Приборы аналитического контроля. Балабанов П.В - 9 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Задание 2
РАСЧЕТ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ
ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ И
СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ И
КОНСТРУКЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ УСТАНОВКИ
2.1.1. Конструкция измерительной ячейки
Для измерения теплопроводности используется измерительная ячейка [5], физическая модель которой представлена на
рис. 2.1.
Первый слой 1 системы – источник теплоты и измеритель его температуры, изготовленные из навитых по спирали Ар-
химеда манганиновой и медной проволок, соответственно. Слои 2 и 2', 3 и 3' – защитные оболочки, предотвращающие со-
прикосновение исследуемых образцов 4 и 4' с источником теплоты. Причем, слои 2 и 2' изготовлены из диэлектрика, а слои 3
и 3' изготовлены из металла. Температура
0
T внешних поверхностей исследуемых образцов поддерживается постоянной.
Рис. 2.1. Физическая модель измерительной ячейки
На рис. 2.2 представлена конструкция измерительной ячейки. Цилиндрические детали 1 и 2 с крышками 3 и 4 образу-
ют две емкости (теплообменники), через которые циркулирует теплоноситель (например, вода), поддерживающий постоян-
ную температуру Т
0
внешних поверхностей исследуемых образцов. Исследуемые образцы помещают в пространство, обра-
зованное нижней крышкой 3 и деталью 11, а также верхней крышкой 4 и деталью 12. Деталь 11 представляет собой металли-
ческую пластину круглой формы, на нижнюю поверхность которой приклеены электроизоляционный материал (например,
трансформаторная бумага), а затем две навитых по спирали Архимеда проволоки – медная и манганиновая. Деталь 12 пред-
ставляет собой круглую металлическую пластину с приклеенным к верхней поверхности электроизоляционным материалом.
Рис. 2.2. Конструкция измерительной ячейки:
1, 2 – цилиндрические детали; 3, 4 – крышки; 5, 6 – входные штуцера;
7, 8 – отверстия; 9 – выходные штуцера; 10, 13 – текстолитовые кольца;
11, 12 – детали, образующие слои 3, 2, 1, 2', 3' модели на рис. 2.1; 14 – проточка для
термометра сопротивления
2R
K
, измеряющего температуру теплоносителя
2.1.2. Метод измерения теплопроводности
Математическая модель процесса распространения тепла, представленная для половины системы (
4
0 lх
≤
≤ ), записыва-
ется в виде системы дифференциальных уравнений теплопроводности
ii
ii
i
i
c
W
x
xT
a
xT
ρ
+
∂
τ∂
=
τ∂
τ∂
2
2
),(),(
, ,0>
τ
,0,4,1,
01
==<<
−
lilxl
ii
(2.1)
с начальными условиями
н
(,0) ()
ii
Tx T x= , (2.2)
0
T
0
х
Т
0
4
3
2
1
2
'
3
'
4
'
l
4
l
3
l
2
l
1
–l
1
–l
2
–l
3
–l
4

Страницы