Материал: 1307

q ·gradT .

Знак «минус» в уравнении показывает, что направление теплового потока противоположно направлению градиента температуры.

Коэффициент пропорциональности в уравнении характеризует способность тела проводить теплоту и называется коэффициентом

СибАДИтеплопроводности. Количественно коэффициент теплопроводности

– тепловой поток (Вт), проходящий через единицу поверхности (м2) при ед н чном град енте температур (ОС/м), и имеет размерность Вт/(м· О ).

Коэфф ц ент теплопроводности – физическая характеристика, зависящая от х м ческого состава и физического строения вещества, его температуры, влажности и ряда других факторов. Коэффициент теплопроводности меет максимальные значения для чистых металлов и м н мальные для газов.

Тепло золяц онные материалы. К числу теплоизоляционных материалов могут быть отнесены все материалы, обладающие низким коэффиц ентом теплопроводности (менее 5 Вт/(м· ОС) при t = 0 ОС).

Теплоизоляционные материалы могут быть неорганического происхождения (асбест, шлаки, глины, пески, минералы и т.д.), органического (шерсть, хлопок, дерево, кожа, резина, текстолит и т.д.) и смешанными, т.е. состоящими одновременно из органических и неорганических веществ [2–4]. Материалы органического происхождения используют в области температур, не превышающих +150 ОС. Для более высоких температур применяются материалы неорганического происхождения.

Теплопроводность твердых теплоизоляционных материалов, как правило, определяется их пористостью (т.е. общим объемом газовых включений, отнесенным к единице объема изоляционного материала), размером пор влажностью. С ростом влажности теплопроводность увеличивается. Теплопроводность пористых тел сильно возрастает с температурой; при температурах более 1300 ОС тепловые изоляторы становятся проводниками теплоты. Сплошные диэлектрические материалы, например стекло, имеют более высокую теплопроводность по сравнению с пористыми материалами.

Установлено также, что чем выше плотность материала, тем больше его теплопроводность.

6

Однослойная стенка (трубка) при = const. Рассмотрим цилиндрическую стенку (трубку) длиной l с внутренним r1 и внешним r2 радиусами (рис. 1.2, а).

7

Мощность теплового потока Q = q·F через цилиндрическую поверхность площадью F = 2π r l (l – длина цилиндрической стенки) есть постоянная величина, равная:

ки.

Удельный тепловой поток на единицу длины стенки ql = Q / l:

Таким образом, предлагаемый экспериментальный метод определения коэффициента теплопроводности основан на измерении:

– мощности теплового потока, проходящего через цилиндрический слой;

– перепада температур между внутренней и наружной поверхностями слоя тепловой изоляции;

– геометрических характеристик слоя тепловой изоляции.

3. Схема описание установки. Исследуемый материал 1 (рис. 1.3) нанесен в виде цилиндрического слоя (d1 = 0,05 м; d2 = 0,02 м) на наружную поверхность металлической трубы 2. лина цилиндра тепловой изоляции составляет 1 м, что значительно больше наружного диаметра.

Источником теплового потока служит электронагреватель 3, который включен в электрическую цепь через автотрансформатор 4. Для определения мощности теплового потока используются вольтметр 5 и амперметр 6. Для измерения температур на внутренней и наружной поверхностях тепловой изоляции применяются хромель-копелевые термопары 7 и 8 в комплекте с вторичными приборами 9 и 10.

8

4.Расчетные формулы и расчеты.

1.Все расчеты сводятся к вычислениям коэффициента теплопроводности, Вт/(м· ОС), по формуле

9

2. Мощность теплового потока, Вт,

штабе график зависимости коэффициента теплопроводности от средней температуры тепловой изоляции. Пользуясь графиком, определить коэффициент β, характеризующий влияние температуры на теплопроводность материала. При обработке графического материала характер зависимости представить в виде уравнения прямой линии:

t 0 ·(1 ·tср ) .

10