Μέτρηση θερμικής αγωγιμότητας έως 1000. Προσδιορισμός θερμικής αγωγιμότητας στερεών υλικών με τη μέθοδο της επίπεδης στρώσης. Προσδιορίστε την εξάρτηση του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας από τη θερμοκρασία

κατά τη θερμική τους κίνηση. Στα υγρά και τα στερεά - διηλεκτρικά - η μεταφορά θερμότητας πραγματοποιείται με απευθείας μεταφορά της θερμικής κίνησης μορίων και ατόμων σε γειτονικά σωματίδια ύλης. Στα αέρια σώματα, η διάδοση της θερμότητας μέσω θερμικής αγωγιμότητας συμβαίνει λόγω της ανταλλαγής ενέργειας κατά τη σύγκρουση μορίων με διαφορετικές ταχύτητες θερμικής κίνησης. Στα μέταλλα, η θερμική αγωγιμότητα πραγματοποιείται κυρίως λόγω της κίνησης των ελεύθερων ηλεκτρονίων.

Ο κύριος όρος της θερμικής αγωγιμότητας περιλαμβάνει μια σειρά από μαθηματικές έννοιες, οι ορισμοί των οποίων, καλό είναι να υπενθυμίσουμε και να εξηγήσουμε.

πεδίο θερμοκρασίας- αυτά είναι σύνολα τιμών θερμοκρασίας σε όλα τα σημεία του σώματος σε μια δεδομένη χρονική στιγμή. Μαθηματικά περιγράφεται ως t = φά(x, y, z, t). Διακρίνω σταθερή θερμοκρασίαπεδίο όταν η θερμοκρασία σε όλα τα σημεία του σώματος δεν εξαρτάται από το χρόνο (δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου), και μη σταθερό πεδίο θερμοκρασίας. Επιπλέον, εάν η θερμοκρασία αλλάζει μόνο κατά μήκος μιας ή δύο χωρικών συντεταγμένων, τότε το πεδίο θερμοκρασίας ονομάζεται, αντίστοιχα, μονοδιάστατο ή δισδιάστατο.

Ισόθερμη επιφάνειαείναι ο τόπος των σημείων που έχουν την ίδια θερμοκρασία.

διαβάθμιση θερμοκρασίας — grad tυπάρχει ένα διάνυσμα που κατευθύνεται κατά μήκος της κανονικής προς την ισοθερμική επιφάνεια και αριθμητικά ίσο με την παράγωγο της θερμοκρασίας προς αυτή την κατεύθυνση.

Σύμφωνα με τον βασικό νόμο της αγωγιμότητας της θερμότητας - το νόμο Φουριέ(1822), το διάνυσμα πυκνότητας ροής θερμότητας που μεταδίδεται από τη θερμική αγωγιμότητα είναι ανάλογο με τη βαθμίδα θερμοκρασίας:

q = - λ grad t, (3)

Οπου λ - συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας της ουσίας. μονάδα μέτρησής του Τρ/(μ Κ).

Το σύμβολο μείον στην εξίσωση (3) δείχνει ότι το διάνυσμα qκατευθύνεται απέναντι από το διάνυσμα grad t, δηλ. προς τη χαμηλότερη θερμοκρασία.

ροή θερμότητας δQμέσα από μια αυθαίρετα προσανατολισμένη στοιχειώδη περιοχή dFείναι ίσο με το βαθμωτό γινόμενο του διανύσματος qστο διάνυσμα στοιχειώδους περιοχής dFκαι τη συνολική ροή θερμότητας Qσε όλη την επιφάνεια φάκαθορίζεται με την ενσωμάτωση αυτού του προϊόντος στην επιφάνεια ΦΑ:

ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ

Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ στο δίκαιο Φουριέ(3) χαρακτηρίζει την ικανότητα μιας δεδομένης ουσίας να μεταφέρει τη θερμότητα. Οι τιμές των συντελεστών θερμικής αγωγιμότητας δίνονται σε βιβλία αναφοράς για τις θερμοφυσικές ιδιότητες των ουσιών. Αριθμητικά, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ = q/ grad tίση με την πυκνότητα της θερμικής ροής qμε διαβάθμιση θερμοκρασίας grad t = 1 Κ/μ. Το ελαφρύτερο αέριο, το υδρογόνο, έχει την υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα. Υπό συνθήκες δωματίου, η θερμική αγωγιμότητα του υδρογόνου λ = 0,2 Τρ/(μ Κ). Τα βαρύτερα αέρια έχουν μικρότερη θερμική αγωγιμότητα - αέρας λ = 0,025 Τρ/(μ Κ), σε διοξείδιο του άνθρακα λ = 0,02 Τρ/(μ Κ).

Το καθαρό ασήμι και ο χαλκός έχουν την υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα: λ = 400 Τρ/(μ Κ). Για ανθρακοχάλυβες λ = 50 Τρ/(μ Κ). Στα υγρά, η θερμική αγωγιμότητα είναι συνήθως μικρότερη από 1 Τρ/(μ Κ). Το νερό είναι ένας από τους καλύτερους υγρούς αγωγούς της θερμότητας, γι' αυτό λ = 0,6 Τρ/(μ Κ).

Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας των μη μεταλλικών στερεών υλικών είναι συνήθως κάτω από 10 Τρ/(μ Κ).

Τα πορώδη υλικά - φελλός, διάφορα ινώδη υλικά πλήρωσης όπως το οργανικό μαλλί - έχουν τους χαμηλότερους συντελεστές θερμικής αγωγιμότητας λ <0,25 Τρ/(μ Κ), προσεγγίζοντας σε χαμηλή πυκνότητα πλήρωσης τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας του αέρα που γεμίζει τους πόρους.

Η θερμοκρασία, η πίεση και, για τα πορώδη υλικά, η υγρασία μπορούν επίσης να έχουν σημαντικό αντίκτυπο στη θερμική αγωγιμότητα. Τα βιβλία αναφοράς δίνουν πάντα τις συνθήκες υπό τις οποίες προσδιορίστηκε η θερμική αγωγιμότητα μιας δεδομένης ουσίας και για άλλες συνθήκες αυτά τα δεδομένα δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Εύρος τιμών λ για διάφορα υλικά φαίνονται στο σχ. 1.

Εικ.1. Διαστήματα τιμών συντελεστών θερμικής αγωγιμότητας διαφόρων ουσιών.

Μεταφορά θερμότητας με θερμική αγωγιμότητα

Ομοιογενής επίπεδος τοίχος.

Το απλούστερο και πολύ κοινό πρόβλημα που επιλύεται από τη θεωρία της μεταφοράς θερμότητας είναι ο προσδιορισμός της πυκνότητας της ροής θερμότητας που μεταδίδεται μέσω ενός επίπεδου τοίχου με πάχος δ , στις επιφάνειες των οποίων διατηρούνται θερμοκρασίες tw1Και t w2.(Εικ. 2). Η θερμοκρασία αλλάζει μόνο κατά μήκος του πάχους της πλάκας - μία συντεταγμένη Χ.Τέτοια προβλήματα ονομάζονται μονοδιάστατα, οι λύσεις τους είναι οι απλούστερες και σε αυτό το μάθημα θα περιοριστούμε στην εξέταση μόνο μονοδιάστατων προβλημάτων.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι για τη μονοψήφια περίπτωση:

grad t = dt/dх, (5)

και χρησιμοποιώντας τον βασικό νόμο της αγωγιμότητας της θερμότητας (2), λαμβάνουμε μια διαφορική εξίσωση για σταθερή αγωγιμότητα θερμότητας για επίπεδο τοίχο:

Σε σταθερές συνθήκες, όταν η ενέργεια δεν δαπανάται για θέρμανση, η πυκνότητα ροής θερμότητας qαμετάβλητο σε πάχος τοιχώματος. Στα περισσότερα πρακτικά προβλήματα, θεωρείται περίπου ότι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία και είναι το ίδιο σε όλο το πάχος του τοίχου. Εννοια λ βρίσκεται σε βιβλία αναφοράς σε θερμοκρασία:

μέσο όρο μεταξύ των θερμοκρασιών των επιφανειών των τοίχων. (Το σφάλμα υπολογισμού σε αυτή την περίπτωση είναι συνήθως μικρότερο από το σφάλμα των αρχικών δεδομένων και των τιμών του πίνακα και με γραμμική εξάρτηση του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας από τη θερμοκρασία: λ = a + btακριβής τύπος υπολογισμού για qδεν διαφέρει από την κατά προσέγγιση). Στο λ = συνεχ:

(7)

εκείνοι. εξάρτηση από τη θερμοκρασία tαπό τη συντεταγμένη Χγραμμικό (Εικ. 2).

Εικ.2. Στατική κατανομή θερμοκρασίας στο πάχος ενός επίπεδου τοίχου.

Διαίρεση των μεταβλητών στην εξίσωση (7) και ολοκλήρωση tαπό tw1πριν tw2και από Χαπό 0 έως δ :

, (8)

λαμβάνουμε την εξάρτηση για τον υπολογισμό της πυκνότητας ροής θερμότητας:

, (9)

ή ισχύς ροής θερμότητας (ροή θερμότητας):

(10)

Επομένως, η ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται μέσω 1 m 2τοιχώματα, ευθέως ανάλογα με τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ και τη διαφορά θερμοκρασίας των εξωτερικών επιφανειών του τοίχου ( t w1 - t w2) και αντιστρόφως ανάλογη με το πάχος του τοιχώματος δ . Η συνολική ποσότητα θερμότητας μέσω της περιοχής του τοίχου φάεπίσης αναλογικά με αυτή την περιοχή.

Ο απλούστερος τύπος (10) που προκύπτει χρησιμοποιείται ευρέως στους θερμικούς υπολογισμούς. Αυτός ο τύπος όχι μόνο υπολογίζει την πυκνότητα ροής θερμότητας μέσω επίπεδων τοίχων, αλλά κάνει επίσης εκτιμήσεις για πιο περίπλοκες περιπτώσεις, αντικαθιστώντας απλοϊκά τους τοίχους σύνθετης διαμόρφωσης με ένα επίπεδο τοίχωμα στους υπολογισμούς. Μερικές φορές, ήδη βάσει μιας αξιολόγησης, η μία ή η άλλη επιλογή απορρίπτεται χωρίς περαιτέρω δαπάνη χρόνου για τη λεπτομερή μελέτη της.

Θερμοκρασία σώματος σε ένα σημείο Χκαθορίζεται από τον τύπο:

t x = t w1 - (t w1 - t w2) × (x × d)

Στάση λF/δονομάζεται θερμική αγωγιμότητα του τοίχου, και η αντίστροφη δ/λFθερμική ή θερμική αντίσταση του τοίχου και συμβολίζεται Rλ. Χρησιμοποιώντας την έννοια της θερμικής αντίστασης, ο τύπος για τον υπολογισμό της ροής θερμότητας μπορεί να αναπαρασταθεί ως:

Η εξάρτηση (11) είναι παρόμοια με το νόμο Όχμαστην ηλεκτρική μηχανική (η ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος είναι ίση με τη διαφορά δυναμικού διαιρούμενη με την ηλεκτρική αντίσταση του αγωγού μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα).

Πολύ συχνά, η θερμική αντίσταση ονομάζεται τιμή δ / λ, η οποία είναι ίση με τη θερμική αντίσταση ενός επίπεδου τοίχου με εμβαδόν 1 m 2.

Παραδείγματα υπολογισμού.

Παράδειγμα 1. Προσδιορίστε τη ροή θερμότητας μέσω του τσιμεντένιου τοίχου ενός κτιρίου με πάχος 200 mm, ύψος H = 2,5 Μκαι μήκος 2 Μαν οι θερμοκρασίες στις επιφάνειές του είναι: t с1\u003d 20 0 C, t с2\u003d - 10 0 С, και ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ =1 Τρ/(μ Κ):

= 750 Τρ.

Παράδειγμα 2. Προσδιορίστε τη θερμική αγωγιμότητα του υλικού τοίχου με πάχος 50 mm, εάν η πυκνότητα ροής θερμότητας που διαπερνά αυτό q = 100 Τρ/m 2και τη διαφορά θερμοκρασίας στις επιφάνειες Δt = 20 0 C.

Τρ/(μ Κ).

Πολυστρωματικός τοίχος.

Ο τύπος (10) μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της ροής θερμότητας μέσω ενός τοίχου που αποτελείται από πολλά ( n) στρώματα ανόμοιων υλικών στενά γειτονικά το ένα με το άλλο (Εικ. 3), για παράδειγμα, μια κυλινδροκεφαλή, μια φλάντζα και το μπλοκ κυλίνδρων από διαφορετικά υλικά κ.λπ.

Εικ.3. Κατανομή θερμοκρασίας στο πάχος ενός πολυστρωματικού επίπεδου τοίχου.

Η θερμική αντίσταση ενός τέτοιου τοίχου είναι ίση με το άθροισμα των θερμικών αντιστάσεων των επιμέρους στρωμάτων:

(12)

Στον τύπο (12), είναι απαραίτητο να αντικατασταθεί η διαφορά θερμοκρασίας σε εκείνα τα σημεία (επιφάνειες), μεταξύ των οποίων «συμπεριλαμβάνονται» όλες οι αθροιστικές θερμικές αντιστάσεις, δηλ. σε αυτήν την περίπτωση: tw1Και w(n+1):

, (13)

Οπου Εγώ- αριθμός στρώματος.

Στη σταθερή λειτουργία, η ειδική ροή θερμότητας μέσω του πολυστρωματικού τοιχώματος είναι σταθερή και ίδια για όλα τα στρώματα. Από το (13) ακολουθεί:

. (14)

Από την εξίσωση (14) προκύπτει ότι η συνολική θερμική αντίσταση ενός πολυστρωματικού τοίχου είναι ίση με το άθροισμα των αντιστάσεων κάθε στρώσης.

Ο τύπος (13) μπορεί να ληφθεί εύκολα γράφοντας τη διαφορά θερμοκρασίας σύμφωνα με τον τύπο (10) για καθένα από αυτά Πστρώματα ενός πολυστρωματικού τοίχου και αθροίζοντας όλα Πεκφράσεις, λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι σε όλα τα επίπεδα Qέχει την ίδια σημασία. Όταν προστεθεί, όλες οι ενδιάμεσες θερμοκρασίες θα μειωθούν.

Η κατανομή θερμοκρασίας σε κάθε στρώμα είναι γραμμική, ωστόσο, σε διαφορετικά στρώματα, η κλίση της εξάρτησης από τη θερμοκρασία είναι διαφορετική, αφού σύμφωνα με τον τύπο (7) ( dt/dx)Εγώ = - q/λ i. Η πυκνότητα της ροής θερμότητας που διέρχεται από ολόκληρο το στρώμα είναι η ίδια στη σταθερή λειτουργία και η θερμική αγωγιμότητα των στρωμάτων είναι διαφορετική, επομένως, η θερμοκρασία αλλάζει πιο απότομα σε στρώματα με χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα. Έτσι, στο παράδειγμα στο Σχ. 4, το υλικό του δεύτερου στρώματος (για παράδειγμα, φλάντζες) έχει τη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα και το τρίτο στρώμα έχει την υψηλότερη.

Έχοντας υπολογίσει τη ροή θερμότητας μέσω ενός πολυστρωματικού τοίχου, μπορεί κανείς να προσδιορίσει την πτώση θερμοκρασίας σε κάθε στρώμα χρησιμοποιώντας τη σχέση (10) και να βρει τις θερμοκρασίες στα όρια όλων των στρωμάτων. Αυτό είναι πολύ σημαντικό όταν χρησιμοποιούνται υλικά με περιορισμένη επιτρεπόμενη θερμοκρασία ως θερμομονωτές.

Η θερμοκρασία των στρωμάτων καθορίζεται από τον ακόλουθο τύπο:

t sl1 \u003d t c t1 - q × (d 1 × l 1 -1)

t sl2 \u003d t c l1 - q × (d 2 × l 2 -1)

Θερμική αντίσταση επαφής. Κατά την εξαγωγή τύπων για ένα πολυστρωματικό τοίχωμα, θεωρήθηκε ότι τα στρώματα εφάπτονται στενά μεταξύ τους και λόγω της καλής επαφής, οι επιφάνειες επαφής διαφορετικών στρωμάτων έχουν την ίδια θερμοκρασία. Ιδανικά, η στενή επαφή μεταξύ των επιμέρους στρωμάτων ενός πολυστρωματικού τοιχώματος επιτυγχάνεται εάν ένα από τα στρώματα εφαρμοστεί σε ένα άλλο στρώμα σε υγρή κατάσταση ή με τη μορφή ρευστού διαλύματος. Τα συμπαγή σώματα αγγίζουν το ένα το άλλο μόνο στις κορυφές των προφίλ τραχύτητας (Εικ. 4).

Η περιοχή επαφής των κορυφών είναι αμελητέα και ολόκληρη η ροή θερμότητας περνά μέσα από το διάκενο αέρα ( η). Αυτό δημιουργεί πρόσθετη θερμική αντίσταση (επαφής). R να. Οι αντιστάσεις θερμικής επαφής μπορούν να προσδιοριστούν ανεξάρτητα χρησιμοποιώντας τις κατάλληλες εμπειρικές εξαρτήσεις ή πειραματικά. Για παράδειγμα, θερμική αντίσταση διάκενου 0,03 mmπερίπου ισοδύναμη με τη θερμική αντίσταση ενός στρώματος χάλυβα με πάχος περίπου 30 mm.

Εικ.4. Εικόνα επαφών δύο τραχιών επιφανειών.

Μέθοδοι για τη μείωση της αντίστασης θερμικής επαφής.Η συνολική θερμική αντίσταση της επαφής καθορίζεται από την καθαρότητα της επεξεργασίας, το φορτίο, τη θερμική αγωγιμότητα του μέσου, τους συντελεστές θερμικής αγωγιμότητας των υλικών των εξαρτημάτων που έρχονται σε επαφή και άλλους παράγοντες.

Η μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα στη μείωση της θερμικής αντίστασης παρέχεται από την εισαγωγή στη ζώνη επαφής ενός μέσου με θερμική αγωγιμότητα κοντά σε αυτήν του μετάλλου.

Υπάρχουν οι ακόλουθες δυνατότητες πλήρωσης της ζώνης επαφής με ουσίες:

Χρήση παρεμβυσμάτων από μαλακά μέταλλα.

Εισαγωγή στη ζώνη επαφής μιας κονιοποιημένης ουσίας με καλή θερμική αγωγιμότητα.

Εισαγωγή στη ζώνη μιας παχύρρευστης ουσίας με καλή θερμική αγωγιμότητα.

Γέμισμα του χώρου μεταξύ των προεξοχών τραχύτητας με υγρό μέταλλο.

Τα καλύτερα αποτελέσματα επιτεύχθηκαν όταν η ζώνη επαφής γεμίστηκε με τηγμένο κασσίτερο. Σε αυτή την περίπτωση, η θερμική αντίσταση της επαφής γίνεται πρακτικά ίση με μηδέν.

Κυλινδρικός τοίχος.

Πολύ συχνά, τα ψυκτικά κινούνται μέσω σωλήνων (κύλινδροι) και απαιτείται να υπολογιστεί η ροή θερμότητας που μεταδίδεται μέσω του κυλινδρικού τοιχώματος του σωλήνα (κύλινδρος). Το πρόβλημα της μεταφοράς θερμότητας μέσω ενός κυλινδρικού τοιχώματος (με γνωστές και σταθερές θερμοκρασίες στην εσωτερική και την εξωτερική επιφάνεια) είναι επίσης μονοδιάστατο εάν ληφθεί υπόψη σε κυλινδρικές συντεταγμένες (Εικ. 4).

Η θερμοκρασία αλλάζει μόνο κατά μήκος της ακτίνας και κατά μήκος του σωλήνα μεγάλοκαι κατά μήκος της περιμέτρου του παραμένει αμετάβλητο.

Σε αυτή την περίπτωση, η εξίσωση ροής θερμότητας έχει τη μορφή:

. (15)

Η εξάρτηση (15) δείχνει ότι η ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται μέσω του τοιχώματος του κυλίνδρου είναι ευθέως ανάλογη με τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ , μήκος σωλήνα μεγάλοκαι διαφορά θερμοκρασίας ( t w1 - t w2) και αντιστρόφως ανάλογο με τον φυσικό λογάριθμο του λόγου της εξωτερικής διαμέτρου του κυλίνδρου δ2στην εσωτερική του διάμετρο δ1.

Ρύζι. 4. Αλλαγή θερμοκρασίας σε όλο το πάχος ενός κυλινδρικού τοιχώματος μονής στρώσης.

Στο λ = κατανομή σταθερής θερμοκρασίας κατά ακτίνα rενός κυλινδρικού τοιχώματος μονής στρώσης υπακούει σε λογαριθμικό νόμο (Εικ. 4).

Παράδειγμα. Πόσες φορές μειώνονται οι απώλειες θερμότητας μέσω του τοίχου του κτιρίου, εάν ανάμεσα σε δύο στρώματα τούβλων με πάχος 250 mmτοποθετήστε ένα επίθεμα αφρού πάχους 50 mm. Οι συντελεστές θερμικής αγωγιμότητας είναι αντίστοιχα ίσοι: λ kirp . = 0,5 Τρ/(μ Κ); λ στυλό. . = 0,05 Τρ/(μ Κ).

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΚΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΜΕΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

ΕΘΝΙΚΟΣ

ΠΡΟΤΥΠΟ

ΡΩΣΙΚΗ

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ

ΣΥΝΘΕΤΑ

Επίσημη έκδοση

Strshdfttftsm

GOST R 57967-2017

Πρόλογος

1 ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΜΕΝΗ ΑΠΟ την Ομοσπονδιακή Κρατική Ενιαία Επιχείρηση "Παλορωσικό Ινστιτούτο Έρευνας Αεροπορικών Υλικών" μαζί με τον Αυτόνομο Μη Εμπορικό Οργανισμό "Κέντρο Διαλογής, Τυποποίησης και Ταξινόμησης Σύνθετων Υλικών" με τη συμμετοχή της Ένωσης Νομικών Προσώπων "Ένωση Σύνθετων Προϊόντων" Παραγωγοί" με βάση την επίσημη μετάφραση στα ρωσικά της αγγλικής έκδοσης που καθορίζεται στην παράγραφο 4 του προτύπου, η οποία πληρούται από το TC 497

2 ΕΙΣΑΓΘΗΚΕ από την Τεχνική Επιτροπή Τυποποίησης TK 497 "Σύνθετα υλικά, κατασκευές και προϊόντα από αυτά"

3 ΕΓΚΡΙΘΗΚΕ ΚΑΙ ΕΙΣΑΓΘΗΚΕ ΜΕ ΑΡΙΘΜ. 1785-st της 21ης ​​Νοεμβρίου 2017 της Ομοσπονδιακής Υπηρεσίας Τεχνικού Κανονισμού και Μετρολογίας

4 Αυτό το πρότυπο είναι μια τροποποίηση της ASTM E1225-13 Πρότυπης μεθόδου δοκιμής για θερμική αγωγιμότητα στερεών με χρήση της τεχνικής Guard ed-Comparative -Longitudinal Heat Flow, MOD) αλλάζοντας τη δομή του ώστε να ευθυγραμμιστεί με τους κανόνες που καθορίζονται στο GOST 1.5 -2001 (υποτμήματα 4.2 και 4.3).

Αυτό το πρότυπο δεν περιλαμβάνει τις ρήτρες 5. 12. υποκατηγορίες 1.2, 1.3 του εφαρμοζόμενου προτύπου ASTM. που είναι ακατάλληλο να χρησιμοποιηθούν στη ρωσική εθνική τυποποίηση λόγω του πλεονασμού τους.

Οι καθορισμένες ρήτρες και υπορήτρες, που δεν περιλαμβάνονται στο κύριο μέρος αυτού του προτύπου, δίνονται στο πρόσθετο προσάρτημα ΝΑΙ.

Το όνομα αυτού του προτύπου έχει αλλάξει σε σχέση με το όνομα του καθορισμένου προτύπου ASTM για να ευθυγραμμιστεί με το GOST R 1.5-2012 (υποενότητα 3.5).

Μια σύγκριση της δομής αυτού του προτύπου με τη δομή του καθορισμένου προτύπου ASTM δίνεται στο πρόσθετο παράρτημα DB.

Πληροφορίες σχετικά με τη συμμόρφωση του εθνικού προτύπου αναφοράς με το πρότυπο ASTM. χρησιμοποιείται ως αναφορά στο εφαρμοσμένο πρότυπο ASTM. δίνονται στο πρόσθετο παράρτημα DV

5 ΣΥΓΓΡΑΦΕΙ ΓΙΑ ΠΡΩΤΗ ΦΟΡΑ

Οι κανόνες για την εφαρμογή αυτού του προτύπου καθορίζονται στο άρθρο 26 του ομοσπονδιακού νόμου της 29ης Ιουνίου 2015 N9 162-FZ "Σχετικά με την τυποποίηση στη Ρωσική Ομοσπονδία". Πληροφορίες σχετικά με αλλαγές σε αυτό το πρότυπο δημοσιεύονται στον ετήσιο (από την 1η Ιανουαρίου του τρέχοντος έτους) ευρετήριο πληροφοριών "Εθνικά Πρότυπα" και το επίσημο κείμενο των αλλαγών και το εξάμηνο - στο μηνιαίο ευρετήριο πληροφοριών "Εθνικά Πρότυπα". Σε περίπτωση αναθεώρησης (αντικατάστασης) ή ακύρωσης αυτού του προτύπου, αντίστοιχη ειδοποίηση θα δημοσιευθεί στο επόμενο τεύχος του μηνιαίου ευρετηρίου πληροφοριών «Εθνικά Πρότυπα». Σχετικές πληροφορίες. ειδοποίηση και κείμενα δημοσιεύονται επίσης στο δημόσιο σύστημα πληροφοριών - στον επίσημο ιστότοπο της Ομοσπονδιακής Υπηρεσίας Τεχνικού Κανονισμού και Μετρολογίας στο Διαδίκτυο ()

© Stamdartinform. 2017

Αυτό το πρότυπο δεν μπορεί να αναπαραχθεί πλήρως ή εν μέρει, να αναπαραχθεί και να διανεμηθεί ως επίσημη δημοσίευση χωρίς την άδεια της Ομοσπονδιακής Υπηρεσίας Τεχνικού Κανονισμού και Μετρολογίας

GOST R 57967-2017

1 περιοχή χρήσης................................................ ...................1

3 Όροι, ορισμοί και ονομασίες................................................ .........1

4 Η ουσία της μεθόδου.............................................. ....... ...................2

5 Εξοπλισμός και υλικά................................................ .................................4

6 Προετοιμασία για δοκιμή ................................................... ................ ....... έντεκα

7 Δοκιμές ................................................ ................................ .................12

8 Επεξεργασία αποτελεσμάτων δοκιμής ................................................ ..................... ......13

9 Έκθεση δοκιμής................................................ ................ ..................13

Παράρτημα ΝΑΙ (ενημερωτικό) Το πρωτότυπο κείμενο των δομικών στοιχείων δεν περιλαμβάνεται

εφαρμοσμένο πρότυπο ASTM ..................................................... ..15

Παράρτημα ΣΔ (πληροφοριακό) Σύγκριση της δομής αυτού του προτύπου με τη δομή

το πρότυπο ASTM που εφαρμόζεται σε αυτό .............................................. ... 18

Παράρτημα DV (πληροφοριακό) Πληροφορίες σχετικά με τη συμμόρφωση του εθνικού προτύπου αναφοράς με το πρότυπο ASTM. χρησιμοποιείται ως αναφορά στο εφαρμοζόμενο πρότυπο ASTM ................................... ................................ .....................19

GOST R 57967-2017

ΕΘΝΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΤΗΣ ΡΩΣΙΚΗΣ ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΣ

ΣΥΝΘΕΤΑ

Προσδιορισμός της θερμικής αγωγιμότητας των στερεών με τη μέθοδο της σταθερής μονοδιάστατης ροής θερμότητας με προστατευτικό θερμαντήρα

Σύνθετα. Προσδιορισμός θερμικής αγωγιμότητας soHds με σταθερή μονοδιάστατη ροή θερμότητας

με τεχνική προστατευτικής θέρμανσης

Ημερομηνία εισαγωγής - 2018-06-01

1 περιοχή χρήσης

1.1 Αυτό το Διεθνές Πρότυπο καθορίζει τον προσδιορισμό της θερμικής αγωγιμότητας ομοιογενών αδιαφανών στερεών πολυμερών, κεραμικών και μεταλλικών σύνθετων υλικών με τη μέθοδο μονοδιάστατης ροής θερμότητας σταθερής κατάστασης με προστατευτικό θερμαντήρα.

1.2 Αυτό το Διεθνές Πρότυπο προορίζεται για χρήση σε δοκιμές υλικών με αποτελεσματική θερμική αγωγιμότητα στην περιοχή από 0,2 έως 200 W/(m-K) στην περιοχή θερμοκρασιών από 90 K έως 1300 K.

1.3 Αυτό το πρότυπο μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε υλικά με αποτελεσματική θερμική αγωγιμότητα εκτός των καθορισμένων ορίων με χαμηλότερη ακρίβεια.

2 Κανονιστικές αναφορές

Αυτό το πρότυπο χρησιμοποιεί κανονιστικές αναφορές στα ακόλουθα πρότυπα:

GOST 2769 Τραχύτητα επιφάνειας. Παράμετροι και χαρακτηριστικά

GOST R 8.585 Κρατικό σύστημα για τη διασφάλιση της ομοιομορφίας των μετρήσεων. Θερμοστοιχεία. Ονομαστικά χαρακτηριστικά στατικής μετατροπής

Σημείωση - Όταν χρησιμοποιείτε αυτό το πρότυπο, συνιστάται να ελέγχετε την εγκυρότητα των προτύπων αναφοράς στο δημόσιο σύστημα πληροφοριών - στον επίσημο ιστότοπο της Ομοσπονδιακής Υπηρεσίας Τεχνικού Κανονισμού και Μετρολογίας στο Διαδίκτυο ή σύμφωνα με τον ετήσιο δείκτη πληροφοριών "Εθνικά πρότυπα" , που δημοσιεύτηκε την 1η Ιανουαρίου του τρέχοντος έτους, και για τεύχη του μηνιαίου πληροφοριακού ευρετηρίου «Εθνικά Πρότυπα» για το τρέχον έτος. Εάν έχει αντικατασταθεί ένα πρότυπο αναφοράς χωρίς ημερομηνία αναφοράς, συνιστάται η χρήση της τρέχουσας έκδοσης αυτού του προτύπου, λαμβάνοντας υπόψη τυχόν αλλαγές που έγιναν σε αυτήν την έκδοση. Εάν αντικατασταθεί το πρότυπο αναφοράς στο οποίο δίνεται η χρονολογημένη αναφορά, τότε συνιστάται η χρήση της έκδοσης αυτού του προτύπου με το έτος έγκρισης (αποδοχής) που αναφέρεται παραπάνω. Εάν, μετά την έγκριση αυτού του προτύπου, γίνει αλλαγή στο πρότυπο αναφοράς στο οποίο δίνεται η χρονολογημένη επίστρωση, επηρεάζοντας την διάταξη στην οποία αναφέρεται η αναφορά, τότε αυτή η διάταξη συνιστάται να εφαρμόζεται χωρίς να λαμβάνεται υπόψη αυτή η αλλαγή. Εάν το πρότυπο αναφοράς ακυρωθεί χωρίς αντικατάσταση, τότε η διάταξη στην οποία αναφέρεται η αναφορά σε αυτό συνιστάται να εφαρμόζεται στο τμήμα που δεν επηρεάζει αυτήν την αναφορά.

3 Όροι, ορισμοί και σύμβολα

3.1 Οι ακόλουθοι όροι χρησιμοποιούνται σε αυτό το πρότυπο με τους αντίστοιχους ορισμούς τους:

3.1.1 θερμική αγωγιμότητα /.. W/(m K)

Επίσημη έκδοση

GOST R 57967-2017

3.1.2 φαινομενική θερμική αγωγιμότητα αντιπροσωπεύουν τη φαινομενική ή αποτελεσματική θερμική αγωγιμότητα.

3.2 8 αυτού του προτύπου, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες ονομασίες:

3.2.1 X M (T), W / (m K) - θερμική αγωγιμότητα δειγμάτων αναφοράς ανάλογα με τη θερμοκρασία.

3.2.2 Eci, W/(m K) - θερμική αγωγιμότητα του άνω δείγματος αναφοράς.

3.2.3 Xjj'. 8t/(m K) - θερμική αγωγιμότητα του κατώτερου δείγματος αναφοράς.

3.2.4 edT), W / (m K) - θερμική αγωγιμότητα του δείγματος δοκιμής, διορθωμένη για μεταφορά θερμότητας, εάν είναι απαραίτητο.

3.2.5 X "$ (T), W / (m K) - θερμική αγωγιμότητα του δείγματος δοκιμής, υπολογισμένη χωρίς διόρθωση για μεταφορά θερμότητας.

3.2.6 >y(7), W/(m K) - θερμική αγωγιμότητα της μόνωσης ανάλογα με τη θερμοκρασία.

3,2,7 T, K - απόλυτη θερμοκρασία.

3.2.8 Z, m - η απόσταση που μετράται από το επάνω άκρο της συσκευασίας.

3.2.9 /, m - μήκος του δείγματος δοκιμής.

3.2.10 G (, K - θερμοκρασία σε Z r

3.2.11 q", W / m 2 - ροή θερμότητας ανά μονάδα επιφάνειας.

3.2.12 ZX LT, κ.λπ. - αποκλίσεις X. G. κ.λπ.

3.2.13 g A, m είναι η ακτίνα του δοκιμίου.

3,2,14 g in, m - η εσωτερική ακτίνα του προστατευτικού κελύφους.

3.2.15 f 9 (Z), K - η θερμοκρασία του κελύφους συγκράτησης ανάλογα με την απόσταση Z.

4 Η ουσία της μεθόδου

4.1 Το γενικό σχήμα της μεθόδου μονοδιάστατης ροής θερμότητας σταθερής κατάστασης με χρήση θερμαντήρα ασφαλείας φαίνεται στο Σχήμα 1. Δείγμα δοκιμής με άγνωστη θερμική αγωγιμότητα X s . με εκτιμώμενη θερμική αγωγιμότητα X s // s . τοποθετημένα υπό φορτίο μεταξύ δύο δειγμάτων αναφοράς θερμικής αγωγιμότητας X m που έχουν την ίδια επιφάνεια διατομής και θερμική αγωγιμότητα X^//^. Το σχέδιο είναι μια συσκευασία που αποτελείται από έναν θερμαντήρα δίσκου με ένα δείγμα δοκιμής και δείγματα αναφοράς σε κάθε πλευρά μεταξύ του θερμαντήρα και της ψύκτρας. Δημιουργείται μια διαβάθμιση θερμοκρασίας στο πακέτο δοκιμής, οι απώλειες θερμότητας ελαχιστοποιούνται χρησιμοποιώντας ένα διαμήκη προστατευτικό θερμαντήρα που έχει περίπου την ίδια κλίση θερμοκρασίας. Περίπου η μισή ενέργεια ρέει μέσα από κάθε δείγμα. Στην κατάσταση ισορροπίας, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας προσδιορίζεται από τις μετρούμενες διαβαθμίσεις θερμοκρασίας* του δείγματος δοκιμής και των αντίστοιχων δειγμάτων αναφοράς και τη θερμική αγωγιμότητα των υλικών αναφοράς.

4.2 Εφαρμόστε δύναμη στον σάκο για να εξασφαλίσετε καλή επαφή μεταξύ των δειγμάτων. Η συσκευασία περιβάλλεται από μονωτικό υλικό με θερμική αγωγιμότητα Η μόνωση περικλείεται σε προστατευτικό κέλυφος * με ακτίνα r 8, που βρίσκεται σε θερμοκρασία T d (2). Δημιουργήστε μια διαβάθμιση θερμοκρασίας στον σάκο διατηρώντας το πάνω μέρος σε θερμοκρασία T t και το κάτω μέρος σε θερμοκρασία T in. Η θερμοκρασία T 9 (Z) είναι συνήθως μια γραμμική διαβάθμιση θερμοκρασίας, που αντιστοιχεί περίπου στη διαβάθμιση που καθορίζεται στο υπό εξέταση πακέτο. Ισόθερμος θερμαντήρας ασφαλείας με θερμοκρασία T ? (Ζ). ίση με τη μέση θερμοκρασία του δείγματος δοκιμής. Δεν συνιστάται η χρήση της σχεδίασης της κυψέλης μέτρησης του οργάνου χωρίς προστατευτικούς θερμαντήρες λόγω πιθανών μεγάλων απωλειών θερμότητας, ειδικά σε υψηλές θερμοκρασίες. Σε σταθερή κατάσταση, οι διαβαθμίσεις θερμοκρασίας κατά μήκος των τομών υπολογίζονται από τις μετρούμενες θερμοκρασίες κατά μήκος των δύο δειγμάτων αναφοράς και του δείγματος δοκιμής. Η τιμή των X "s χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η διόρθωση για μεταφορά θερμότητας υπολογίζεται από τον τύπο (τα σύμβολα φαίνονται στο σχήμα 2).

T 4 -G 3 2 U 2 -Z, Z e -Z 5

όπου Г, - θερμοκρασία στο Z,. K T 2 - θερμοκρασία σε Z 2, K G 3 - θερμοκρασία σε Z 3. ΠΡΟΣ ΤΗΝ

GOST R 57967-2017

Г 4 - θερμοκρασία στο Z 4 . ΠΡΟΣ ΤΗΝ;

Г 5 - θερμοκρασία σε Z s . ΠΡΟΣ ΤΗΝ:

Г в - θερμοκρασία στο Z e. ΠΡΟΣ ΤΗΝ:

Z, - συντεταγμένη του 1ου αισθητήρα θερμοκρασίας, m;

Zj - συντεταγμένη του 2ου αισθητήρα θερμοκρασίας, m;

Z 3 - συντεταγμένη του 3ου αισθητήρα θερμοκρασίας, m;

Z 4 - συντεταγμένη του 4ου αισθητήρα θερμοκρασίας, m;

Z 5 - συντεταγμένη του 5ου αισθητήρα θερμοκρασίας, m;

Z e - συντεταγμένη του 6ου αισθητήρα θερμοκρασίας, m.

Ένα τέτοιο σχήμα εξιδανικεύεται, καθώς δεν λαμβάνει υπόψη τη μεταφορά θερμότητας μεταξύ της συσκευασίας και της μόνωσης σε κάθε σημείο και την ομοιόμορφη μεταφορά θερμότητας σε κάθε διεπαφή μεταξύ των δειγμάτων αναφοράς και του δείγματος δοκιμής. Τα σφάλματα που προκαλούνται από αυτές τις δύο υποθέσεις μπορεί να διαφέρουν πολύ. Λόγω αυτών των δύο παραγόντων, πρέπει να τεθούν περιορισμοί σε αυτήν τη μέθοδο δοκιμής. εάν θέλετε να επιτύχετε την απαιτούμενη ακρίβεια.

1 - διαβάθμιση θερμοκρασίας στο προστατευτικό κέλυφος, 2 - διαβάθμιση θερμοκρασίας στη συσκευασία. 3 - θερμοστοιχείο: 4 - σφιγκτήρας.

S - επάνω θερμάστρα. β - άνω δείγμα αναφοράς: 7 - κάτω δείγμα αναφοράς, γ - κάτω θερμάστρα: γ - ψυγείο. 10 - επάνω θερμάστρα ασφαλείας: I - θερμαντήρας ασφαλείας

Εικόνα 1 - Διάγραμμα μιας τυπικής συσκευασίας δοκιμής και περιορισμού, που δείχνει την αντιστοιχία των κλίσεων θερμοκρασίας

GOST R 57967-2017

7

σι

Ψυγείο

Οα οίμσχπρμι

Μόνωση; 2 - θερμάστρα ασφαλείας. E - μεταλλικό ή κεραμικό προστατευτικό κέλυφος: 4 - θερμαντήρας. S - δείγμα αναφοράς, b - δείγμα δοκιμής, x - κατά προσέγγιση θέση των θερμοζευγών

Σχήμα 2 - Σχέδιο της μεθόδου της μονοδιάστατης σταθερής ροής θερμότητας με χρήση θερμαντήρα ασφαλείας, που υποδεικνύει πιθανές θέσεις για την εγκατάσταση αισθητήρων θερμοκρασίας

5 Εξοπλισμός και υλικά

5.1 Δείγματα αναφοράς

5.1.1 Για δείγματα αναφοράς, πρέπει να χρησιμοποιούνται υλικά αναφοράς ή υλικά αναφοράς με γνωστές τιμές θερμικής αγωγιμότητας. Ο Πίνακας 1 παραθέτει μερικά από τα κοινώς αναγνωρισμένα υλικά αναφοράς. Το σχήμα 3 δείχνει ένα παράδειγμα αλλαγής στο >. m με θερμοκρασία * τούρα.

GOST R 57967-2017

Typlofoaodoost, EGL^m-K)

Σχήμα 3 - Τιμές αναφοράς θερμικής αγωγιμότητας υλικών αναφοράς

ΣΗΜΕΙΩΣΗ Το υλικό που επιλέγεται για τα δείγματα αναφοράς θα πρέπει να έχει θερμική αγωγιμότητα πλησιέστερη προς αυτή του υλικού που μετράται.

5.1.2 Ο Πίνακας 1 δεν είναι εξαντλητικός και άλλα υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αναφορά. Το υλικό αναφοράς και η πηγή των τιμών X m πρέπει να προσδιορίζονται στην έκθεση δοκιμής.

Πίνακας 1 - Στοιχεία αναφοράς για τα χαρακτηριστικά των υλικών αναφοράς

GOST R 57967-2017

Τέλος πίνακα 1

Πίνακας 2 - Θερμική αγωγιμότητα ηλεκτρολυτικού σιδήρου

Θερμοκρασία. ΠΡΟΣ ΤΗΝ	Θερμική αγωγιμότητα. W/(m K)

GOST R 57967-2017

Πίνακας 3 - Θερμική αγωγιμότητα βολφραμίου

Θερμοκρασία, Κ	Θερμική αγωγιμότητα. 6t/(mK)

GOST R 57967-2017

Πίνακας 4 - Θερμική αγωγιμότητα ωστενιτικού χάλυβα

Θερμοκρασία. ΠΡΟΣ ΤΗΝ	Θερμική αγωγιμότητα, W/(m K)

GOST R 57967-2017

Τέλος πίνακα 4

5.1.3 Οι απαιτήσεις για οποιοδήποτε υλικό αναφοράς περιλαμβάνουν σταθερότητα ιδιοτήτων σε όλο το εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας, συμβατότητα με άλλα εξαρτήματα της κυψέλης μέτρησης του οργάνου, ευκολία σύνδεσης του αισθητήρα θερμοκρασίας και επακριβώς γνωστή θερμική αγωγιμότητα. Δεδομένου ότι τα σφάλματα λόγω απώλειας θερμότητας για μια συγκεκριμένη αύξηση του k είναι ανάλογα με τη μεταβολή των k και Jk s , το υλικό αναφοράς c) θα πρέπει να χρησιμοποιείται για δείγματα αναφοράς. m πιο κοντά στο >. s .

5.1.4 Εάν η θερμική αγωγιμότητα του δείγματος δοκιμής k s είναι μεταξύ των τιμών του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας των δύο υλικών αναφοράς, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα υλικό αναφοράς με υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα k u. για να μειώσετε τη συνολική πτώση θερμοκρασίας κατά μήκος της συσκευασίας.

5.2 Μονωτικά υλικά

Ως μονωτικά υλικά, σκόνη, διασκορπισμένα και ινώδη υλικά χρησιμοποιούνται για τη μείωση της ακτινικής ροής θερμότητας στον δακτυλιοειδές χώρο που περιβάλλει τη συσκευασία και τις απώλειες θερμότητας κατά μήκος της συσκευασίας. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά την επιλογή της μόνωσης:

Η μόνωση πρέπει να είναι σταθερή στο αναμενόμενο εύρος θερμοκρασίας, να έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα k και να είναι εύκολη στον χειρισμό.

Η μόνωση δεν πρέπει να μολύνει τα εξαρτήματα του οργάνου μέτρησης της κυψέλης, όπως αισθητήρες θερμοκρασίας, πρέπει να είναι χαμηλής τοξικότητας και να μην αγώγει ηλεκτρισμό.

Συνήθως χρησιμοποιούνται σκόνες και στερεά καθώς συμπιέζονται εύκολα. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν χαλάκια από ίνες χαμηλής πυκνότητας.

5.3 Αισθητήρες θερμοκρασίας

5.3.1 Τουλάχιστον δύο αισθητήρες θερμοκρασίας πρέπει να είναι εγκατεστημένοι σε κάθε δείγμα αναφοράς και δύο στο δείγμα δοκιμής. Εάν είναι δυνατόν, τα δείγματα αναφοράς και το δείγμα δοκιμής πρέπει να περιέχουν τρεις αισθητήρες θερμοκρασίας το καθένα. Απαιτούνται πρόσθετοι αισθητήρες για την επιβεβαίωση της γραμμικότητας της κατανομής θερμοκρασίας κατά μήκος της συσκευασίας ή για τον εντοπισμό σφάλματος λόγω μη βαθμονομημένου αισθητήρα θερμοκρασίας.

5.3.2 Ο τύπος του αισθητήρα θερμοκρασίας εξαρτάται από το μέγεθος της κυψέλης μέτρησης του οργάνου, το εύρος θερμοκρασίας και το περιβάλλον στο κελί μέτρησης του οργάνου, που προσδιορίζεται από τη μόνωση, τα δείγματα αναφοράς, το δείγμα δοκιμής και το αέριο. Οποιοσδήποτε αισθητήρας με επαρκή ακρίβεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της θερμοκρασίας και η κυψέλη μέτρησης της συσκευής πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη ώστε η διαταραχή της ροής θερμότητας από τους αισθητήρες θερμοκρασίας να είναι αμελητέα. Συνήθως χρησιμοποιούνται θερμοστοιχεία. Το μικρό τους μέγεθος και η ευκολία στερέωσης είναι σαφή πλεονεκτήματα.

5.3.3 Τα θερμοστοιχεία πρέπει να είναι κατασκευασμένα από σύρμα με διάμετρο που δεν υπερβαίνει το 0,1 mm. Όλες οι ψυχρές διασταυρώσεις πρέπει να διατηρούνται σε σταθερή θερμοκρασία. Αυτή η θερμοκρασία διατηρείται με ψυχρό πολτό, θερμοστάτη ή ηλεκτρονική αντιστάθμιση σημείου αναφοράς. Όλα τα θερμοστοιχεία θα είναι κατασκευασμένα είτε από βαθμονομημένο σύρμα είτε από σύρμα που έχει πιστοποιηθεί από τον προμηθευτή ότι πληροί τα όρια σφάλματος που καθορίζονται στο GOST R 8.585.

5.3.4 Οι μέθοδοι στερέωσης θερμοστοιχείων φαίνονται στο σχήμα 4. Οι εσωτερικές επαφές μπορούν να ληφθούν σε μέταλλα και κράματα με συγκόλληση μεμονωμένων θερμοστοιχείων σε επιφάνειες (Εικόνα 4α). Οι διασταυρώσεις θερμοστοιχείων συγκολλημένες με άκρο ή με σφαιρίδια μπορούν να στερεωθούν άκαμπτα με σφυρηλάτηση, τσιμεντοποίηση ή συγκόλληση σε στενές αυλακώσεις ή μικρές οπές (Εικόνες 4b, 4c και 4

5.3.5 Στο Σχήμα 46 το θερμοστοιχείο βρίσκεται σε μια ακτινωτή σχισμή, ενώ στο Σχήμα 4γ το θερμοστοιχείο τραβιέται μέσω μιας ακτινικής οπής στο υλικό. 8 περίπτωση χρήσης θερμοστοιχείου σε προστατευτική θήκη ή θερμοστοιχείο, των οποίων και τα δύο θερμοστοιχεία βρίσκονται σε ηλεκτρικό μονωτικό με δύο

GOST R 57967-2017

οπές, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η βάση θερμοστοιχείου που φαίνεται στο σχήμα 4δ. Στις τρεις τελευταίες περιπτώσεις, το θερμοστοιχείο πρέπει να συνδεθεί θερμικά στη στερεά επιφάνεια με κατάλληλη κόλλα ή κόλλα υψηλής θερμοκρασίας. Και οι τέσσερις διαδικασίες που φαίνονται στο Σχήμα 4 θα πρέπει να περιλαμβάνουν καλώδια σκλήρυνσης σε επιφάνειες, σύρματα περιτύλιξης σε ισοθερμικές περιοχές, καλώδια θερμικής γείωσης σε προφυλακτήρα ή συνδυασμό και των τριών.

5.3.6 Επειδή η ανακρίβεια της θέσης του αισθητήρα θερμοκρασίας οδηγεί σε μεγάλα σφάλματα. πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στον προσδιορισμό της σωστής απόστασης μεταξύ των αισθητήρων και στον υπολογισμό του πιθανού σφάλματος που προκύπτει από οποιαδήποτε ανακρίβεια.

γ - εσωτερικά τυριά με διαχωρισμένα θερμοστοιχεία συγκολλημένα στο δείγμα δοκιμής ή στα δείγματα αναφοράς με τέτοιο τρόπο ώστε το σήμα να περνά μέσα από το υλικό. 6 - μια ακτινωτή αυλάκωση σε μια επίπεδη επιφάνεια για τη σύνδεση ενός γυμνού σύρματος ή ενός αισθητήρα θερμοστοιχείου με κεραμική μόνωση. γ μια μικρή ακτινική οπή που ανοίγεται μέσα από το δοκίμιο ή τα τεμάχια αναφοράς και ένα μη μονωμένο (επιτρέπεται εάν το υλικό είναι ηλεκτρικός μονωτής) ή μονωμένο θερμοστοιχείο που περνά μέσα από την οπή: δ μια μικρή ακτινική οπή που ανοίγεται μέσα από το δοκίμιο ή τα τεμάχια αναφοράς και το θερμοστοιχείο , τοποθετημένο σχετικά με την τρύπα

Εικόνα 4 - Τοποθέτηση θερμοστοιχείων

ΣΗΜΕΙΩΣΗ Σε όλες τις περιπτώσεις, τα θερμοστοιχεία θα πρέπει να είναι θερμικά σκληρυμένα ή θερμικά γειωμένα στο δοχείο για να ελαχιστοποιηθεί το σφάλμα μέτρησης λόγω της ροής θερμότητας προς ή από τη θερμή διασταύρωση.

5.4 Σύστημα φόρτωσης

5.4.1 Η μέθοδος δοκιμής απαιτεί ομοιόμορφη μεταφορά θερμότητας κατά μήκος της διεπαφής μεταξύ των δειγμάτων αναφοράς και του δείγματος δοκιμής όταν οι αισθητήρες θερμοκρασίας βρίσκονται εντός rk της διεπαφής. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί ομοιόμορφη αντίσταση επαφής.

GOST R 57967-2017

Η διακύμανση στις παρακείμενες περιοχές των δειγμάτων αναφοράς και του δοκιμίου, που μπορεί να δημιουργηθεί εφαρμόζοντας αξονικό φορτίο σε συνδυασμό με αγώγιμο μέσο στις διεπαφές. Δεν συνιστάται η διεξαγωγή μετρήσεων σε κενό, εκτός εάν απαιτείται για λόγους προστασίας.

5.4.2 Κατά τη δοκιμή υλικών με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, χρησιμοποιούνται λεπτά δοκίμια, επομένως αισθητήρες θερμοκρασίας θα πρέπει να τοποθετούνται κοντά στην επιφάνεια. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ένα πολύ λεπτό στρώμα από ένα πολύ θερμικά αγώγιμο υγρό, πάστα, λεπτό φύλλο μετάλλου ή κόσκινο πρέπει να εισαχθεί στις διεπαφές.

5.4.3 Ο σχεδιασμός του οργάνου μέτρησης πρέπει να παρέχει μέσα για την επιβολή ενός αναπαραγώγιμου και σταθερού φορτίου κατά μήκος της συσκευασίας προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν οι αντιστάσεις διεπιφανείας στις διεπαφές μεταξύ των δειγμάτων αναφοράς και του δείγματος δοκιμής. Το φορτίο μπορεί να εφαρμοστεί πνευματικά, υδραυλικά, με δράση ελατηρίου ή με τοποθέτηση φορτίου. Οι παραπάνω μηχανισμοί εφαρμογής φορτίου είναι σταθεροί καθώς αλλάζει η θερμοκρασία της συσκευασίας. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η αντοχή σε θλίψη του δοκιμίου δοκιμής μπορεί να είναι τόσο χαμηλή ώστε η ασκούμενη δύναμη πρέπει να περιορίζεται από το βάρος του άνω δοκιμίου αναφοράς. Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή σε σφάλματα που μπορεί να προκληθούν από κακή επαφή, για τα οποία οι αισθητήρες θερμοκρασίας πρέπει να βρίσκονται μακριά από οποιαδήποτε διαταραχή στη ροή θερμότητας στις διεπαφές.

5.5 Προστατευτικό κέλυφος

5.5.1 Η συσκευασία που αποτελείται από το δείγμα δοκιμής και τα δείγματα αναφοράς πρέπει να περικλείεται σε προστατευτικό περίβλημα με σωστή κυκλική συμμετρία. Το προστατευτικό περίβλημα μπορεί να είναι μεταλλικό ή κεραμικό και η εσωτερική του ακτίνα πρέπει να είναι τέτοια ώστε η αναλογία r^r A να κυμαίνεται από 2,0 έως 3,5. Το προστατευτικό κέλυφος πρέπει να περιέχει τουλάχιστον ένα προστατευτικό θερμαντήρα για τον έλεγχο του προφίλ θερμοκρασίας κατά μήκος του κελύφους.

5.5.2 Ο περιέκτης πρέπει να σχεδιάζεται και να λειτουργεί κατά τέτοιο τρόπο ώστε η θερμοκρασία της επιφάνειάς του να είναι είτε ισόθερμη και περίπου ίση με τη μέση θερμοκρασία του δείγματος δοκιμής ή να έχει κατά προσέγγιση γραμμικό προφίλ που ταιριάζει στο πάνω και το κάτω άκρο του περιέκτη με τις αντίστοιχες θέσεις κατά μήκος της συσκευασίας. Σε κάθε περίπτωση, πρέπει να εγκατασταθούν τουλάχιστον τρεις αισθητήρες θερμοκρασίας στο δοχείο σε προσυντονισμένα σημεία (βλ. Εικόνα 2) για τη μέτρηση του προφίλ θερμοκρασίας.

5.6 Εξοπλισμός μέτρησης

5.6.1 Ο συνδυασμός του αισθητήρα θερμοκρασίας και του οργάνου μέτρησης που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της εξόδου του αισθητήρα πρέπει να είναι επαρκής για να παρέχει ακρίβεια μέτρησης θερμοκρασίας ± 0,04 K και απόλυτο σφάλμα μικρότερο από ± 0,5 %.

5.6.2 Ο εξοπλισμός μέτρησης για αυτή τη μέθοδο πρέπει να διατηρεί την απαιτούμενη θερμοκρασία και να μετρά όλες τις σχετικές τάσεις εξόδου με ακρίβεια ανάλογη με την ακρίβεια μέτρησης θερμοκρασίας των αισθητήρων θερμοκρασίας.

6 Προετοιμασία για δοκιμή

6.1 Απαιτήσεις για δείγματα δοκιμής

6.1.1 Τα δοκίμια που ελέγχονται με αυτή τη μέθοδο δεν περιορίζονται στη γεωμετρία της καραμέλας. Πιο προτιμότερα, η χρήση κυλινδρικών ή πρισματικών δειγμάτων. Οι περιοχές αγωγιμότητας του δοκιμίου δοκιμής και των δειγμάτων αναφοράς πρέπει να είναι ίδιες με ακρίβεια 1 % και οποιαδήποτε διαφορά στην επιφάνεια θα λαμβάνεται υπόψη στον υπολογισμό του αποτελέσματος. Για μια κυλινδρική διαμόρφωση, οι ακτίνες του δοκιμίου δοκιμής και των δειγμάτων αναφοράς συμφωνούν εντός ± 1 %. και η ακτίνα του προς δοκιμή δείγματος, r A, πρέπει να είναι τέτοια ώστε το r B fr A να είναι μεταξύ 2,0 και 3,5. Κάθε επίπεδη επιφάνεια των δειγμάτων δοκιμής και αναφοράς πρέπει να είναι επίπεδη με τραχύτητα επιφάνειας όχι μεγαλύτερη από Ra 32 σύμφωνα με το GOST 2789. και οι κανονικές σε κάθε επιφάνεια πρέπει να είναι παράλληλες προς τον άξονα του δείγματος με ακρίβεια ± 10 ελάχ.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ Σε ορισμένες περιπτώσεις αυτή η απαίτηση δεν είναι απαραίτητη. Για παράδειγμα, ορισμένα όργανα μπορεί να αποτελούνται από δείγματα αναφοράς και δείγματα δοκιμής με υψηλές τιμές >. m και >. s . όπου τα σφάλματα λόγω απώλειας θερμότητας είναι αμελητέα για μεγάλες τομές. Τέτοια τμήματα μπορεί να έχουν αρκετό μήκος για να το επιτρέπουν

GOST R 57967-2017

τα οποία θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν για την τοποθέτηση των αισθητήρων θερμοκρασίας σε επαρκή απόσταση από τα σημεία επαφής, διασφαλίζοντας έτσι την ομοιομορφία της ροής θερμότητας. Το μήκος του προς δοκιμή δείγματος θα επιλέγεται με βάση τη γνώση της ακτίνας και της θερμικής αγωγιμότητας. Οταν). και υψηλότερη από τη θερμική αγωγιμότητα του ανοξείδωτου χάλυβα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μακρά δείγματα δοκιμών με μήκος 0 g A » 1. Τέτοια μεγάλα δείγματα δοκιμής επιτρέπουν τη χρήση μεγάλων αποστάσεων μεταξύ των αισθητήρων θερμοκρασίας και αυτό μειώνει το σφάλμα λόγω ανακρίβειας θέση του αισθητήρα. Οταν). m χαμηλότερη από τη θερμική αγωγιμότητα του ανοξείδωτου χάλυβα, το μήκος του δοκιμίου πρέπει να μειωθεί, καθώς το σφάλμα μέτρησης λόγω απώλειας θερμότητας γίνεται πολύ μεγάλο.

6.1.2 Εκτός εάν προβλέπεται διαφορετικά στο κανονιστικό έγγραφο ή στην τεχνική τεκμηρίωση για το υλικό. ένα δείγμα δοκιμής χρησιμοποιείται για τη δοκιμή.

6.2 Ρύθμιση υλικού

6.2.1 Η βαθμονόμηση και η επαλήθευση του εξοπλισμού πραγματοποιείται στις ακόλουθες περιπτώσεις:

Μετά τη συναρμολόγηση υλικού:

Αν η αναλογία X m προς X s είναι μικρότερη από 0,3. ή περισσότερο από 3. και δεν είναι δυνατή η επιλογή των τιμών θερμικής αγωγιμότητας.

Εάν το σχήμα του δοκιμίου είναι πολύπλοκο ή το δοκίμιο είναι μικρό:

Εάν έγιναν αλλαγές στις γεωμετρικές παραμέτρους της κυψέλης μέτρησης της συσκευής.

Εάν έχει αποφασιστεί να χρησιμοποιηθούν άλλα υλικά αναφοράς ή μόνωση από αυτά που αναφέρονται στις ενότητες 6.3 και 6.4:

Εάν ο εξοπλισμός έχει λειτουργήσει προηγουμένως σε θερμοκρασία αρκετά υψηλή ώστε οι ιδιότητες των εξαρτημάτων ενδέχεται να αλλάξουν, όπως π.χ. για παράδειγμα, η ευαισθησία ενός θερμοστοιχείου.

6.2.2 Αυτοί οι έλεγχοι διενεργούνται συγκρίνοντας τουλάχιστον δύο υλικά αναφοράς ως εξής:

Επιλέξτε ένα υλικό αναφοράς του οποίου η θερμική αγωγιμότητα είναι πλησιέστερη στην αναμενόμενη θερμική αγωγιμότητα του δείγματος δοκιμής:

Η θερμική αγωγιμότητα X ενός δοκιμίου που κατασκευάζεται από υλικό αναφοράς μετριέται με τη χρήση δειγμάτων αναφοράς κατασκευασμένα από άλλο υλικό αναφοράς που έχει τιμή Χ πλησιέστερη σε αυτήν του δοκιμίου. Για παράδειγμα, η δοκιμή μπορεί να πραγματοποιηθεί σε δείγμα υαλοκεραμικού. χρησιμοποιώντας δείγματα αναφοράς από ανοξείδωτο χάλυβα. Εάν η μετρούμενη θερμική αγωγιμότητα του δείγματος δεν συμφωνεί με την τιμή του πίνακα 1 μετά την εφαρμογή διόρθωσης μεταφοράς θερμότητας, πρέπει να προσδιοριστούν οι πηγές σφάλματος.

7 Δοκιμές

7.1 Επιλέξτε δείγματα αναφοράς έτσι ώστε η θερμική αγωγιμότητά τους να είναι της ίδιας τάξης μεγέθους με την αναμενόμενη για το δείγμα δοκιμής. Μετά τον εξοπλισμό των απαιτούμενων δειγμάτων αναφοράς με αισθητήρες θερμοκρασίας και την τοποθέτησή τους στο κελί μέτρησης, το δείγμα δοκιμής είναι εξοπλισμένο με παρόμοια μέσα. Το δείγμα δοκιμής εισάγεται στη σακούλα έτσι ώστε να τοποθετείται μεταξύ των δειγμάτων αναφοράς και να έρχεται σε επαφή με γειτονικά δείγματα αναφοράς για τουλάχιστον το 99% κάθε επιφάνειας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μαλακό φύλλο ή άλλο μέσο επαφής για τη μείωση της αντίστασης της επιφάνειας. Εάν η κυψέλη μέτρησης πρέπει να προστατεύεται από την οξείδωση κατά τη διάρκεια της δοκιμής ή εάν η μέτρηση απαιτεί συγκεκριμένη πίεση αερίου ή αερίου για τον έλεγχο του X/t, τότε η κυψέλη μέτρησης γεμίζεται και καθαρίζεται με το αέριο εργασίας στην καθορισμένη πίεση. Για τη φόρτωση της συσκευασίας, θα πρέπει να εφαρμοστεί η δύναμη που απαιτείται για τη μείωση των επιπτώσεων της ανομοιόμορφης θερμικής αντίστασης στη διεπαφή.

7.2 Ενεργοποιήστε την επάνω και την κάτω θέρμανση και στις δύο άκρες της σακούλας και ρυθμίστε μέχρι. ενώ η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των σημείων 2, και Zj. Ζ3 και Ζ4. και Z s και 2^ δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 200 φορές το σφάλμα του αισθητήρα θερμοκρασίας, αλλά όχι μεγαλύτερο από 30 K. και το δείγμα δοκιμής δεν πρέπει να βρίσκεται στη μέση θερμοκρασία που απαιτείται για τη μέτρηση. Παρά. ότι δεν απαιτείται ακριβές προφίλ θερμοκρασίας κατά μήκος της θήκης για 3. η ισχύς των θερμαντήρων θήκης ελέγχεται έως ότου το προφίλ θερμοκρασίας κατά μήκος της θήκης είναι Tg )