طرق تحديد التوصيل الحراري للمواد. قياس الموصلية الحرارية

تم استخدام العديد من الطرق في الماضي لقياس التوصيل الحراري. في الوقت الحاضر ، بعضها قديم ، لكن نظريتهم لا تزال محل اهتمام ، لأنها تستند إلى حلول معادلات التوصيل الحراري للأنظمة البسيطة ، والتي غالبًا ما يتم مواجهتها في الممارسة.

بادئ ذي بدء ، تجدر الإشارة إلى أن الخصائص الحرارية لأي مادة تظهر في مجموعات مختلفة ؛ ومع ذلك ، إذا تم اعتبارها خصائص للمادة ، فيمكن تحديدها من خلال تجارب مختلفة. نسرد الخصائص الحرارية الرئيسية للأجسام والتجارب التي تم تحديدها من خلالها: أ) الموصلية الحرارية المقاسة في الوضع الثابت للتجربة ؛ ب) السعة الحرارية لكل وحدة حجم ، والتي تقاس بالطرق المسعرية ؛ ج) القيمة المقاسة في الوضع الثابت الدوري للتجارب ؛ د) الانتشار الحراري x ، مقاسة في وضع التجارب غير الثابت. في الواقع ، فإن معظم التجارب التي يتم إجراؤها في نظام غير ثابت ، من حيث المبدأ ، تسمح بالتعريف والتعريف

نصف هنا بإيجاز الطرق الأكثر شيوعًا ونوضح الأقسام التي تمت مناقشتها فيها. في جوهرها ، يتم تقسيم هذه الطرق إلى تلك التي يتم فيها إجراء القياسات في الوضع الثابت (طرق الوضع الثابت) ، مع التسخين الدوري وفي الوضع غير الثابت (طرق الوضع غير الثابت) ؛ يتم تقسيمها كذلك إلى طرق مستخدمة في دراسة الموصلات السيئة وفي دراسة المعادن.

1. طرق الوضع الثابت. الموصلات السيئة. في هذه الطريقة ، يجب استيفاء شروط التجربة الرئيسية المنصوص عليها في الفقرة 1 من هذا الفصل تمامًا ، ويجب أن تكون المادة قيد الدراسة على شكل صفيحة. في إصدارات أخرى من الطريقة ، من الممكن فحص المادة في شكل أسطوانة مجوفة (انظر الفقرة 2 من الفصل السابع) أو كرة مجوفة (انظر الفقرة 2 من الفصل التاسع). في بعض الأحيان ، تكون المادة قيد الدراسة ، والتي تمر من خلالها الحرارة ، على شكل قضيب سميك ، ولكن في هذه الحالة يتبين أن النظرية أكثر تعقيدًا (انظر §§ 1، 2 ch. VI and § 3 ch. VIII).

2. الطرق الحرارية للحالة المستقرة. المعادن. في هذه الحالة ، عادةً ما يتم استخدام عينة معدنية على شكل قضيب ، يتم الحفاظ على نهاياتها في درجات حرارة مختلفة. يعتبر قضيب نصف محدود في الفقرة 3 الفصل. الرابع ، والقضيب ذو الطول المحدد - في § 5 الفصل. رابعا.

3. الطرق الكهربائية في الوضع الثابت ، المعادن. في هذه الحالة ، يتم تسخين عينة معدنية على شكل سلك عن طريق تمرير تيار كهربائي من خلاله ، ويتم الحفاظ على نهاياتها عند درجات حرارة محددة (انظر الفقرة 11 ، الفصل الرابع والمثال التاسع ، الفقرة 3 ، الفصل الثامن). من الممكن أيضًا استخدام حالة التدفق الحراري الشعاعي في سلك يتم تسخينه بواسطة تيار كهربائي (انظر المثال الخامس ، الفقرة 2 ، الفصل السابع).

4. طرق السوائل المتحركة بالوضع الثابت. في هذه الحالة ، يتم قياس درجة حرارة سائل يتحرك بين خزانين يتم فيهما الحفاظ على درجة حرارة مختلفة (انظر الفقرة 9 ، الفصل الرابع).

5. طرق التسخين الدوري. في هذه الحالات ، تتغير الظروف في نهايات القضيب أو اللوحة مع فترة بعد الوصول إلى حالة الاستقرار ، ويتم قياس درجات الحرارة في نقاط معينة في العينة. تم النظر في حالة القضيب شبه اللانهائي في الفقرة 4 الفصل. IV ، ولقضيب ذو طول محدود - في الفقرة 8 من نفس الفصل. يتم استخدام طريقة مماثلة لتحديد الانتشار الحراري للتربة أثناء تقلبات درجات الحرارة الناتجة عن التسخين الشمسي (انظر الفقرة 12 الفصل الثاني).

في الآونة الأخيرة ، بدأت هذه الأساليب تلعب دورًا مهمًا في قياسات درجات الحرارة المنخفضة ؛ لديهم أيضًا ميزة أنه في نظرية الأنظمة المعقدة نسبيًا ، يمكن للمرء استخدام الأساليب المطورة لدراسة أدلة الموجات الكهربائية (انظر القسم 6 ، الفصل الأول).

6. طرق الوضع غير الثابت. في الماضي ، تم استخدام أساليب الوضع العابر إلى حد ما أقل من أساليب الحالة المستقرة. يكمن عيبهم في صعوبة تحديد كيفية توافق شروط الحدود الفعلية في التجربة مع الشروط التي تفترضها النظرية. من الصعب جدًا مراعاة مثل هذا التناقض (على سبيل المثال ، عندما نتحدث عن مقاومة التلامس عند الحدود) ، وهذا أكثر أهمية بالنسبة لهذه الطرق من طرق النظام الثابت (انظر الفقرة 10 ، الفصل الثاني) . في الوقت نفسه ، تتمتع أساليب النظام غير الثابتة نفسها بمزايا معينة. وبالتالي ، فإن بعض هذه الطرق مناسبة لإجراء قياسات سريعة جدًا ولمراعاة التغيرات الطفيفة في درجة الحرارة ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام عدد من الطرق "في الموقع" ، دون الحاجة إلى نقل العينة إلى المختبر ، وهو أمر مرغوب فيه للغاية ، خاصة عند دراسة المواد مثل التربة والصخور. تستخدم معظم الطرق القديمة فقط الجزء الأخير من درجة الحرارة مقابل مخطط الوقت ؛ في هذه الحالة ، يتم التعبير عن حل المعادلة المقابلة بمصطلح أسي واحد. في § 7 الفصل. الرابع ، § 5 الفصل. السادس ، § 5 الفصل. الثامن و 5 الفصل. تتناول IX حالة تبريد جسم ذي شكل هندسي بسيط مع انتقال حراري خطي من سطحه. في § 14 الفصل. رابعًا ، يتم النظر في حالة درجة حرارة غير ثابتة في سلك يتم تسخينه بواسطة تيار كهربائي. في بعض الحالات ، يتم استخدام الرسم البياني الكامل لتغير درجة الحرارة عند نقطة ما (انظر الفقرة 10 الفصل الثاني والفقرة 3 الفصل الثالث).

حتى الآن ، لم يتم تطوير تصنيف موحد ، والذي يرتبط بمجموعة متنوعة من 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 المزيد من التقسيم للطرق الثابتة وفقًا لطبيعة التسخين (الخارجية والحجمية والمشتركة) 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 العينة قيد الدراسة من إشعاع النيوترون أو z ، أو بواسطة تيارات الميكروويف. يمكن أن تتضمن مجموعة فرعية من الطرق ذات التسخين المشترك طرقًا تستخدم في نفس الوقت التسخين الخارجي والحجمي 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.

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.

عادة لا يتم قياس درجات الحرارة على سطح العينة ، ولكن على مسافة ما منها (انظر الشكل 2.) ، لذلك ، من الضروري إدخال تصحيحات في فرق درجة الحرارة المقاس لاختلاف درجة الحرارة في طبقة السخان و برودة ، لتقليل 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 التوصيل الحراري أحادية البعد التي 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.

في) 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/الدكتور= 0 ، نحصل عليه

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 في نفس الوقت (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 - الأسلاك الحالية ، 5 - المنافذ المحتملة ، 6 - ميزان الحرارة الخارجي.

في حالة انتشار تدفق الحرارة بالكامل من القسم AB شعاعيًا وفرق 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.

مهما كان حجم البناء ، فإن الخطوة الأولى هي تطوير المشروع. لا تعكس الرسومات هندسة الهيكل فحسب ، بل تعكس أيضًا حساب الخصائص الحرارية الرئيسية. للقيام بذلك ، تحتاج إلى معرفة التوصيل الحراري لمواد البناء. الهدف الرئيسي للبناء هو بناء هياكل متينة وهياكل متينة مريحة دون تكاليف تدفئة مفرطة. في هذا الصدد ، من المهم للغاية معرفة معاملات التوصيل الحراري للمواد.

يحتوي الطوب على أفضل موصلية حرارية

خصائص المؤشر

يشير مصطلح الموصلية الحرارية إلى نقل الطاقة الحرارية من الأجسام الأكثر سخونة إلى الأشياء الأكثر برودة. يستمر التبادل حتى يتم الوصول إلى توازن درجة الحرارة.

يتم تحديد انتقال الحرارة من خلال طول الفترة الزمنية التي تكون فيها درجة الحرارة في المبنى متوافقة مع درجة الحرارة المحيطة. كلما كان هذا الفاصل الزمني أصغر ، زادت الموصلية الحرارية لمواد البناء.

لتوصيف موصلية الحرارة ، يتم استخدام مفهوم معامل التوصيل الحراري ، والذي يوضح مقدار الحرارة التي تمر عبر مساحة السطح في كذا وكذا. كلما ارتفع هذا الرقم ، زاد انتقال الحرارة ، ويبرد المبنى بشكل أسرع. وبالتالي ، عند إقامة الهياكل ، يوصى باستخدام مواد البناء بأقل قدر من التوصيل الحراري.

في هذا الفيديو سوف تتعرف على التوصيل الحراري لمواد البناء:

كيفية تحديد فقدان الحرارة

العناصر الرئيسية للمبنى التي من خلالها تتسرب الحرارة:

• أبواب (5-20٪) ؛
• الجنس (10-20٪) ؛
• سقف (15-25٪) ؛
• الجدران (15-35٪) ؛
• شبابيك (5-15٪).

يتم تحديد مستوى فقد الحرارة باستخدام جهاز تصوير حراري. يشير اللون الأحمر إلى أصعب المناطق ، بينما يشير اللون الأصفر والأخضر إلى فقد أقل للحرارة. يتم تمييز المناطق ذات أقل الخسائر باللون الأزرق. يتم تحديد قيمة التوصيل الحراري في المختبر ، ويتم إصدار شهادة الجودة للمادة.

تعتمد قيمة التوصيل الحراري على المعلمات التالية:

1. المسامية. تشير المسام إلى عدم تجانس الهيكل. عندما تمر الحرارة من خلالها ، سيكون التبريد ضئيلًا.
2. رطوبة. يؤدي المستوى العالي من الرطوبة إلى إزاحة الهواء الجاف بواسطة قطرات سائلة من المسام ، مما يؤدي إلى زيادة القيمة عدة مرات.
3. كثافة. تعزز الكثافة الأعلى تفاعلًا أكثر نشاطًا للجسيمات. نتيجة لذلك ، يستمر نقل الحرارة وموازنة درجة الحرارة بشكل أسرع.

معامل التوصيل الحراري

في المنزل ، فقدان الحرارة أمر لا مفر منه ، ويحدث عندما تكون درجة الحرارة خارج النافذة أقل من الغرف. تكون الشدة متغيرة وتعتمد على العديد من العوامل ، أهمها ما يلي:

1. مساحة السطح المشاركة في نقل الحرارة.
2. مؤشر التوصيل الحراري لمواد البناء وعناصر البناء.
3. الفرق في درجة الحرارة.

يستخدم الحرف اليوناني λ لتعيين التوصيل الحراري لمواد البناء. وحدة القياس W / (م × درجة مئوية). تم حساب مساحة جدار يبلغ سمكه مترًا مربعًا. يُفترض هنا اختلاف في درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية.

دراسة الحالة

تقليديا ، تنقسم المواد إلى عازلة للحرارة وهيكلية. هذه الأخيرة لديها أعلى نسبة توصيل حراري ؛ حيث يتم بناء الجدران والأسقف والأسوار الأخرى منها. وفقًا لجدول المواد ، عند بناء الجدران الخرسانية المسلحة ، لضمان التبادل الحراري المنخفض مع البيئة ، يجب أن يكون سمكها حوالي 6 أمتار. ولكن بعد ذلك سيكون المبنى ضخمًا ومكلفًا.

في حالة الحساب غير الصحيح للتوصيل الحراري أثناء التصميم ، سيكتفي سكان المنزل المستقبلي بـ 10 ٪ فقط من الحرارة من مصادر الطاقة. لذلك ، يوصى بعزل المنازل المصنوعة من مواد البناء القياسية بشكل إضافي.

عند إجراء العزل المائي الصحيح للعزل ، لا تؤثر الرطوبة العالية على جودة العزل الحراري ، وستصبح مقاومة المبنى لانتقال الحرارة أعلى من ذلك بكثير.

الخيار الأفضل هو استخدام السخان

الخيار الأكثر شيوعًا هو مزيج من هيكل داعم مصنوع من مواد عالية القوة مع عزل حراري إضافي. علي سبيل المثال:

1. منزل الإطار. يتم وضع العزل بين الأعمدة. في بعض الأحيان ، مع انخفاض طفيف في نقل الحرارة ، يلزم عزل إضافي خارج الإطار الرئيسي.
2. بناء المواد القياسية. عندما تكون الجدران من الطوب أو كتلة من الطوب ، يتم العزل من الخارج.

مواد البناء للجدران الخارجية

تُبنى الجدران اليوم من مواد مختلفة ، لكن الأكثر شيوعًا لا تزال قائمة: الخشب والطوب وكتل البناء. الاختلاف الرئيسي هو الكثافة والتوصيل الحراري لمواد البناء. يسمح لك التحليل المقارن بإيجاد المتوسط ​​الذهبي في النسبة بين هذه المعلمات. كلما زادت الكثافة ، زادت قدرة تحمل المادة ، وبالتالي الهيكل بأكمله. لكن المقاومة الحرارية تصبح أصغر ، أي زيادة تكاليف الطاقة. عادة عند كثافة منخفضة هناك مسامية.

معامل التوصيل الحراري وكثافته.

عزل الجدار

تستخدم السخانات في حالة عدم وجود مقاومة حرارية كافية للجدران الخارجية. عادة ، لإنشاء مناخ محلي مريح في الغرفة ، يكفي سمك 5-10 سم.

قيمة المعامل λ معطاة في الجدول التالي.

تقيس الموصلية الحرارية قدرة المادة على توصيل الحرارة من خلال نفسها. يعتمد بشدة على التكوين والهيكل. تعتبر المواد الكثيفة مثل المعادن والحجر موصلات جيدة للحرارة ، في حين أن المواد منخفضة الكثافة مثل الغاز والعزل المسامي تعتبر موصلات رديئة.

الوكالة الفيدرالية للتنظيم التقني والمقاييس

الوطني

اساسي

الروسية

الاتحاد

التراكيب

طبعة رسمية

Strshdfttftsm

GOST R 57967-2017

مقدمة

1 أعدته المؤسسة الفيدرالية الحكومية الموحدة "معهد أبحاث عموم روسيا لمواد الطيران" جنبًا إلى جنب مع منظمة مستقلة غير تجارية "مركز تقنين وتوحيد وتصنيف المركبات" بمشاركة اتحاد الكيانات القانونية "اتحاد منتجي المركبات "استنادًا إلى الترجمة الرسمية إلى اللغة الروسية للنسخة الإنجليزية المحددة في الفقرة 4 من المعيار ، والتي يتم الوفاء بها بواسطة TC 497

2 مقدمة من اللجنة الفنية للتوحيد القياسي TK 497 "المركبات والهياكل والمنتجات منها"

3 تمت الموافقة عليها وتقديمها بموجب الأمر رقم 1785-st المؤرخ 21 نوفمبر 2017 للوكالة الفيدرالية للتنظيم الفني والمقاييس

4 تم تعديل هذه المواصفة القياسية من ASTM E1225-13 طريقة الاختبار القياسية للتوصيل الحراري للمواد الصلبة باستخدام Guard ed-Comparative - تقنية التدفق الحراري الطولي "، MOD) من خلال تغيير هيكلها لجعلها تتماشى مع القواعد المنصوص عليها في GOST 1.5- 2001 (الأقسام الفرعية 4.2 و 4.3).

لا تتضمن هذه المواصفة القياسية البنود 5. 12. البنود الفرعية 1.2 ، 1.3 من معيار ASTM المطبق. التي من غير المناسب استخدامها في التقييس الوطني الروسي بسبب فائضها.

البنود والبنود الفرعية المحددة ، غير المدرجة في الجزء الرئيسي من هذه المواصفة القياسية ، ترد في الملحق الإضافي نعم.

تم تغيير اسم هذا المعيار بالنسبة إلى اسم معيار ASTM المحدد لجعله يتماشى مع GOST R 1.5-2012 (القسم الفرعي 3.5).

توجد مقارنة بين هيكل هذه المواصفة القياسية وبنية معيار ASTM المحدد في الملحق الإضافي DB.

معلومات حول امتثال المعيار الوطني المرجعي لمعيار ASTM. تستخدم كمرجع في معيار ASTM المطبق. ترد في الملحق الإضافي DV

5 تم تقديمه للمرة الأولى

تم تحديد قواعد تطبيق هذا المعيار في المادة 26 من القانون الاتحادي الصادر في 29 يونيو 2015 N9 162-FZ "بشأن التقييس في الاتحاد الروسي". يتم نشر معلومات حول التغييرات التي تطرأ على هذا المعيار في دليل المعلومات السنوي (اعتبارًا من 1 يناير من العام الحالي) "المعايير الوطنية" ، والنص الرسمي للتغييرات ونصف عام - في فهرس المعلومات الشهري "المعايير الوطنية". في حالة مراجعة (استبدال) أو إلغاء هذا المعيار ، سيتم نشر إشعار مقابل في العدد التالي من فهرس المعلومات الشهري "المعايير الوطنية". معلومات ذات صلة. يتم أيضًا نشر الإخطار والنصوص في نظام المعلومات العامة - على الموقع الرسمي للوكالة الفيدرالية للتنظيم الفني والمقاييس على الإنترنت ()

© Stamdartinform. 2017

لا يمكن استنساخ هذا المعيار كليًا أو جزئيًا أو نسخه أو توزيعه كمنشور رسمي دون إذن من الوكالة الفيدرالية للتنظيم الفني والمقاييس

GOST R 57967-2017

1 مجال الاستخدام ............................................ .................. واحد

3 المصطلحات والتعاريف والتسميات ... ......... واحد

4 جوهر الطريقة ... ....... ................... 2

5 المعدات والمواد ... ................. ............. 4

6 التحضير للاختبار ... ................ ... أحد عشر

7 الاختبار ... .............................. ............... 12

8 معالجة نتائج الاختبار ... .................... ... ثلاثة عشر

9 تقرير الاختبار ... ................ ... ثلاثة عشر

الملحق نعم (إعلامي) النص الأصلي للعناصر الهيكلية غير المدرجة

معيار ASTM المطبق ............................................... ..15

ملحق DB (إعلامي) مقارنة بين هيكل هذه المواصفة القياسية والهيكل

معيار ASTM المطبق فيه ............................................ ... 18

الملحق DV (إعلامي) معلومات عن امتثال المعيار الوطني المرجعي لمعيار ASTM. تستخدم كمرجع في معيار ASTM المطبق ... ......................... ... تسعة عشر

GOST R 57967-2017

المعيار الوطني للاتحاد الروسي

التراكيب

تحديد الموصلية الحرارية للمواد الصلبة بطريقة التدفق الحراري الثابت أحادي البعد بواسطة سخان واقي

المركبات. تحديد التوصيل الحراري للمواد الصلبة عن طريق التدفق الحراري الثابت أحادي البعد

مع تقنية سخان الحرس

تاريخ التقديم - 2018-06-01

1 مجال الاستخدام

1.1 تحدد هذه المواصفة القياسية الدولية تحديد الموصلية الحرارية للبوليمر الصلب غير الشفاف المتجانسة والمركبات الخزفية والمعدنية عن طريق طريقة التدفق الحراري أحادي البعد بالحالة المستقرة مع سخان وقائي.

1.2 هذه المواصفة القياسية الدولية مخصصة للاستخدام في اختبار المواد التي لها موصلية حرارية فعالة في النطاق من 0.2 إلى 200 واط / (م · كلفن) في نطاق درجة حرارة من 90 كلفن إلى 1300 كلفن.

1.3 يمكن أيضًا تطبيق هذه المواصفة القياسية على المواد ذات التوصيل الحراري الفعال خارج النطاقات المحددة بدقة أقل.

2 المراجع المعيارية

يستخدم هذا المعيار مراجع معيارية للمعايير التالية:

خشونة السطح GOST 2769. المعلمات والخصائص

GOST R 8.585 نظام حالة لضمان توحيد القياسات. المزدوجات الحرارية. تقييم خصائص التحويل الثابت

ملاحظة - عند استخدام هذا المعيار ، يُنصح بالتحقق من صلاحية المعايير المرجعية في نظام المعلومات العامة - على الموقع الرسمي للوكالة الفيدرالية للتنظيم الفني والمقاييس على الإنترنت أو وفقًا لمؤشر المعلومات السنوي "المعايير الوطنية" ، الذي تم نشره اعتبارًا من 1 يناير من العام الحالي ، وبشأن إصدارات مؤشر المعلومات الشهري "المعايير الوطنية" للعام الحالي. إذا تم استبدال معيار مرجعي غير مؤرخ ، يوصى باستخدام الإصدار الحالي من هذا المعيار ، مع مراعاة أي تغييرات تم إجراؤها على هذا الإصدار. إذا تم استبدال المعيار المرجعي الذي تم تقديم المرجع المؤرخ له ، فمن المستحسن استخدام إصدار هذا المعيار مع سنة الموافقة (القبول) المشار إليها أعلاه. إذا تم ، بعد الموافقة على هذا المعيار ، إجراء تغيير على المعيار المرجعي الذي أعطيت له ذراع التسوية المؤرخة ، مما يؤثر على الحكم الذي تم تقديم المرجع إليه ، فمن المستحسن تطبيق هذا الحكم دون مراعاة هذا التغيير. إذا تم إلغاء المعيار المرجعي بدون استبدال ، فمن المستحسن تطبيق الحكم الذي يتم فيه الإشارة إليه في الجزء الذي لا يؤثر على هذا المرجع.

3 المصطلحات والتعاريف والرموز

3.1 تُستخدم المصطلحات التالية في هذا المعيار مع التعريفات الخاصة بكل منها:

3.1.1 الموصلية الحرارية / .. W / (m · K): نسبة كثافة تدفق الحرارة في ظل الظروف الثابتة عبر مساحة الوحدة إلى وحدة التدرج الحراري e الاتجاه العمودي على السطح.

طبعة رسمية

GOST R 57967-2017

3.1.2 التوصيل الحراري الظاهري تمثل التوصيل الحراري الظاهر أو الفعال.

3.2 8 من هذا المعيار ، يتم استخدام التسميات التالية:

3.2.1 X M (T)، W / (m K) - الموصلية الحرارية للعينات المرجعية حسب درجة الحرارة.

3.2.2 Eci، W / (m · K) - الموصلية الحرارية للعينة المرجعية العليا.

3.2.3 Xj '. 8t / (m · K) - الموصلية الحرارية للعينة المرجعية السفلية.

3.2.4 edT) ، W / (m · K) - الموصلية الحرارية لعينة الاختبار ، المصححة لنقل الحرارة ، إذا لزم الأمر.

3.2.5 X "$ (T)، W / (m K) - الموصلية الحرارية لعينة الاختبار ، محسوبة بدون تصحيح لانتقال الحرارة.

3.2.6> y (7)، W / (m K) - الموصلية الحرارية للعزل حسب درجة الحرارة.

3.2.7 T، ​​K - درجة الحرارة المطلقة.

3.2.8 Z، m - المسافة المقاسة من الطرف العلوي للعبوة.

3.2.9 /، م - طول عينة الاختبار.

3.2.10 G (، K - درجة الحرارة عند Z r

3.2.11 q "، W / m 2 - التدفق الحراري لكل وحدة مساحة.

3.2.12 ZX LT ، وما إلى ذلك - الانحرافات X. G. إلخ.

3.2.13 g A، m نصف قطر عينة الاختبار.

3.2.14 g in، m - نصف القطر الداخلي للغلاف الواقي.

3.2.15 f 9 (Z)، K - درجة حرارة غلاف الاحتواء اعتمادًا على المسافة Z.

4 جوهر الطريقة

4.1 يظهر المخطط العام لطريقة التدفق الحراري أحادي البعد للحالة المستقرة باستخدام سخان أمان في الشكل 1. عينة اختبار ذات موصلية حرارية غير معروفة X s. لها الموصلية الحرارية المقدرة X s / s. توضع تحت الحمل بين عينتين مرجعيتين للتوصيل الحراري X م لهما نفس منطقة المقطع العرضي والتوصيل الحراري المحدد X ^ // ^. التصميم عبارة عن حزمة تتكون من سخان قرص مع عينة اختبار وعينات مرجعية على كل جانب بين المدفأة والمشتت الحراري. يتم إنشاء تدرج درجة الحرارة في حزمة الاختبار ، ويتم تقليل فقد الحرارة إلى الحد الأدنى باستخدام سخان واقي طولي له نفس تدرج درجة الحرارة تقريبًا. يتدفق ما يقرب من نصف الطاقة عبر كل عينة. في حالة التوازن ، يتم تحديد معامل التوصيل الحراري من تدرجات درجة الحرارة المقاسة * لعينة الاختبار والعينات المرجعية المقابلة والتوصيل الحراري للمواد المرجعية.

4.2 قم بتطبيق القوة على الكيس لضمان الاتصال الجيد بين العينات. العبوة محاطة بمادة عازلة ذات توصيل حراري ، والعزل محاط بغلاف واقي * بنصف قطر r 8 ، يقع عند درجة حرارة T d (2). أنشئ تدرجًا لدرجة الحرارة في الكيس عن طريق الحفاظ على الجزء العلوي عند درجة حرارة T t والجزء السفلي عند درجة حرارة T in. عادة ما تكون درجة الحرارة T 9 (Z) عبارة عن تدرج درجة حرارة خطي ، يتوافق تقريبًا مع التدرج المحدد في العبوة التي تم فحصها. سخان أمان متساوي الحرارة مع درجة حرارة T؟ (ض). يساوي متوسط ​​درجة حرارة عينة الاختبار. لا يوصى باستخدام تصميم خلية قياس الجهاز بدون سخانات واقية بسبب فقد الحرارة الكبير المحتمل ، خاصة في درجات الحرارة المرتفعة. في حالة الثبات ، يتم حساب تدرجات درجة الحرارة على طول الأقسام من درجات الحرارة المقاسة على طول العينة المرجعية وعينة الاختبار. يتم حساب قيمة X "s دون مراعاة تصحيح نقل الحرارة بواسطة الصيغة (تظهر الرموز في الشكل 2).

T 4 -G 3 2 U 2 -Z، Z e -Z 5

حيث Г، - درجة الحرارة عند Z ،. K T 2 - درجة الحرارة عند Z 2 ، K G 3 - درجة الحرارة عند Z 3. ل

GOST R 57967-2017

Г 4 - درجة الحرارة عند Z 4. ل؛

Г 5 - درجة الحرارة عند Z s. ل:

Г в - درجة الحرارة عند Z e. ل:

Z - تنسيق مستشعر درجة الحرارة الأول ، م ؛

Zj - تنسيق مستشعر درجة الحرارة الثاني ، م ؛

Z 3 - تنسيق مستشعر درجة الحرارة الثالث ، م ؛

Z 4 - تنسيق مستشعر درجة الحرارة الرابع ، م ؛

Z 5 - تنسيق مستشعر درجة الحرارة الخامس ، م ؛

Z e - تنسيق مستشعر درجة الحرارة السادس ، م.

يعتبر هذا المخطط مثاليًا ، لأنه لا يأخذ في الاعتبار انتقال الحرارة بين العبوة والعزل في كل نقطة ونقل الحرارة المنتظم في كل واجهة بين العينات المرجعية وعينة الاختبار. يمكن أن تختلف الأخطاء الناتجة عن هذين الافتراضين بشكل كبير. بسبب هذين العاملين ، يجب وضع قيود على طريقة الاختبار هذه. إذا كنت ترغب في تحقيق الدقة المطلوبة.

1 - تدرج درجة الحرارة في الغلاف الواقي ؛ 2 - تدرج درجة الحرارة في العبوة ؛ 3 - المزدوجات الحرارية: 4 - مشبك.

S - سخان علوي. ب- العينة المرجعية العلوية: 7- العينة المرجعية السفلية ، ج- السخان السفلي: ج- الثلاجة. 10- سخان الأمان العلوي: I- سخان أمان

الشكل 1 - رسم تخطيطي لحزمة اختبار نموذجية واحتواء ، يوضح تطابق تدرجات درجة الحرارة

GOST R 57967-2017

7

ب

ثلاجة

أوا أويمشبرمي

عازلة؛ 2- سخان امن. ه - غلاف واقي من المعدن أو السيراميك: 4 - سخان. S - العينة المرجعية ، ب - عينة الاختبار ، x - الموقع التقريبي للمزدوجات الحرارية

الشكل 2 - مخطط طريقة التدفق الحراري الثابت أحادي البعد باستخدام سخان أمان ، مع الإشارة إلى المواقع المحتملة لتركيب مستشعرات درجة الحرارة

5 المعدات والمواد

5.1 العينات المرجعية

5.1.1 بالنسبة للعينات المرجعية ، يجب استخدام المواد المرجعية أو المواد المرجعية ذات قيم التوصيل الحراري المعروفة. يسرد الجدول 1 بعض المواد المرجعية المعترف بها بشكل شائع. يوضح الشكل 3 مثالاً للتغيير في>. م مع درجة الحرارة * تورا.

GOST R 57967-2017

Typlofoaodoost ، EGL ^ m-K)

الشكل 3 - القيم المرجعية للتوصيل الحراري للمواد المرجعية

ملاحظة: يجب أن يكون للمادة المختارة للعينات المرجعية موصلية حرارية أقرب إلى تلك الخاصة بالمادة التي يتم قياسها.

5.1.2 الجدول 1 ليس شاملاً ويمكن استخدام مواد أخرى كمرجع. يجب تحديد المادة المرجعية ومصدر قيم X m في تقرير الاختبار.

الجدول 1 - البيانات المرجعية لخصائص المواد المرجعية

GOST R 57967-2017

نهاية الجدول 1

الجدول 2 - التوصيل الحراري للحديد الإلكتروليتي

GOST R 57967-2017

الجدول 3 - التوصيل الحراري للتنغستن

GOST R 57967-2017

الجدول 4 - التوصيل الحراري للصلب الأوستنيتي

GOST R 57967-2017

نهاية الجدول 4

5.1.3 تشمل متطلبات أي مواد مرجعية استقرار الخصائص على مدى درجة حرارة التشغيل بالكامل ، والتوافق مع المكونات الأخرى لخلية قياس الجهاز ، وسهولة ربط مستشعر درجة الحرارة ، والتوصيل الحراري المعروف بدقة. نظرًا لأن الأخطاء الناتجة عن فقد الحرارة لزيادة معينة في k تتناسب مع التغيير في k و Jk s ، يجب استخدام المادة المرجعية ج) للعينات المرجعية. م الأقرب إلى>. س .

5.1.4 إذا كانت الموصلية الحرارية لعينة الاختبار k s بين قيم معامل التوصيل الحراري للمادتين المرجعيتين ، فيجب استخدام مادة مرجعية ذات موصلية حرارية أعلى k u. لتقليل انخفاض درجة الحرارة الإجمالية على طول العبوة.

5.2 المواد العازلة

كمواد عازلة ، يتم استخدام المساحيق والمواد المشتتة والليفية لتقليل تدفق الحرارة الشعاعي في الفراغ الحلقي المحيط بالعبوة وفقدان الحرارة على طول العبوة. هناك عدة عوامل يجب مراعاتها عند اختيار العزل:

يجب أن يكون العزل مستقرًا على مدى درجة الحرارة المتوقعة ، وأن يكون له موصلية حرارية منخفضة k ، وأن يكون من السهل التعامل معه ؛

يجب ألا يلوث العزل مكونات خلية القياس مثل مستشعرات درجة الحرارة ، ويجب أن يكون منخفض السمية ويجب ألا يقوم بتوصيل الكهرباء.

عادة ما تستخدم المساحيق والمواد الصلبة لأنها سهلة الضغط. يمكن استخدام حصائر الألياف منخفضة الكثافة.

5.3 مجسات درجة الحرارة

5.3.1 يجب تركيب مستشعرين لدرجة الحرارة على الأقل في كل عينة مرجعية واثنين على عينة الاختبار. إذا أمكن ، يجب أن تحتوي العينات المرجعية وعينة الاختبار على ثلاثة مستشعرات درجة حرارة لكل منهما. هناك حاجة إلى مستشعرات إضافية لتأكيد الخطية لتوزيع درجة الحرارة على طول العبوة أو لاكتشاف خطأ بسبب مستشعر درجة الحرارة غير المعاير.

5.3.2 يعتمد نوع مستشعر درجة الحرارة على حجم خلية القياس للجهاز ونطاق درجة الحرارة والبيئة في خلية القياس بالجهاز ، والتي يتم تحديدها بواسطة العزل والعينات المرجعية وعينة الاختبار والغاز. يمكن استخدام أي جهاز استشعار بدقة كافية لقياس درجة الحرارة ، ويجب أن تكون خلية القياس للجهاز كبيرة بما يكفي بحيث يكون اضطراب تدفق الحرارة من مستشعرات درجة الحرارة ضئيلًا. عادة ما تستخدم المزدوجات الحرارية. صغر حجمها وسهولة إرفاقها من المزايا الواضحة.

5.3.3 تصنع المزدوجات الحرارية من سلك بقطر لا يتجاوز 0.1 مم. يجب الحفاظ على جميع الوصلات الباردة عند درجة حرارة ثابتة. يتم الحفاظ على درجة الحرارة هذه من خلال الملاط المبرد أو الترموستات أو تعويض النقطة المرجعية الإلكترونية. يجب أن تكون جميع المزدوجات الحرارية مصنوعة إما من سلك أو سلك معاير تم اعتماده من قبل المورد لتلبية حدود الخطأ المحددة في GOST R 8.585.

5.3.4 طرق الربط الحرارية موضحة في الشكل 4. يمكن الحصول على ملامسات داخلية في المعادن والسبائك عن طريق لحام العناصر الحرارية الفردية على الأسطح (الشكل 4 أ). يمكن ربط الوصلات الحرارية الملحومة أو الملحومة بالخرز بشكل صارم عن طريق الطرق أو اللصق أو اللحام في الأخاديد الضيقة أو الثقوب الصغيرة (الأشكال 4 ب و 4 ج و 4

5.3.5 في الشكل 46 ، تكون المزدوجة الحرارية في فتحة شعاعية ، بينما في الشكل 4 ج ، يتم سحب المزدوجة الحرارية من خلال ثقب شعاعي في المادة. 8 حالة استخدام مزدوج حراري في غلاف واقي أو مزدوج حراري ، وكلاهما مزدوجان حراريان موجودان في عازل كهربائي مع اثنين

GOST R 57967-2017

الثقوب ، يمكن استخدام جبل الحرارية الموضح في الشكل 4 د. في الحالات الثلاث الأخيرة ، يجب أن تكون المزدوجة الحرارية مرتبطة حراريًا بالسطح الصلب باستخدام مادة لاصقة مناسبة أو مادة لاصقة بدرجة حرارة عالية. يجب أن تتضمن جميع الإجراءات الأربعة الموضحة في الشكل 4 أسلاك التقسية على الأسطح ، أو لف الأسلاك في المناطق المتساوية الحرارة ، أو الأسلاك المؤرضة حراريًا على الواقي ، أو مزيجًا من الثلاثة.

5.3.6 لأن عدم دقة موقع حساس درجة الحرارة يؤدي إلى أخطاء كبيرة. يجب إيلاء اهتمام خاص لتحديد المسافة الصحيحة بين المستشعرات وحساب الخطأ المحتمل الناتج عن أي عدم دقة.

ج - شوي الجبن الداخلي مع عناصر حرارية منفصلة ملحومة لعينة الاختبار أو العينات المرجعية بطريقة تمر الإشارة عبر المادة. 6 - أخدود نصف قطري على سطح مستو لتوصيل سلك مكشوف أو مستشعر مزدوج حراري معزول بالسيراميك ؛ c ثقب شعاعي صغير يتم حفره من خلال قطعة الاختبار أو القطع المرجعية وغير معزول (مسموح به إذا كانت المادة عازلًا كهربائيًا) أو مزدوجًا حراريًا معزولًا مترابطًا عبر الفتحة: د ثقب شعاعي صغير يتم حفره من خلال قطعة الاختبار أو القطع المرجعية والمزدوجة الحرارية الموضوعة حول الحفرة

الشكل 4 - تركيب المزدوجات الحرارية

ملحوظة: في جميع الحالات ، يجب أن تكون المزدوجات الحرارية مقواة حرارياً أو مؤرضة حرارياً بالاحتواء لتقليل خطأ القياس بسبب تدفق الحرارة من أو إلى الوصلة الساخنة.

5.4 نظام التحميل

1.4.5 تتطلب طريقة الاختبار نقلًا منتظمًا للحرارة عبر السطح البيني بين العينات المرجعية وعينة الاختبار عندما تكون مستشعرات درجة الحرارة داخل rk من السطح البيني. للقيام بذلك ، من الضروري ضمان مقاومة التلامس الموحدة.

GOST R 57967-2017

التباين في المناطق المجاورة للعينات المرجعية وعينة الاختبار ، والتي يمكن إنشاؤها عن طريق تطبيق حمل محوري مع وسيط موصل في الواجهات. لا يوصى بإجراء القياسات في الفراغ ما لم تكن ضرورية لأغراض الحماية.

5.4.2 عند اختبار المواد ذات الموصلية الحرارية المنخفضة ، يتم استخدام عينات اختبار رقيقة ، لذلك يجب تركيب مستشعرات درجة الحرارة بالقرب من السطح. في مثل هذه الحالات ، يجب إدخال طبقة رقيقة جدًا من سائل شديد التوصيل حراريًا ، أو معجون ، أو رقائق معدنية ناعمة أو شاشة في الواجهات.

يجب أن يوفر تصميم أداة القياس وسائل لفرض حمل ثابت قابل للتكرار على طول العبوة لتقليل المقاومة البينية في السطوح البينية بين العينات المرجعية وعينة الاختبار. يمكن تحميل الحمل هوائيًا أو هيدروليكيًا أو بفعل نابض أو عن طريق وضع الحمل. آليات تطبيق الحمل المذكورة أعلاه ثابتة مع تغير درجة حرارة العبوة. في بعض الحالات ، قد تكون مقاومة الانضغاط لعينة الاختبار منخفضة جدًا بحيث يجب أن تكون القوة المطبقة محدودة بوزن العينة المرجعية العليا. في هذه الحالة ، يجب إيلاء اهتمام خاص للأخطاء التي يمكن أن تحدث بسبب سوء الاتصال ، والتي يجب أن تكون مستشعرات درجة الحرارة بعيدة عن أي اضطراب في تدفق الحرارة في الواجهات.

5.5 قذيفة واقية

5.5.1 يجب وضع العبوة المكونة من عينة الاختبار والعينات المرجعية في غلاف واقٍ بتماثل دائري صحيح. قد يكون الغلاف الواقي من المعدن أو السيراميك ، ويجب أن يكون نصف قطره الداخلي بحيث تكون النسبة r ^ r A في النطاق من 2.0 إلى 3.5. يجب أن يحتوي الغلاف الواقي على سخان حماية واحد على الأقل للتحكم في ملف تعريف درجة الحرارة على طول الغلاف.

5.5.2 يجب أن تصمم حاوية الاحتواء وتعمل بطريقة تجعل درجة حرارة سطحها إما متساوية الحرارة وتساوي تقريبًا متوسط ​​درجة حرارة عينة الاختبار ، أو لها شكل خطي تقريبي مطابق في الأطراف العلوية والسفلية للحاوية مع المواقف المقابلة على طول الحزمة. في كل حالة ، يجب تثبيت ما لا يقل عن ثلاثة مستشعرات لدرجة الحرارة على الحاوية في نقاط منسقة مسبقًا (انظر الشكل 2) لقياس ملف تعريف درجة الحرارة.

5.6 معدات القياس

5.6.1 توليفة مستشعر درجة الحرارة وأداة القياس المستخدمة لقياس خرج المستشعر يجب أن تكون كافية لتوفير دقة قياس درجة الحرارة تبلغ ± 0.04 كلفن وخطأ مطلق أقل من ± 0.5٪.

5.6.2 يجب أن تحافظ معدات القياس الخاصة بهذه الطريقة على درجة الحرارة المطلوبة وأن تقيس كل جهد الخرج ذي الصلة بدقة تتناسب مع دقة قياس درجة الحرارة لأجهزة استشعار درجة الحرارة.

6 التحضير للاختبار

6.1 متطلبات عينات الاختبار

6.1.1 قطع الاختبار التي تم اختبارها بهذه الطريقة لا تقتصر على هندسة الحلوى. يفضل استخدام العينات الأسطوانية أو المنشورية. يجب أن تكون مناطق التوصيل لعينة الاختبار والعينات المرجعية هي نفسها في حدود 1٪ وأي اختلاف في المنطقة يجب أن يؤخذ في الاعتبار عند حساب النتيجة. بالنسبة للتكوين الأسطواني ، يجب أن يتفق أنصاف أقطار عينة الاختبار والعينات المرجعية في حدود ± 1٪. ويجب أن يكون نصف قطر العينة المراد اختبارها ، r A ، بحيث يكون r B fr A بين 2.0 و 3.5. يجب أن يكون كل سطح مستوٍ من عينات الاختبار والمرجعية مسطحًا مع خشونة السطح لا تزيد عن R a 32 وفقًا لـ GOST 2789. ويجب أن تكون المعايير لكل سطح موازية لمحور العينة بدقة ± 10 دقيقة.

ملاحظة في بعض الحالات لا يكون هذا المطلب ضروريًا. على سبيل المثال ، قد تتكون بعض الأدوات من عينات مرجعية وعينات اختبار ذات قيم عالية لـ>. م و>. س . حيث تكون الأخطاء الناتجة عن فقدان الحرارة ضئيلة للغاية بالنسبة للمقاطع الطويلة. قد تكون هذه المقاطع بطول كافٍ للسماح بذلك

GOST R 57967-2017

والتي يجب استخدامها لتركيب مستشعرات درجة الحرارة على مسافة كافية من نقاط التلامس ، وبالتالي ضمان انتظام تدفق الحرارة. يجب اختيار طول العينة المراد اختبارها بناءً على معرفة نصف القطر والتوصيل الحراري. متى). وأعلى من الموصلية الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ ، يمكن استخدام عينات اختبار طويلة بطول 0g A »1. تسمح عينات الاختبار الطويلة هذه باستخدام مسافات كبيرة بين مستشعرات درجة الحرارة ، وهذا يقلل من الخطأ بسبب عدم الدقة في الموقع من جهاز الاستشعار. متى). أقل من الموصلية الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ بمتر ، يجب تقليل طول عينة الاختبار ، حيث يصبح خطأ القياس الناتج عن فقد الحرارة كبيرًا جدًا.

6.1.2 ما لم ينص على خلاف ذلك في الوثيقة المعيارية أو الوثائق الفنية للمواد. يتم استخدام عينة اختبار واحدة للاختبار.

6.2 إعداد الأجهزة

6.2.1 يتم إجراء المعايرة والتحقق من المعدات في الحالات التالية:

بعد تجميع الأجهزة:

إذا كانت نسبة X m إلى X s أقل من 0.3. أو أكثر من 3. ولا يمكن تحديد قيم التوصيل الحراري ؛

إذا كان شكل قطعة الاختبار معقدًا أو كانت قطعة الاختبار صغيرة:

إذا تم إجراء تغييرات على المعلمات الهندسية لخلية القياس بالجهاز ؛

إذا تقرر استخدام مواد مرجعية أو مواد عازلة أخرى غير تلك الواردة في الأقسام 6.3 و 6.4:

إذا كان الجهاز قد عمل مسبقًا بدرجة حرارة عالية بما يكفي لتغيير خصائص المكونات ، مثل. على سبيل المثال ، حساسية المزدوجة الحرارية.

6.2.2 يجب إجراء هذه الفحوصات بمقارنة مادتين مرجعيتين على الأقل على النحو التالي:

حدد مادة مرجعية تكون موصليةها الحرارية هي الأقرب إلى الموصلية الحرارية المتوقعة لعينة الاختبار:

يتم قياس الموصلية الحرارية X لعينة اختبار مصنوعة من مادة مرجعية باستخدام عينات مرجعية مصنوعة من مادة مرجعية أخرى لها قيمة X الأقرب إلى قيمة عينة الاختبار. على سبيل المثال ، يمكن إجراء الاختبار على عينة من السيراميك الزجاجي. باستخدام عينات مرجعية مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. إذا كانت الموصلية الحرارية المقاسة للعينة لا تتفق مع القيمة الواردة في الجدول 1 بعد تطبيق تصحيح نقل الحرارة ، فيجب تحديد مصادر الخطأ.

7 الاختبار

7.1 حدد عينات مرجعية بحيث تكون موصليةها الحرارية بنفس الترتيب من حيث الحجم كما هو متوقع لعينة الاختبار. بعد تجهيز العينات المرجعية المطلوبة بأجهزة استشعار درجة الحرارة ووضعها في خلية القياس ، يتم تجهيز عينة الاختبار بوسائل مماثلة. يتم إدخال عينة الاختبار في الكيس بحيث يتم وضعها بين العينات المرجعية وتكون على اتصال بالعينات المرجعية المجاورة لما لا يقل عن 99٪ من كل مساحة سطح. يمكن استخدام الرقائق الناعمة أو وسائط الاتصال الأخرى لتقليل مقاومة السطح. إذا كان يجب حماية خلية القياس من الأكسدة أثناء الاختبار ، أو إذا كان القياس يتطلب ضغط غاز أو غاز معين للتحكم في X / t ، عندئذٍ يتم ملء خلية القياس وتطهيرها بغاز العمل عند الضغط المحدد. لتحميل الحزمة ، يجب تطبيق القوة اللازمة لتقليل تأثيرات المقاومة الحرارية غير المتكافئة في الواجهة.

7.2 قم بتشغيل السخانات العلوية والسفلية من طرفي الكيس واضبطها حتى. بينما فرق درجات الحرارة بين النقطتين 2 و Zj. Z3 و Z4. و Z s و 2 ^ يجب ألا يزيد عن 200 ضعف خطأ مستشعر درجة الحرارة ، ولكن لا يزيد عن 30 كلفن ، ويجب ألا تكون عينة الاختبار عند متوسط ​​درجة الحرارة المطلوبة للقياس. على الرغم من. أن ملف تعريف دقيق لدرجة الحرارة على طول الغلاف غير مطلوب لمدة 3. يتم التحكم في طاقة سخانات الغلاف حتى يصبح ملف درجة الحرارة على طول الغلاف T g)