيل الحراري للوسط ، ومعاملات التوصيل الحراري لمواد الأجزاء الملامسة ، وعوامل أخرى.

يتم توفير أكبر قدر من الكفاءة في تقليل المقاومة الحرارية من خلال الإدخال في منطقة التلامس لوسط ذي موصلية حرارية قريبة من تلك الموجودة في المعدن.

هناك الاحتمالات التالية لملء منطقة التلامس بالمواد:

استخدام جوانات مصنوعة من معادن ناعمة ؛

مقدمة إلى منطقة التلامس لمادة مسحوقية ذات موصلية حرارية جيدة ؛

مقدمة لمنطقة مادة لزجة ذات موصلية حرارية جيدة ؛

ملء الفراغ بين النتوءات الخشنة بالمعدن السائل.

تم الحصول على أفضل النتائج عندما تمتلئ منطقة التلامس بالقصدير المصهور. في هذه الحالة ، تصبح المقاومة الحرارية للتلامس عمليا مساوية للصفر.

جدار أسطواني.

في كثير من الأحيان ، تتحرك المبردات عبر الأنابيب (الأسطوانات) ، ويلزم حساب التدفق الحراري المنقول عبر الجدار الأسطواني للأنبوب (الأسطوانة). تعتبر مشكلة انتقال الحرارة عبر جدار أسطواني (بدرجات حرارة معروفة وثابتة على الأسطح الداخلية والخارجية) أيضًا ذات بُعد واحد إذا تم أخذها في الاعتبار في الإحداثيات الأسطوانية (الشكل 4).

تتغير درجة الحرارة فقط على طول نصف القطر وعلى طول الأنبوب لوعلى طول محيطه لم يتغير.

في هذه الحالة ، يكون لمعادلة التدفق الحراري الشكل:

. (15)

يوضح الاعتماد (15) أن كمية الحرارة المنقولة عبر جدار الأسطوانة تتناسب طرديًا مع معامل التوصيل الحراري λ ، طول الأنابيب لوفرق درجة الحرارة ( ر w1 - ر w2) ويتناسب عكسيا مع اللوغاريتم الطبيعي لنسبة القطر الخارجي للأسطوانة د 2لقطرها الداخلي د 1.

أرز. 4. تغير في درجة الحرارة عبر سمك جدار أسطواني أحادي الطبقة.

في λ = توزيع درجة حرارة ثابتة حسب نصف القطر صمن جدار أسطواني أحادي الطبقة يخضع للقانون اللوغاريتمي (الشكل 4).

مثال. كم مرة يتم تقليل فقد الحرارة من خلال جدار المبنى ، إذا كان بين طبقتين من الطوب بسمك 250 ممتثبيت وسادة رغوة 50 سميكة مم. معاملات الموصلية الحرارية متساوية على التوالي: λ كيرب . = 0,5 الثلاثاء/(م ك); λ قلم. . = 0,05 الثلاثاء/(م ك).

لدراسة التوصيل الحراري لمادة ما ، يتم استخدام مجموعتين من الطرق: ثابتة وغير ثابتة.

تعتبر نظرية الطرق الثابتة أبسط وأكثر تطورًا. لكن الطرق غير الثابتة ، من حيث المبدأ ، بالإضافة إلى معامل التوصيل الحراري ، تسمح بالحصول على معلومات حول الانتشار الحراري والسعة الحرارية. لذلك ، تم الاهتمام مؤخرًا بتطوير طرق غير ثابتة لتحديد الخواص الفيزيائية الحرارية للمواد.

هنا ، يتم النظر في بعض الطرق الثابتة لتحديد التوصيل الحراري للمواد.

أ) طريقة الطبقة المسطحة.مع تدفق حراري أحادي البعد عبر طبقة مسطحة ، يتم تحديد معامل التوصيل الحراري بواسطة الصيغة

أين د-سماكة، تي 1 و تي 2- درجات حرارة سطح العينة "الساخن" و "البارد".

لدراسة التوصيل الحراري بهذه الطريقة ، من الضروري إنشاء تدفق حراري قريب من البعد الواحد.

لا تُقاس درجات الحرارة عادةً على سطح العينة ، ولكن على مسافة ما منها (انظر الشكل 2) ، لذلك ، من الضروري إدخال تصحيحات في فرق درجة الحرارة المقاس لانخفاض درجة الحرارة في طبقات السخان والبرودة ، من أجل تقليل المقاومة الحرارية لجهات الاتصال.

عند دراسة السوائل ، للقضاء على ظاهرة الحمل الحراري ، يجب توجيه التدرج الحراري على طول مجال الجاذبية (لأسفل).

أرز. 2. مخطط طرق الطبقة المسطحة لقياس التوصيل الحراري.

1 - عينة الاختبار ؛ 2 - سخان 3 - ثلاجة 4 ، 5 - حلقات عازلة ؛ 6 - سخانات الأمان ؛ 7 - المزدوجات الحرارية ؛ 8 ، 9 - المزدوجات الحرارية التفاضلية.

ب) طريقة جايجر.تعتمد الطريقة على حل معادلة حرارية أحادية البعد تصف انتشار الحرارة على طول قضيب يتم تسخينه بواسطة تيار كهربائي. تكمن صعوبة استخدام هذه الطريقة في استحالة إنشاء ظروف ثابتة ثابتة على السطح الخارجي للعينة ، مما ينتهك البعد الواحد لتدفق الحرارة.

تبدو صيغة الحساب كما يلي:

(14)

أين س- الموصلية الكهربائية لعينة الاختبار ، يوهو انخفاض الجهد بين النقاط القصوى في نهايات القضيب ، DTهو فرق درجة الحرارة بين منتصف القضيب والنقطة في نهاية القضيب.

أرز. 3. مخطط طريقة جايجر.

1 - فرن كهربائي 2 - عينة 3 - مرتكزات لتثبيت العينة ؛ T 1 ¸ T 6 - نقاط إنهاء المزدوجة الحرارية.

تستخدم هذه الطريقة في دراسة المواد الموصلة للكهرباء.

الخامس) طريقة الطبقة الأسطوانية.السائل الذي تم فحصه (تملأ المادة السائبة طبقة أسطوانية مكونة من أسطوانتين متحدتين المحور ، واحدة من الأسطوانات ، غالبًا داخلية ، عبارة عن سخان (الشكل 4).

الشكل 4. مخطط طريقة الطبقة الأسطوانية

1 - الاسطوانة الداخلية 2 - السخان الرئيسي 3 - طبقة مادة الاختبار ؛ 4 - الاسطوانة الخارجية 5 - المزدوجات الحرارية ؛ 6 - اسطوانات الأمان ؛ 7 - سخانات إضافية ؛ 8 - الجسم.

دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في العملية الثابتة للتوصيل الحراري في جدار أسطواني ، حيث يتم الحفاظ على درجة حرارة الأسطح الخارجية والداخلية ثابتة وتساوي T 1 و T 2 (في حالتنا ، هذه هي طبقة المادة تحت الدراسة 5). دعونا نحدد تدفق الحرارة عبر الجدار بشرط أن يكون القطر الداخلي للجدار الأسطواني d 1 = 2r 1 ، والقطر الخارجي هو d 2 = 2r 2 ، l = const ، وتنتشر الحرارة فقط في الاتجاه الشعاعي .

لحل المسألة نستخدم المعادلة (12). في الإحداثيات الأسطوانية ، متى ؛ المعادلة (12) طبقًا لـ (10) تأخذ فيتامين:

. (15)

دعنا نقدم الترميز دي تي/دكتور= 0 ، نحصل عليها

بعد دمج هذا التعبير وتقويته ، والانتقال إلى المتغيرات الأصلية ، نحصل على:

. (16)

كما يتضح من هذه المعادلة ، فإن الاعتماد T = f (r) هو لوغاريتمي.

يمكن تحديد ثوابت التكامل C 1 و C 2 عن طريق استبدال الشروط الحدودية في هذه المعادلة:

في r \ u003d r 1 T \ u003d T 1و T 1 \ u003d C 1 ln r1 + C2,

في ص = r2 T = T2و T 2 \ u003d C 1 ln r2 + C2.

حل هذه المعادلات بالنسبة ل مع 1 و من 2يعطي:

;

استبدال هذه التعبيرات بـ من 1و من 2في المعادلة (1 ب) ، نحصل عليها

(17)

تتدفق الحرارة عبر مساحة سطح أسطواني نصف قطره صويتم تحديد الطول باستخدام قانون فورييه [5)

.

بعد الاستبدال نحصل عليه

. (18)

معامل التوصيل الحراري l بقيم معروفة س, تي 1 , تي 2 , د 1 , د 2 ، محسوبة بالصيغة

. (19)

لقمع الحمل الحراري (في حالة وجود سائل) ، يجب أن يكون للطبقة الأسطوانية سماكة صغيرة ، عادةً أجزاء من المليمتر.

يتم تحقيق الحد من الخسائر النهائية في طريقة الطبقة الأسطوانية عن طريق زيادة النسبة / دوالسخانات الأمنية.

ز) طريقة السلك الساخن.في هذه الطريقة ، العلاقة / ديزيد بالتناقص د. يتم استبدال الأسطوانة الداخلية بسلك رفيع ، والذي كان عبارة عن سخان ومقاوم حرارة (الشكل 5). نتيجة للبساطة النسبية للتصميم والتطوير التفصيلي للنظرية ، أصبحت طريقة الأسلاك الساخنة واحدة من أكثر الطرق تقدمًا ودقة. في ممارسة الدراسات التجريبية للتوصيل الحراري للسوائل والغازات ، يحتل مكانة رائدة.

أرز. 5. مخطط خلية القياس المصنوع وفقًا لطريقة السلك الساخن. 1 - سلك القياس ، 2 - الأنبوب ، 3 - مادة الاختبار ، 4 - الخيوط الحالية ، 5 - الصنابير المحتملة ، 6 - ميزان الحرارة الخارجي.

بشرط أن ينتشر تدفق الحرارة بالكامل من القسم AB شعاعيًا وأن يكون فرق درجة الحرارة من T 1 - T 2 ليس كبيرًا ، بحيث يمكن اعتبار l = const ضمن هذه الحدود ، يتم تحديد التوصيل الحراري للمادة بواسطة الصيغة

, (20)

أين س AB = T × U AB هي القدرة المشتتة على السلك.

ه) طريقة الكرة.يجد التطبيق في ممارسة دراسة التوصيل الحراري للسوائل والمواد السائبة. تُعطى المادة قيد الدراسة شكل طبقة كروية ، مما يجعل من الممكن ، من حيث المبدأ ، استبعاد فقد الحرارة غير المنضبط. من الناحية الفنية ، هذه الطريقة معقدة نوعًا ما.

تعتمد طرق التحليل الفيزيائية على استخدام بعض التأثيرات الفيزيائية المحددة أو خاصية فيزيائية معينة لمادة ما. ل تحليل الغازاستخدام الكثافة ، اللزوجة ، التوصيل الحراري ، معامل الانكسار ، القابلية المغناطيسية ، الانتشار ، الامتصاص ، الانبعاث ، امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي ، بالإضافة إلى الامتصاص الانتقائي ، سرعة الصوت ، حرارة التفاعل ، التوصيل الكهربائي ، إلخ. بعض هذه الخصائص والظواهر الفيزيائية تجعل تحليل الغاز المستمر والسماح بتحقيق حساسية عالية ودقة قياس. يعد اختيار الكمية المادية أو الظاهرة أمرًا مهمًا للغاية للقضاء على تأثير المكونات غير المقاسة الموجودة في الخليط الذي تم تحليله. يتيح استخدام خصائص أو تأثيرات محددة تحديد تركيز المكون المطلوب في خليط غاز متعدد المكونات. يمكن استخدام الخصائص الفيزيائية غير المحددة ، بالمعنى الدقيق للكلمة ، فقط لتحليل مخاليط الغازات الثنائية. اللزوجة ومعامل الانكسار والانتشار ليست لها أهمية عملية في تحليل الغازات.

يحدث انتقال الحرارة بين نقطتين بدرجات حرارة مختلفة بثلاث طرق: الحمل الحراري والإشعاع والتوصيل الحراري. في الحمليرتبط انتقال الحرارة بنقل المادة (نقل الكتلة) ؛ انتقال الحرارة إشعاعيحدث دون مشاركة الأمر. انتقال الحرارة توصيل حرارييحدث بمشاركة المادة ، ولكن بدون نقل جماعي. يحدث نقل الطاقة بسبب تصادم الجزيئات. معامل التوصيل الحراري ( X) يعتمد فقط على نوع المادة التي تنقل الحرارة. إنها خاصية محددة للمادة.

أبعاد الموصلية الحرارية في نظام CGS cal / (s cm K) ، في الوحدات التقنية - kcalDmch-K) ، في نظام SI الدولي - WDm-K). نسبة هذه الوحدات هي كما يلي: 1 كال / (سم ث ك) \ u003d 360 كيلو كالوري Dm · h K) \ u003d 418.68 W Dm-K).

تختلف الموصلية الحرارية المطلقة أثناء الانتقال من المواد الصلبة إلى السائلة والغازية من س = 418.68 Wdm-K)] (التوصيل الحراري لأفضل موصل حراري - الفضة) حتى Xترتيب 10 _6 (التوصيل الحراري للغازات الأقل موصلة).

تزداد الموصلية الحرارية للغازات بقوة مع زيادة درجة الحرارة. بالنسبة لبعض الغازات (GH 4: NH 3) ، تزداد الموصلية الحرارية النسبية بشكل حاد مع زيادة درجة الحرارة ، وبالنسبة لبعض (Ne) تتناقص. وفقًا للنظرية الحركية ، يجب ألا تعتمد الموصلية الحرارية للغازات على الضغط. ومع ذلك ، هناك أسباب مختلفة تؤدي إلى حقيقة أنه مع زيادة الضغط ، تزداد الموصلية الحرارية قليلاً. في نطاق الضغط من الغلاف الجوي إلى عدة مليبار ، لا تعتمد الموصلية الحرارية على الضغط ، حيث يزداد متوسط ​​المسار الحر للجزيئات مع انخفاض عدد الجزيئات لكل وحدة حجم. عند ضغط -20 ملي بار ، فإن متوسط ​​المسار الحر للجزيئات يتوافق مع حجم غرفة القياس.

يعد قياس الموصلية الحرارية أقدم طريقة فيزيائية لتحليل الغازات. تم وصفه في عام 1840 ، على وجه الخصوص ، في أعمال A. Schleiermacher (1888-1889) ، وقد تم استخدامه في الصناعة منذ عام 1928. في عام 1913 طورت شركة سيمنز مقياس تركيز الهيدروجين للمنطاد. بعد ذلك ، لعدة عقود ، تم تطوير الأدوات القائمة على قياس الموصلية الحرارية بنجاح كبير واستخدمت على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية سريعة النمو. بطبيعة الحال ، في البداية تم تحليل مخاليط الغازات الثنائية فقط. يتم الحصول على أفضل النتائج مع اختلاف كبير في التوصيل الحراري للغازات. يحتوي الهيدروجين على أعلى موصلية حرارية بين الغازات. من الناحية العملية ، كان هناك ما يبرر أيضًا قياس تركيز ثاني أكسيد الكربون في غازات المداخن ، نظرًا لأن التوصيلات الحرارية للأكسجين والنيتروجين وأول أكسيد الكربون قريبة جدًا من بعضها البعض ، مما يسمح بخلط هذه المكونات الأربعة على أنه شبه- الثنائية.

معاملات درجة الحرارة للتوصيل الحراري للغازات المختلفة ليست هي نفسها ، لذلك يمكنك العثور على درجة الحرارة التي تكون فيها الموصلات الحرارية للغازات المختلفة هي نفسها (على سبيل المثال ، 490 درجة مئوية - لثاني أكسيد الكربون والأكسجين ، 70 درجة مئوية - من أجل الأمونيا والهواء ، 75 درجة مئوية - لثاني أكسيد الكربون والأرجون). عند حل مشكلة تحليلية معينة ، يمكن استخدام هذه المصادفات عن طريق أخذ خليط غاز ثلاثي لمزيج شبه ثنائي.

في تحليل الغاز ، يمكننا أن نفترض ذلك الموصلية الحرارية هي خاصية مضافة.من خلال قياس التوصيل الحراري للخليط ومعرفة التوصيل الحراري للمكونات النقية للخليط الثنائي ، يمكن للمرء حساب تركيزاتها. ومع ذلك ، لا يمكن تطبيق هذه العلاقة البسيطة على أي مزيج ثنائي. لذلك ، على سبيل المثال ، مخاليط الهواء - بخار الماء ، الهواء - الأمونيا ، أول أكسيد الكربون - الأمونيا والهواء - الأسيتيلين بنسبة معينة من المكونات لها أقصى توصيل حراري. لذلك ، يقتصر تطبيق طريقة التوصيل الحراري على نطاق معين من التركيزات. بالنسبة للعديد من المخاليط ، هناك اعتماد غير خطي على التوصيل والتركيب الحراري. لذلك ، من الضروري أخذ منحنى معايرة ، وفقًا لمقياس أداة التسجيل.

مجسات التوصيل الحراري(مستشعرات قياس الموصلية الحرارية) تتكون من أربع غرف صغيرة مملوءة بالغاز ذات حجم صغير مع موصلات بلاتينية رفيعة من نفس الحجم وبنفس المقاومة الكهربائية الموضوعة فيها معزولة عن الجسم. يتدفق نفس التيار المباشر لقيمة ثابتة عبر الموصلات ويسخنها. الموصلات - عناصر التسخين - محاطة بالغاز. تحتوي الغرفتان على غاز القياس ، بينما تحتوي الغرفتان الأخريان على الغاز المرجعي. يتم تضمين جميع عناصر التسخين في جسر Whiteton ، حيث لا يكون قياس فرق درجة الحرارة بترتيب 0.01 درجة مئوية أمرًا صعبًا. تتطلب مثل هذه الحساسية العالية مساواة دقيقة لدرجات حرارة غرف القياس ، لذلك يتم وضع نظام القياس بأكمله في منظم حرارة أو في قطر قياس الجسر ، ويتم تضمين مقاومة لتعويض درجة الحرارة. طالما أن تبديد الحرارة من عناصر التسخين في غرف القياس والمقارنة هو نفسه ، فإن الجسر في حالة توازن. عندما يتم تزويد غرف القياس بغاز ذات موصلية حرارية مختلفة ، فإن هذا التوازن ينزعج ، وتتغير درجة حرارة العناصر الحساسة ، بالإضافة إلى مقاومتها. يتناسب التيار الناتج في قطر القياس مع تركيز الغاز المقاس. لزيادة الحساسية ، يجب زيادة درجة حرارة التشغيل للعناصر الحساسة ، ولكن يجب توخي الحذر للحفاظ على فرق كبير بما فيه الكفاية في التوصيل الحراري للغاز. لذلك ، بالنسبة لخلائط الغاز المختلفة ، هناك درجة حرارة مثالية من حيث التوصيل الحراري والحساسية. غالبًا ما يتم تحديد الفرق بين درجة حرارة العناصر الحساسة ودرجة حرارة جدران الغرف من 100 إلى 150 درجة مئوية.

تتكون خلايا القياس في أجهزة تحليل الموصلية الحرارية الصناعية عادةً من علبة معدنية ضخمة يتم فيها حفر غرف القياس. هذا يضمن توزيعًا موحدًا لدرجة الحرارة واستقرارًا جيدًا للمعايرة. نظرًا لأن قراءات مقياس الموصلية الحرارية تتأثر بمعدل تدفق الغاز ، يتم إدخال الغاز إلى غرف القياس عبر القناة الالتفافية. ترد أدناه حلول المصممين المختلفين لضمان التبادل المطلوب للغازات. من حيث المبدأ ، يُفترض أن تدفق الغاز الرئيسي متصل عن طريق توصيل القنوات بغرف القياس ، والتي يتدفق الغاز من خلالها بانخفاض طفيف. في هذه الحالة ، يكون للانتشار والحمل الحراري تأثير حاسم على تجديد الغاز في غرف القياس. يمكن أن يكون حجم غرف القياس صغيرًا جدًا (عدة مليمترات مكعبة) ، مما يوفر تأثيرًا صغيرًا لنقل الحرارة بالحمل الحراري على نتيجة القياس. لتقليل التأثير التحفيزي للموصلات البلاتينية ، يتم صهرها في شعيرات دموية زجاجية رقيقة الجدران بطرق مختلفة. لضمان مقاومة غرفة القياس للتآكل ، يتم تغطية جميع أجزاء خطوط أنابيب الغاز بالزجاج. هذا يجعل من الممكن قياس الموصلية الحرارية للمخاليط المحتوية على الكلور وكلوريد الهيدروجين والغازات المسببة للتآكل الأخرى. تستخدم أجهزة تحليل الموصلية الحرارية ذات الغرف المرجعية المغلقة في الغالب في الصناعة الكيميائية. يؤدي اختيار غاز مرجعي مناسب إلى تبسيط معايرة الجهاز. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك الحصول على مقياس بصفر مضغوط. من أجل تقليل الانجراف عند نقطة الصفر ، يجب أن تكون الغرف المرجعية محكمة الإغلاق. في حالات خاصة ، على سبيل المثال ، مع التقلبات القوية في تكوين خليط الغازات ، من الممكن العمل مع غرف مقارنة التدفق. في هذه الحالة ، باستخدام كاشف خاص ، تتم إزالة أحد المكونات من خليط الغاز المقاس (على سبيل المثال ، CO ومحلول من البوتاسيوم الكاوية) ، ثم يتم إرسال خليط الغاز إلى الغرف المقارنة. تختلف فروع القياس والمقارنة في هذه الحالة فقط في حالة عدم وجود أحد المكونات. تتيح هذه الطريقة غالبًا تحليل مخاليط الغاز المعقدة.

في الآونة الأخيرة ، بدلاً من الموصلات المعدنية ، تُستخدم الثرمستورات شبه الموصلة أحيانًا كعناصر حساسة. ميزة الثرمستورات هي معامل درجة حرارة أعلى 10 مرات مقارنة بالثرمستورات المعدنية. هذا يحقق زيادة حادة في الحساسية. ومع ذلك ، في الوقت نفسه ، يتم فرض متطلبات أعلى بكثير على استقرار تيار الجسر ودرجة حرارة جدران الغرفة.

في وقت سابق من غيرها ، وعلى نطاق واسع ، بدأ استخدام أدوات قياس الموصلية الحرارية لتحليل غازات المداخن من الأفران. نظرًا للحساسية العالية والسرعة العالية وسهولة الصيانة وموثوقية التصميم ، فضلاً عن تكلفته المنخفضة ، تم إدخال أجهزة التحليل من هذا النوع بسرعة في الصناعة في المستقبل.

أجهزة تحليل الموصلية الحرارية هي الأنسب لقياس تركيز الهيدروجين في الخلائط. عند اختيار الغازات المرجعية ، يجب أيضًا مراعاة مخاليط الغازات المختلفة. يمكن استخدام البيانات التالية كمثال على نطاقات القياس الدنيا للغازات المختلفة (الجدول 6.1).

الجدول 6.1

نطاقات القياس الدنيا للغازات المختلفة ،

% للحجم

غالبًا ما يكون الحد الأقصى لمدى القياس 0-100٪ ، حيث يمكن منع 90 أو حتى 99٪. في حالات خاصة ، يتيح محلل التوصيل الحراري إمكانية الحصول على عدة نطاقات قياس مختلفة على جهاز واحد. يستخدم هذا ، على سبيل المثال ، في مراقبة تعبئة وتفريغ المولدات التوربينية المبردة بالهيدروجين في محطات الطاقة الحرارية. نظرًا لخطر الانفجارات ، لا يتم ملء مبيت المولد بالهواء ، ولكن يتم إدخال ثاني أكسيد الكربون أولاً كغاز تطهير ثم الهيدروجين. ينتج بالمثل إطلاق الغاز من المولد. مع قابلية استنساخ عالية بما فيه الكفاية ، يمكن الحصول على نطاقات القياس التالية على محلل واحد: 0-100٪ (حجم) CO (في الهواء للتطهير بثاني أكسيد الكربون) ، 100-0٪ H 2 في CO (للتعبئة بالهيدروجين) و 100-80٪ H 2 (في الهواء للتحكم في نقاء الهيدروجين أثناء تشغيل المولد). هذه طريقة رخيصة للقياس.

لتحديد محتوى الهيدروجين في الكلور المنطلق أثناء التحليل الكهربائي لكلوريد البوتاسيوم باستخدام محلل قياس الموصلية الحرارية ، من الممكن العمل مع كل من الغاز المرجعي المختوم (SO 2 ، Ar) وغاز مرجعي متدفق. في الحالة الأخيرة ، يتم إرسال خليط الهيدروجين والكلور أولاً إلى غرفة القياس ثم إلى الحارق اللاحق بدرجة حرارة> 200 درجة مئوية. يحترق الهيدروجين مع الكلور الزائد لتكوين كلوريد الهيدروجين. يتم تغذية الخليط الناتج من HC و C1 2 في الغرفة المقارنة. في هذه الحالة ، يتم تحديد تركيز الهيدروجين من الاختلاف في التوصيلات الحرارية. تقلل هذه الطريقة بشكل كبير من تأثير اختلاط كميات صغيرة من الهواء.

لتقليل الخطأ الذي يحدث عند تحليل الغاز الرطب ، يجب تجفيف الغاز ، ويتم ذلك إما بمساعدة ماص للرطوبة أو عن طريق خفض درجة حرارة الغاز إلى ما دون نقطة الندى. هناك إمكانية أخرى للتعويض عن تأثير الرطوبة ، والتي تنطبق فقط عند القياس باستخدام مخطط غاز مرجعي متدفق.

للعمل مع الغازات المتفجرة ، يقوم عدد من الشركات بتصنيع أجهزة مقاومة للانفجار. في هذه الحالة ، تم تصميم غرف عدادات الموصلية الحرارية للضغط العالي ، ويتم تثبيت موانع اللهب عند مدخل ومخرج الغرف ، وتقتصر إشارة الخرج على مستوى آمن جوهري. ومع ذلك ، لا يمكن استخدام هذه الأجهزة لتحليل مخاليط الغازات المتفجرة مع الأكسجين أو الهيدروجين مع الكلور.

• السنتيمتر - الجرام - الثاني - نظام الوحدات الذي استخدم على نطاق واسع قبل اعتماده النظام الدوليوحدات (SI).

حتى الآن لم تتطور تصنيف موحدالمتعلقة بالتنوع الأساليب الحالية. تنقسم الطرق التجريبية المعروفة لقياس التوصيل الحراري للمواد إلى مجموعتين كبيرتين: ثابتة وغير ثابتة. في الحالة الأولى ، تستخدم جودة المعادلة الحسابية حلولاً معينة لمعادلة التوصيل الحراري

المقدمة ، في الثانية - المقدمة ، حيث T هي درجة الحرارة ؛ و - الوقت - معامل الانتشار الحراري ؛ ل - معامل التوصيل الحراري. ج - السعة الحرارية النوعية ؛ د هي كثافة المادة ؛ - مشغل لابلاس ، مكتوب في نظام الإحداثيات المقابل ؛ - قوة محددة لمصدر الحرارة الحجمي.

تعتمد المجموعة الأولى من الأساليب على استخدام نظام حراري ثابت ؛ الثاني - نظام حراري غير ثابت. الطرق الثابتة لتحديد معامل التوصيل الحراري حسب طبيعة القياسات مباشرة (أي يتم تحديد معامل التوصيل الحراري بشكل مباشر) وتنقسم إلى مطلق ونسبي. في الطرق المطلقة ، تتيح المعلمات المقاسة في التجربة الحصول على القيمة المرغوبة لمعامل التوصيل الحراري باستخدام صيغة الحساب. في الطرق النسبية ، تتيح المعلمات المقاسة في التجربة الحصول على القيمة المطلوبة لمعامل التوصيل الحراري باستخدام صيغة الحساب. في الطرق النسبية ، لا تكفي المعلمات المقاسة لحساب القيمة المطلقة. هناك حالتان ممكنتان هنا. الأول هو مراقبة التغير في معامل التوصيل الحراري فيما يتعلق بالمعامل الأولي ، باعتباره وحدة. الحالة الثانية هي استخدام مادة مرجعية ذات خصائص حرارية معروفة. في هذه الحالة ، يتم استخدام معامل التوصيل الحراري للمعيار في صيغة الحساب. تتميز الطرق النسبية ببعض المزايا مقارنة بالطرق المطلقة من حيث أنها أبسط. يمكن إجراء مزيد من التقسيم للطرق الثابتة وفقًا لطبيعة التسخين (الخارجية والحجمية والمجمعة) ووفقًا لنوع درجة حرارة مجال درجة الحرارة في العينات (مسطحة ، أسطوانية ، كروية). تشمل المجموعة الفرعية للطرق مع التسخين الخارجي جميع الطرق التي تستخدم السخانات الخارجية (الكهربائية ، الحجمية ، إلخ) وتسخين أسطح العينة بالإشعاع الحراري أو القصف الإلكتروني. تجمع المجموعة الفرعية للطرق مع التسخين الحجمي جميع الطرق التي تستخدم التسخين بواسطة تيار يمر عبر العينة ، أو تسخين عينة الاختبار من النيوترون أو الإشعاع z ، أو بواسطة تيارات الميكروويف. قد تتضمن مجموعة فرعية من الطرق ذات التسخين المشترك طرقًا تستخدم في نفس الوقت التسخين الخارجي والحجم للعينات ، أو التسخين الوسيط (على سبيل المثال ، بواسطة التيارات عالية التردد).

في جميع المجموعات الفرعية الثلاث للطرق الثابتة ، مجال درجة الحرارة

قد تكون مختلفة.

تتشكل متساوي الحرارة المسطحة عندما يتم توجيه تدفق الحرارة على طول محور التناظر للعينة. تسمى الطرق التي تستخدم متساوي الحرارة المسطحة في الأدبيات بالطرق ذات التدفق الحراري المحوري أو الطولي ، وتسمى الإعدادات التجريبية نفسها بالأجهزة المسطحة.

تتوافق متساوي الحرارة الأسطواني مع انتشار تدفق الحرارة على طول نصف قطر العينة الأسطوانية. في حالة توجيه تدفق الحرارة على طول نصف قطر العينة الكروية ، تظهر متساوي الحرارة الكروية. تسمى الطرق التي تستخدم مثل هذه المتساويات الكروية ، وتسمى الأجهزة الكروية.

GOST 7076-99

UDC 691: 536.2.08: 006.354 مجموعة Zh19.5

معيار الطريق السريع

مواد البناء والمنتجات

طريقة تحديد التوصيل الحراري والمقاومة الحرارية

تحت ظروف حرارية ثابتة

مواد البناء والمنتجات

طريقة تحديد الحالة الحرارية المستقرة

الموصلية والمقاومة الحرارية

تاريخ التقديم 2000-04-01

مقدمة

1 تم تطويره من قبل معهد أبحاث فيزياء البناء (NIISF) الاتحاد الروسي

مقدمة من Gosstroy من روسيا

2 تم اعتماده من قبل اللجنة العلمية والتقنية المشتركة بين الدول للتقييس والتنظيم الفني وإصدار الشهادات في البناء (ISTCS) في 20 مايو 1999

اسم الولاية	اسم هيئة الدولة إدارة الإنشاءات
جمهورية أرمينيا	وزارة التنمية الحضرية في جمهورية أرمينيا
جمهورية كازاخستان	لجنة البناء بوزارة الطاقة والصناعة والتجارة بجمهورية كازاخستان
جمهورية قيرغيزستان	مفتشية الدولة للهندسة المعمارية والبناء تحت حكومة جمهورية قيرغيزستان
جمهورية مولدوفا	وزارة التنمية الإقليمية والبناء والمرافق العامة في جمهورية مولدوفا
الاتحاد الروسي	Gosstroy من روسيا
جمهورية طاجيكستان	لجنة الهندسة المعمارية والبناء في جمهورية طاجيكستان
جمهورية أوزبكستان	لجنة الدولة للهندسة المعمارية والبناء بجمهورية أوزبكستان
	لجنة الدولة لسياسة البناء والعمارة والإسكان في أوكرانيا

3 بدلاً من GOST 7076-87

4 تم تقديمه اعتبارًا من 1 أبريل 2000 كمعيار دولة للاتحاد الروسي بموجب مرسوم Gosstroy of Russia بتاريخ 24 ديسمبر 1999 رقم 89

مقدمة

تتوافق هذه المواصفة القياسية الدولية مع ISO 7345: 1987 و ISO 9251: 1987 من حيث المصطلحات وتتوافق مع الأحكام الرئيسية للمواصفة ISO 8301: 1991 ، ISO 8302: 1991 ، التي تضع طرقًا لتحديد المقاومة الحرارية والتوصيل الحراري الفعال باستخدام أداة مجهزة بمقياس حرارة وأداة ذات منطقة أمان ساخنة.

وفقًا لمعايير ISO ، تحدد هذه المواصفة القياسية متطلبات العينات والأداة ومعايرتها ، وقد تم اعتماد مخططين رئيسيين للاختبار: غير متماثل (بمقياس حرارة واحد) ومتماثل (بمقياس حرارة اثنين).

1 مجال الاستخدام

تنطبق هذه المواصفة على مواد بناءوالمنتجات وكذلك المواد والمنتجات المعدة للعزل الحراري معدات صناعيةوخطوط الأنابيب ، ويضع طريقة لتحديد الموصلية الحرارية الفعالة والمقاومة الحرارية في معدل الحرارةعينة من 40 إلى + 200 درجة مئوية تحت الصفر.

لا ينطبق المعيار على المواد والمنتجات ذات الموصلية الحرارية لأكثر من 1.5 واط / (م × ك).

GOST 166-89 فرجار. تحديد

GOST 427-75 قياس مساطر المعادن. تحديد

موازين مختبر GOST 24104-88 للأغراض العامة والنموذجية. المواصفات العامة

3 التعاريف والترميز

3.1 في هذا المعيار ، تنطبق المصطلحات التالية مع التعريفات الخاصة بكل منها.

تدفق الحرارة- كمية الحرارة التي تمر عبر العينة لكل وحدة زمنية.

كثافة تدفق الحرارةهو تدفق الحرارة الذي يمر عبر مساحة الوحدة.

نظام حراري ثابت- وضع لا تتغير فيه جميع المعلمات الفيزيائية الحرارية المدروسة بمرور الوقت.

عينة المقاومة الحرارية- نسبة اختلاف درجة الحرارة بين الوجوه الأمامية للعينة إلى كثافة تدفق الحرارة في ظل ظروف حرارية ثابتة.

متوسط ​​درجة حرارة العينة- متوسط ​​القيمة الحسابية لدرجات الحرارة المقاسة على الوجوه الأمامية للعينة.

الموصلية الحرارية الفعالةل إفمادة(يتوافق مع مصطلح "معامل التوصيل الحراري" المعتمد في المعايير الحالية لهندسة تسخين المباني) - نسبة سمك عينة المادة المختبرة دلمقاومته الحرارية تم العثور على R.

3.2 تعيينات الكميات ووحدات القياس مبينة في الجدول 1.

الجدول 1

تعيين	قيمة	وحدة
ل إف	الموصلية الحرارية الفعالة	W / (م × ك)
	المقاومة الحرارية	م 2 × ك / ث
	سماكة العينة قبل الاختبار
	المقاومة الحرارية للعينات القياسية	م 2 × ك / ث
D T 1 ، د تي 2	اختلاف درجة حرارة الوجوه الأمامية للعينات القياسية
ه 1 ، ه 2	إخراج إشارات مقياس حرارة الجهاز أثناء معايرته باستخدام عينات قياسية
و 1 ، F 2	معاملات معايرة مقياس حرارة الجهاز أثناء معايرته باستخدام عينات قياسية	W / (بالسيارات × م 2)
	سماكة العينة أثناء الاختبار
	المقاومة الحرارية لقطعة الاختبار	م 2 × ك / ث
	التغير النسبي في كتلة العينة بعد التجفيف
	التغير النسبي في كتلة العينة أثناء الاختبار
	وزن العينة عند الاستلام من الشركة المصنعة
	وزن العينة بعد التجفيف
	وزن العينة بعد الاختبار
D T u	اختلاف درجة حرارة الوجوه الأمامية لعينة الاختبار
	متوسط ​​درجة حرارة عينة الاختبار
	درجة حرارة الوجه الساخن لقطعة الاختبار
	درجة حرارة الوجه البارد لعينة الاختبار
	قيمة معامل المعايرة لمقياس الحرارة للجهاز ، المقابلة لقيمة التدفق الحراري المتدفق عبر عينة الاختبار بعد إنشاء نظام حراري ثابت (مع مخطط اختبار غير متماثل)	W / (بالسيارات × م 2)
	إشارة خرج مقياس الحرارة للجهاز بعد إنشاء تدفق حراري ثابت من خلال عينة الاختبار (مع مخطط اختبار غير متماثل)
	المقاومة الحرارية بين الوجه الأمامي للعينة وسطح العمل للوحة العدادات
ليفو	الموصلية الحرارية الفعالة لمادة عينة الاختبار	W / (م × ك)
	المقاومة الحرارية مادة ورقة، والتي يتم من خلالها صنع الجزء السفلي والغطاء لصندوق عينة المواد السائبة	م 2 × ك / ث
F ¢ ش ، F² ش	قيم معامل المعايرة لمقياس الحرارة الأول والثاني للجهاز ، المقابلة لقيمة تدفق الحرارة المتدفق عبر عينة الاختبار بعد إنشاء نظام حراري ثابت (مع مخطط اختبار متماثل)	W / (بالسيارات × م 2)
ه ¢ ش ، ه² ش	إشارة الخرج لمقياس الحرارة الأول والثاني بعد إنشاء تدفق حراري ثابت عبر عينة الاختبار (مع مخطط اختبار متماثل)
	كثافة التدفق الحراري الثابت الذي يمر عبر عينة الاختبار
	منطقة القياس
	يتم توفير الطاقة الكهربائية لسخان منطقة القياس للوحة الساخنة للجهاز

4 أحكام عامة

4.1 جوهر الطريقة هو إنشاء تدفق حراري ثابت يمر عبر عينة مسطحة بسماكة معينة وتوجيهها بشكل عمودي على الوجوه الأمامية (الأكبر) للعينة ، وقياس كثافة هذا التدفق الحراري ، ودرجة حرارة الجهة المقابلة الوجوه وسمك العينة.

4.2 عدد العينات المطلوبة لتحديد التوصيل الحراري الفعال أو المقاومة الحرارية ويجب تحديد إجراء أخذ العينات في المعيار لمادة أو منتج معين. إذا لم يحدد المعيار الخاص بمادة أو منتج معين عدد العينات المراد اختبارها ، يتم تحديد الموصلية الحرارية الفعالة أو المقاومة الحرارية في خمس عينات.

4.3 يجب أن تكون درجة الحرارة والرطوبة النسبية للهواء في الغرفة التي تجرى فيها الاختبارات (295 ± 5) كلفن و (50 ± 10)٪ على التوالي.

5 أدوات القياس

لاستخدام الاختبار:

أداة لقياس الموصلية الحرارية الفعالة والمقاومة الحرارية ، معتمدة في في الوقت المناسبوتلبية المتطلبات الواردة في الملحق أ ؛

جهاز لتحديد كثافة المواد الليفية وفقًا لـ GOST 17177 ؛

جهاز لتحديد سمك المنتجات الليفية المسطحة وفقًا لـ GOST 17177 ؛

خزانة كهربائية للتجفيف ، لا يقل حد التسخين الأعلى عن 383 كلفن ، والحد الأقصى للخطأ المسموح به في الإعداد والتحكم التلقائي في درجة الحرارة هو 5 كلفن ؛

الفرجار وفقًا لـ GOST 166:

لقياس الأبعاد الخارجية والداخلية بمدى قياس 0-125 مم ، قيمة قراءة رنيه 0.05 مم ، حد خطأ يبلغ 0.05 مم ؛

لقياس الأبعاد الخارجية بمدى قياس من 0-500 مم ، قيمة قراءة رنيه 0.1 مم ، حد خطأ قدره -0.1 مم ؛

مسطرة قياس معدنية وفقًا لـ GOST 427 بحد قياس أعلى يبلغ 1000 مم ، والحد المسموح به للانحراف عن القيم الاسمية لطول المقياس والمسافات بين أي ضربة وبداية أو نهاية المقياس - 0.2 مم ؛

موازين المختبر للأغراض العامة وفقًا لـ GOST 24104:

مع أكبر حد للوزن يبلغ 5 كجم ، قيمة التقسيم - 100 مجم ، الانحراف المعياري لقراءات المقياس - لا يزيد عن 50.0 مجم ، خطأ من ذراع الروك غير المستوي - لا يزيد عن 250.0 مجم ، هامش الخطأ - 375 مجم ؛

مع أكبر حد للوزن يبلغ 20 كجم ، قيمة التقسيم - 500 مجم ، الانحراف المعياري لقراءات المقياس - لا يزيد عن 150.0 مجم ، الخطأ بسبب الذراع غير المستوية - لا يزيد عن 750.0 مجم ، هامش الخطأ - 1500 مجم.

يُسمح باستخدام أدوات قياس أخرى ذات خصائص مترولوجية ومعدات بها المواصفات الفنيةليس أسوأ من تلك المحددة في هذا المعيار.

6 إعداد الاختبار

6.1 يتم عمل عينة على شكل خط متوازي مستطيل ، يكون أكبر الوجوه (الأمامية) على شكل مربع مع جانب مساوٍ لجانب أسطح عمل لوحات الجهاز. إذا كانت أسطح عمل لوحات الجهاز على شكل دائرة ، فيجب أن تكون الحواف الأكبر للعينة أيضًا على شكل دائرة ، قطرها يساوي قطر أسطح العمل لألواح الجهاز (الملحق أ ، البند أ 2.1).

6.2 يجب أن يكون سمك عينة الاختبار أقل بخمس مرات على الأقل من طول حافة الوجه أو القطر.

6.3 يجب أن تكون حواف العينة الملامسة لأسطح عمل لوحات الأدوات مسطحة ومتوازية. يجب ألا يزيد انحراف الوجوه الأمامية لعينة صلبة عن التوازي عن 0.5 مم.

يتم طحن العينات الصلبة ذات السماكات المختلفة والانحرافات عن التسطيح.

6.4 يقاس سمك العينة المتوازية بفرجار رنيه بخطأ لا يزيد عن 0.1 مم في أربع زوايا على مسافة (50.0 ± 5.0) مم من أعلى الزاوية وفي منتصف كل جانب.

يتم قياس سماكة قرص العينة باستخدام الفرجار ذو الورنية مع خطأ لا يزيد عن 0.1 مم على طول الأجيال الموجودة في أربع مستويات متعامدة بشكل متبادل تمر عبر المحور الرأسي.

يتم أخذ المتوسط ​​الحسابي لنتائج جميع القياسات على أنه سمك العينة.

6.5 يتم قياس طول وعرض العينة في المخطط باستخدام مسطرة ذات خطأ لا يزيد عن 0.5 مم.

6.6 انتظام الشكل الهندسي وأبعاد العينة مواد العزل الحراريتم تحديده وفقًا لـ GOST 17177.

6.7 يجب ألا يتجاوز متوسط ​​حجم الشوائب (الحبيبات الكلية ، المسام الكبيرة ، إلخ) ، والتي تختلف في معاييرها الفيزيائية الحرارية عن العينة الرئيسية ، 0.1 من سمك العينة.

يُسمح باختبار عينة ذات شوائب غير متجانسة ، يتجاوز متوسط ​​حجمها 0.1 من سمكها. يجب أن يذكر تقرير الاختبار متوسط ​​حجم الادراج.

6.8 تحديد كتلة العينة م 1 عند الاستلام من الشركة المصنعة.

6.9 تجفف العينة إلى وزن ثابت عند درجة الحرارة المحددة في الوثيقة المعيارية للمادة أو المنتج. تعتبر العينة مجففة إلى وزن ثابت إذا كان فقد وزنها بعد التجفيف التالي لمدة 0.5 ساعة لا يتجاوز 0.1٪. في نهاية التجفيف ، يتم تحديد وزن العينة. م 2 وكثافته ص ش، وبعد ذلك يتم وضع العينة على الفور إما في جهاز لتحديد مقاومتها الحرارية ، أو في وعاء مغلق.

يُسمح باختبار عينة مبللة عند درجة حرارة وجه بارد تزيد عن 273 كلفن وفرق في درجة الحرارة لا يزيد عن 2 كلفن لكل 1 سم من سماكة العينة.

6.10 يجب وضع عينة من المادة السائبة المجففة في صندوق يكون قاعه وغطاءه مصنوعين من مادة رقيقة. يجب أن يكون طول الصندوق وعرضه مساوياً للأبعاد المقابلة لأسطح العمل لألواح الجهاز ، والعمق - سمك عينة الاختبار. يجب أن يكون سمك عينة المادة السائبة على الأقل 10 أضعاف متوسط ​​حجم الحبيبات والحبوب والرقائق التي تتكون منها هذه المادة.

يجب أن تكون الانبعاثية النسبية نصف الكروية لأسطح قاع الصندوق وغطاءه أكبر من 0.8 في درجات الحرارة التي تتعرض لها هذه الأسطح أثناء الاختبار.

المقاومة الحرارية آر ليجب معرفة مادة الألواح التي يصنع منها الجزء السفلي وغطاء الصندوق.

6.11 يتم تقسيم عينة المادة السائبة إلى أربعة أجزاء متساوية ، يتم سكبها بالتناوب في الصندوق ، وضغط كل جزء بحيث يشغل الجزء المقابل من الحجم الداخلي للصندوق. الصندوق مغلق بغطاء. الغطاء متصل بالجدران الجانبية للصندوق.

6.12 وزن الصندوق الذي يحتوي على عينة المادة السائبة. بناءً على الوزن المحدد للمربع مع العينة والقيم المحددة مسبقًا للحجم الداخلي وكتلة الصندوق الفارغ ، يتم حساب كثافة عينة المادة السائبة.

6.13 يجب ألا يتجاوز الخطأ في تحديد كتلة وحجم العينات 0.5٪.

7 الاختبار

7.1 يجب إجراء الاختبارات على جهاز تم معايرته مسبقًا. يتم تقديم ترتيب وتكرار المعايرة في الملحق ب.

7.2 ضع العينة المراد اختبارها في الجهاز. موقع العينة - أفقيًا أو رأسيًا. باستخدام العينة الأفقية ، يكون اتجاه تدفق الحرارة من أعلى إلى أسفل.

أثناء الاختبار ، فرق درجة الحرارة من الوجوه الأمامية للعينة د تي شيجب أن تكون 10-30 كلفن متوسط ​​درجة حرارة العينة أثناء الاختبار يجب أن يشار إليه في الوثيقة التنظيمية لنوع معين من المواد أو المنتج.

7.3 ضبط درجات الحرارة المحددة لأسطح العمل لألواح العدادات وبشكل متسلسل كل 300 ثانية قياس:

إشارات مقياس الحرارة الاتحاد الأوروبيوأجهزة استشعار درجة الحرارة للوجه الأمامي للعينة ، إذا تم قياس كثافة تدفق الحرارة من خلال عينة الاختبار باستخدام مقياس الحرارة ؛

الطاقة الموردة إلى سخان منطقة القياس للوحة الساخنة للجهاز ، وإشارات مستشعرات درجة الحرارة للوجوه الأمامية للعينة ، إذا تم تحديد كثافة تدفق الحرارة من خلال عينة الاختبار عن طريق قياس الطاقة الكهربائية المقدمة إلى سخان منطقة القياس للوحة الساخنة للجهاز.

7.4 يعتبر التدفق الحراري عبر عينة الاختبار ثابتًا (ثابتًا) إذا كانت قيم المقاومة الحرارية للعينة ، محسوبة من نتائج خمسة قياسات متتالية لإشارات مستشعرات درجة الحرارة وكثافة تدفق الحرارة ، تختلف عن بعضها البعض بنسبة أقل من 1٪ ، في حين أن هذه القيم لا تزيد ولا تنقص بشكل رتيب.

7.5 بعد الوصول إلى نظام حراري ثابت ، قم بقياس سمك العينة الموضوعة في الجهاز د شفرجار مع خطأ لا يزيد عن 0.5٪.

7.6 بعد الانتهاء من الاختبار ، حدد كتلة العينة م 3 .

8 معالجة نتائج الاختبار

8.1 يحسب التغير النسبي في كتلة العينة نتيجة تجفيفها. تيص وأثناء الاختبار تيث وكثافة العينة ص شحسب الصيغ:

تيص =(م 1 ¾ م 2 ) / م 2 , (2)

تيث= (م 2 ¾ م 3 ) / م 3 , (3)

حجم عينة الاختبار V uمحسوبة من نتائج قياس الطول والعرض بعد نهاية الاختبار ، والسمك - أثناء الاختبار.

8.2 يحسب اختلاف درجة حرارة الوجوه الأمامية د تي شومتوسط ​​درجة حرارة عينة الاختبار تي موحسب الصيغ:

د تي ش = تي 1ش ¾ تي 2ش , (5)

تي مو= (تي 1ش + ت 2 ش) / 2 (6)

8.3 عند حساب المعلمات الفيزيائية الحرارية للعينة وكثافة التدفق الحراري الثابت ، يتم تنفيذ القيم المتوسطة الحسابية لنتائج خمسة قياسات لإشارات مجسات فرق درجة الحرارة وإشارة مقياس الحرارة أو الطاقة الكهربائية بعد إنشاء تدفق حراري ثابت من خلال عينة الاختبار ، يتم استبداله في معادلات الحساب.

8.4 عند الاختبار على جهاز تم تجميعه وفقًا لمخطط غير متماثل ، المقاومة الحرارية للعينة ص شمحسوبة حسب الصيغة

(7)

أين Rkتأخذ ما يعادل 0.005 م 2 × K / W ، وبالنسبة للمواد والمنتجات العازلة للحرارة - صفر.

8.5 التوصيل الحراري الفعال لمادة العينة ل إفومحسوبة حسب الصيغة

(8)

8.6 المقاومة الحرارية ص شوالتوصيل الحراري الفعال ل إفويتم حساب عينة المواد السائبة بواسطة الصيغ:

, (9)

. (10)

8.7 كثافة تدفق الحرارة الثابتة ف شمن خلال العينة التي تم اختبارها على الجهاز ، والتي تم تجميعها وفقًا لمخططات غير متماثلة ومتماثلة ، يتم حسابها ، على التوالي ، بواسطة الصيغ:

ف ش = و ش ه ش , (11)

. (12)

8.8 عند الاختبار على جهاز به منطقة حماية ساخنة ، حيث يتم تحديد كثافة تدفق الحرارة عن طريق قياس الطاقة الكهربائية الموفرة لمسخن منطقة القياس للوحة الساخنة للأداة ، والمقاومة الحرارية ، والتوصيل الحراري الفعال والحرارة الثابتة يتم حساب كثافة التدفق عبر العينة بواسطة الصيغ:

, (13)

, (14)

عند اختبار المواد السائبة في الصيغتين (13) و (14) بدلاً من Rkقيمة بديلة R L ..

8.9 تؤخذ نتيجة الاختبار على أنها المتوسط ​​الحسابي للمقاومة الحرارية والتوصيل الحراري الفعال لجميع العينات المختبرة.

9 تقرير الاختبار

يجب أن يحتوي تقرير الاختبار على المعلومات التالية:

اسم المادة أو المنتج ؛

تسمية واسم الوثيقة المعيارية التي يتم على أساسها تصنيع المادة أو المنتج ؛

الصانع؛

رقم الدفعة؛

تاريخ التصنيع؛

العدد الإجمالي للعينات المختبرة ؛

نوع الأداة التي تم إجراء الاختبار عليها ؛

موضع عينات الاختبار (أفقي ، رأسي) ؛

طريقة لعمل عينات من المواد السائبة ، مع الإشارة إلى المقاومة الحرارية لقاع وغطاء الصندوق الذي تم اختبار العينات فيه ؛

أبعاد كل عينة

سماكة كل عينة قبل بدء الاختبار وأثناء الاختبار ، مما يشير إلى ما إذا كان الاختبار قد تم بضغط ثابت على العينة أو بسمك عينة ثابت ؛

ضغط ثابت (إذا تم إصلاحه) ؛

متوسط ​​حجم الادراج غير المتجانسة في العينات (إن وجدت) ؛

تقنية تجفيف العينة

التغير النسبي في كتلة كل عينة بسبب يومها ؛

رطوبة كل عينة قبل وبعد انتهاء الاختبار ؛

كثافة كل عينة أثناء الاختبار ؛

التغير النسبي في كتلة كل عينة الذي حدث أثناء الاختبار ؛

درجة حرارة الوجوه الساخنة والباردة لكل عينة ؛

فرق درجة الحرارة بين الوجوه الساخنة والباردة لكل عينة ؛

متوسط ​​درجة حرارة كل عينة ؛

كثافة التدفق الحراري خلال كل عينة بعد إنشاء نظام حراري ثابت ؛

المقاومة الحرارية لكل عينة ؛

الموصلية الحرارية الفعالة لمادة كل عينة ؛

متوسط ​​القيمة الحسابية للمقاومة الحرارية لجميع العينات المختبرة ؛

المتوسط ​​الحسابي للتوصيل الحراري الفعال لجميع العينات المختبرة ؛

اتجاه تدفق الحرارة

تاريخ الاختبار

تاريخ آخر معايرة للجهاز (إذا تم إجراء الاختبار على جهاز مزود بمقياس حرارة) ؛

بالنسبة للعينات القياسية المستخدمة في معايرة الجهاز ، يجب الإشارة إلى ما يلي: النوع ، المقاومة الحرارية ، تاريخ التحقق ، فترة صلاحية التحقق ، المنظمة التي نفذت التحقق ؛

تقدير خطأ قياس المقاومة الحرارية أو التوصيل الحراري الفعال ؛

بيان بالامتثال الكامل أو عدم الامتثال الجزئي لإجراء الاختبار لمتطلبات هذه المواصفة. إذا تم إجراء انحرافات عن متطلبات هذه المواصفة القياسية أثناء الاختبار ، فيجب الإشارة إليها في تقرير الاختبار.

10 خطأ في تحديد التوصيل الحراري الفعال

والمقاومة الحرارية

لا يتجاوز الخطأ النسبي في تحديد التوصيل الحراري الفعال والمقاومة الحرارية بهذه الطريقة ± 3٪ إذا تم إجراء الاختبار بالتوافق التام مع متطلبات هذه المواصفة.

الملحق أ

(إلزامي)

متطلبات أدوات تحديد الموصلية الحرارية الفعالة والمقاومة الحرارية في نظام حراري ثابت

أ.1 مخططات الصك

لقياس الموصلية الحرارية الفعالة والمقاومة الحرارية في نظام حراري ثابت ، يتم استخدام الأجهزة التالية:

مجمعة وفقًا لمخطط غير متماثل ، ومجهزة بمقياس حرارة واحد ، يقع بين عينة الاختبار واللوحة الباردة للجهاز أو بين العينة واللوحة الساخنة للجهاز (الشكل أ -1) ؛

مُجمَّع وفقًا لمخطط متماثل ، ومجهز بمقياس حرارة ، أحدهما يقع بين عينة الاختبار واللوحة الباردة للجهاز ، والثاني - بين العينة واللوحة الساخنة للجهاز (الشكل أ -2) ؛

أداة يتم فيها تحديد التدفق الحراري من خلال عينة الاختبار عن طريق قياس الطاقة الكهربائية التي يتم توفيرها لمسخن منطقة القياس للوحة الساخنة للأداة (أداة ذات منطقة حماية ساخنة) (الشكل أ -3).

1 - سخان؛ 2 - مقياس الحرارة 3 - عينة الاختبار؛ 4 - ثلاجة

الشكل أ -1 - مخطط الجهاز بمقياس حرارة واحد

1 - سخان 2 - عدادات الحرارة 3 - ثلاجة؛ 4 - قطعة للتجربة

الشكل أ -2 - مخطط الجهاز بمقياس حرارة

1 - ثلاجة؛ 2 - عينات الاختبار؛ 3 - لوحات تسخين منطقة القياس ؛

4 - قياس لف سخان منطقة ؛ 5 - لوحات سخان المنطقة الأمنية ؛

6 - لف سخان منطقة الحرس

الشكل أ. 3 - رسم تخطيطي لجهاز به منطقة أمان ساخنة

أ / 2 سخان ومبرد

/ أ / 2/1 يمكن أن تكون ألواح السخان أو المبرد على شكل مربع لا يقل طول ضلعه عن 250 مم أو دائرة لا يقل قطرها عن 250 مم.

/ أ / ٢/٢ يجب أن تكون أسطح عمل السخان وألواح التبريد من المعدن. يجب ألا يزيد الانحراف عن تسطيح أسطح العمل عن 0.025٪ من الحجم الخطي الأقصى.

أ / / ٢/٣ يجب أن تكون الانبعاثية النسبية نصف الكروية لأسطح عمل السخان وألواح المبرد الملامسة لعينة الاختبار أكثر من 0.8 في درجات الحرارة التي تتمتع بها هذه الأسطح أثناء الاختبار.

أ.3 مقياس الحرارة

أ / / 3/1 يجب أن تكون أبعاد أسطح العمل لمقياس الحرارة مساوية لأبعاد أسطح العمل الخاصة بألواح السخان والثلاجة.

أ / 3/2 يجب أن تكون الانبعاثية النسبية نصف الكروية للوجه الأمامي لمقياس الحرارة الملامس لعينة الاختبار أكبر من 0.8 في درجات الحرارة التي يتمتع بها هذا الوجه أثناء الاختبار.

أ / 3/3 يجب أن تكون منطقة قياس مقياس الحرارة موجودة في الجزء الأوسط من وجهه الأمامي. يجب ألا تقل مساحتها عن 10٪ ولا تزيد عن 40٪ من إجمالي مساحة الوجه الأمامي.

أ / 3/4 يجب ألا يزيد قطر الأسلاك الحرارية المستخدمة في تصنيع البطارية الحرارية لمقياس الحرارة عن 0.2 مم.

أ / 4 مجسات درجة الحرارة

يجب أن يكون عدد مستشعرات درجة الحرارة على كل سطح عمل من ألواح السخان أو الثلاجة والوجه الأمامي لمقياس الحرارة الملامس لعينة الاختبار مساوياً للجزء الصحيح من الرقم 10 Ö A وأن يكون على الأقل اثنين. يجب ألا يزيد قطر الأسلاك المناسبة لهذه المستشعرات عن 0.6 مم.

أ / 5 نظام القياس الكهربائي

يجب أن يضمن نظام القياس الكهربائي قياس إشارة مستشعرات فرق درجة حرارة السطح بخطأ لا يزيد عن 0.5٪ ، أو إشارة مقياس الحرارة - مع خطأ لا يزيد عن 0.6٪ ، أو الطاقة الكهربائية الموردة إلى سخان منطقة القياس للوحة الساخنة للجهاز - مع خطأ لا يزيد عن 0.2٪.

يجب ألا يزيد الخطأ الكلي في قياس فرق درجة الحرارة بين أسطح ألواح الجهاز ومقياس الحرارة الملامس للوجوه الأمامية لعينة الاختبار عن 1٪. إجمالي الخطأ - مجموع الأخطاء الناتجة عن تشويه مجال درجة الحرارة بالقرب من مستشعرات درجة الحرارة ، والتغيرات في خصائص هذه المستشعرات تحت تأثير الظروف الخارجية والخطأ الذي يحدثه نظام القياس الكهربائي.

أ / 6 جهاز لقياس سمك قطعة الاختبار

يجب أن يكون الجهاز مزودًا بجهاز يسمح بقياس سماكة العينة أثناء اختبارها باستخدام فرجار مع خطأ لا يزيد عن 0.5٪.

أ / 7 إطار الجهاز

يجب أن يكون الجهاز مزودًا بإطار يسمح لك بالحفاظ على اتجاهات مختلفة في مساحة كتلة الجهاز التي تحتوي على عينة الاختبار.

أ / 8 جهاز لتثبيت عينة الاختبار

يجب أن يكون الجهاز مزودًا بجهاز يقوم إما بإنشاء ضغط ثابت محدد مسبقًا على عينة الاختبار الموضوعة في الجهاز ، أو يحافظ على فجوة ثابتة بين أسطح عمل لوحات الجهاز.

يجب أن يكون الحد الأقصى للضغط الناتج عن هذا الجهاز على عينة الاختبار 2.5 كيلو باسكال ، والحد الأدنى - 0.5 كيلو باسكال ، وخطأ ضبط الضغط - لا يزيد عن 1.5٪.

أ / 9 جهاز لتقليل فقد الحرارة الجانبي أو اكتساب الحرارة لقطعة الاختبار

يجب الحد من فقد الحرارة الجانبي أو مكاسب الحرارة أثناء الاختبار عن طريق عزل الوجوه الجانبية لعينة الاختبار بطبقة من مادة عازلة للحرارة ، لا تقل مقاومتها الحرارية عن المقاومة الحرارية للعينة.

أ / 10 غلاف الجهاز

يجب أن تزود الأداة بغلاف يتم فيه الحفاظ على درجة حرارة الهواء مساوية لمتوسط ​​درجة حرارة عينة الاختبار.

ملحق ب

(إلزامي)

معايرة جهاز مزود بمقياس حرارة

ب / 1 المتطلبات العامة

يجب إجراء معايرة جهاز مزود بمقياس حرارة باستخدام ثلاث عينات مقاومة حرارية قياسية معتمدة حسب الأصول مصنوعة ، على التوالي ، من زجاج الكوارتز البصري والزجاج العضوي والبلاستيك الرغوي أو الألياف الزجاجية.

يجب أن تكون أبعاد العينات القياسية مساوية لأبعاد العينة المراد اختبارها. في عملية معايرة الجهاز ، يجب أن تكون درجة حرارة الوجوه الأمامية للعينات القياسية مساوية على التوالي لدرجات الحرارة التي ستكون على الوجوه الأمامية لعينة الاختبار أثناء الاختبار.

يجب تقسيم النطاق الكامل لقيم المقاومة الحرارية التي يمكن قياسها على الجهاز إلى نطاقين فرعيين:

الحد الأدنى للمدى الفرعي الأول هو الحد الأدنى لقيمة المقاومة الحرارية التي يمكن قياسها على هذا الجهاز ؛ الحد الأعلى - قيمة المقاومة الحرارية لعينة قياسية مصنوعة من الزجاج العضوي ولها سماكة مساوية لسمك العينة المراد اختبارها ؛

الحد الأدنى للمدى الفرعي الثاني هو الحد الأعلى للمدى الفرعي الأول ؛ الحد الأعلى - القيمة القصوى للمقاومة الحرارية التي يمكن قياسها على هذا الجهاز.

ب / 2 معايرة جهاز تم تجميعه وفق مخطط غير متماثل

قبل المعايرة ، يجب تقييم القيمة العددية للمقاومة الحرارية للعينة المراد اختبارها وفقًا للبيانات المرجعية المعروفة وتحديد النطاق الفرعي الذي تنتمي إليه هذه القيمة. يتم إجراء معايرة مقياس الحرارة فقط في هذا النطاق الفرعي.

إذا كانت المقاومة الحرارية للعينة المراد اختبارها تنتمي إلى النطاق الفرعي الأول ، معايرة مقياس الحرارة

أجريت باستخدام عينات قياسية مصنوعة من الكوارتز البصري والزجاج العضوي. إذا كانت المقاومة الحرارية للعينة تنتمي إلى المدى الفرعي الثاني ، يتم إجراء المعايرة باستخدام عينات قياسية مصنوعة من الزجاج العضوي والمواد العازلة للحرارة.

ضع العينة القياسية الأولى ذات المقاومة الحرارية المنخفضة في الجهاز. آر إس 1 , د تي 1 من وجوهها الأمامية وإشارة خرج مقياس الحرارة ه 1 وفقًا للإجراء الموضح في القسم 7. ثم يتم وضع عينة قياسية ثانية ذات مقاومة حرارية كبيرة في الجهاز آر إس 2 , قياس فرق درجة الحرارة د تي 2 من وجوهها الأمامية وإشارة خرج مقياس الحرارة ه 2 بنفس الطريقة. بناءً على نتائج هذه القياسات ، يتم حساب معاملات المعايرة F 1 و F 2 متر حرارة حسب الصيغ:

قيمة معامل معايرة مقياس الحرارة و ش ،المقابلة لقيمة التدفق الحراري المتدفق عبر عينة الاختبار بعد إنشاء تدفق حراري ثابت ، يتم تحديدها من خلال الاستيفاء الخطي وفقًا للصيغة

. (ب 3)

ب / ٣ تخرج أداة مجمعة وفق مخطط متماثل

تشبه طريقة تحديد معامل المعايرة لكل مقياس حرارة للجهاز الذي تم تجميعه وفقًا لمخطط متماثل طريقة تحديد معامل المعايرة لمقياس حرارة موصوف في ب -2.

ب / ٤ تكرار معايرة الجهاز

يجب إجراء معايرة الجهاز في غضون 24 ساعة قبل أو بعد الاختبار.

إذا ، وفقًا لنتائج المعايرة التي تم إجراؤها في غضون 3 أشهر ، فإن التغيير في معامل معايرة مقياس الحرارة لا يتجاوز ± 1٪ ، يمكن معايرة هذا الجهاز مرة واحدة كل 15 يومًا. في هذه الحالة ، لا يمكن نقل نتائج الاختبار إلى العميل إلا بعد المعايرة بعد الاختبار ، وإذا كانت قيمة معامل المعايرة المحددة من نتائج المعايرة اللاحقة تختلف عن قيمة المعامل المحدد من نتائج المعايرة السابقة بما لا يزيد عن ± 1٪.

يتم تحديد معامل المعايرة المستخدم في حساب المعلمات الفيزيائية الحرارية لعينة الاختبار كمتوسط ​​حسابي للقيمتين المشار إليهما لهذا المعامل.

إذا تجاوز الفرق في قيمة معامل المعايرة ± 1٪ ، فإن نتائج جميع الاختبارات التي أجريت بين هاتين المعايرتين تعتبر غير صالحة ويجب إعادة الاختبارات.

ملحق ب

فهرس

ISO 7345: 1987 عزل حراري. كميات فيزيائيةوالتعاريف

ISO 9251: 1987 عزل حراري. أوضاع نقل الحرارة وخصائص المواد

ISO 8301: 1991 عزل حراري. تحديد المقاومة الحرارية والمؤشرات الفيزيائية الحرارية ذات الصلة في نظام حراري ثابت. جهاز مزود بمقياس حرارة

ISO 8302: 1991 عزل حراري. تحديد المقاومة الحرارية والمؤشرات الفيزيائية الحرارية ذات الصلة. جهاز مع منطقة الحراسة الساخنة

الكلمات المفتاحية: المقاومة الحرارية ، التوصيل الحراري الفعال ، العينة القياسية

مقدمة

1 مجال الاستخدام

3 التعاريف والترميز

4 أحكام عامة

5 أدوات القياس

6 إعداد الاختبار

7 الاختبار

8 معالجة نتائج الاختبار

9 تقرير الاختبار

10 خطأ في تحديد التوصيل الحراري الفعال والمقاومة الحرارية

الملحق "أ" متطلبات أجهزة تحديد الموصلية الحرارية الفعالة والمقاومة الحرارية في الظروف الحرارية الثابتة

الملحق ب معايرة جهاز مزود بمقياس حرارة

التذييل ببليوغرافيا