Файл: Иванов, Н. С. Теплофизические свойства насыпных грузов.pdf

Для зоны промерзания — протаивания расчет эффектив­ ных коэффициентов объемной теплоемкости и температуро­ проводности производится по формулам (47) и (52), а коэф­ фициент теплопроводности — по формуле связи К = С ^ эф*аэф.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАСЫПНЫХ ГРУЗОВ НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ

Для определения теплофизических свойств насыпных гру­ зов в процессе их перевозки и хранения целесообразно приме­ нять метод цилиндрического зонда постоянной тепловой мощ­ ности. Этот метод основан на применении теории линейного источника постоянной тепловой мощности, находящегося в

Как видно из формулы (64), зависимость АТ от In т вы­ ражается прямой линией,‘по углу наклона которой можно определить коэффициент теплопроводности

In Ъ.

где С = 1,7812.

Однако в экспериментальных условиях коэффициент тем­ пературопроводности определяется с большой погрешностью.

2.3

Теоретически линейный источник должен иметь радиус, стре­ мящийся к нулю. На самом деле металлический зонд имеет определенный диаметр с тепловыми свойствами, отличающи­ мися от тепловых свойств исследуемой среды. Таким образом, приращение температуры нагрева будет отличаться от темпе­ ратуры, предсказываемой теорией метода. В связи с этим об­ стоятельством методом цилиндрического зонда постоянной тепловой мощности измеряется лишь коэффициент теплопро­ водности.

Для определения коэффициента теплопроводности насып­ ных грузов применяется цилиндрический зонд (рис. 3). В мед­ ную или латунную трубку 2 с наружным диаметром — Ъмм и внутренним d2— 2,8 мм, длиной 10— 18 см помещается на­ греватель 5 и горячий спай медь-константановой термопары 3. Нагреватель изготавливается из нихромовой и константановой проволоки, сложенной в несколько слоев. Свободное от нагревателя и термопары пространство внутри трубки залито парафином 4. Провода термопары и нагревателя выведены наружу через эбонитовую ручку 1, навинченную на трубку.

Для установки зонда в исследуемом материале просверли­ вается отверстие, равное диаметру зонда. Холодный спай тер­ мопары помещается в этой же среде на расстоянии 12— 15 см от зонда. Температура окружающей среды принимается зон­ дом в течение 2—3 ч. Опыт проводится по следующей схе­ ме. Одновременно включаются нагреватель и секундомер. По гальванометру через определенный промежуток времени производится отсчет делений. По результатам измерений строится график зависимости числа делений гальванометра п

зания гальванометра.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КРУПНОДИСПЕРСНЫХ НАСЫПНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Методы определения тепловых свойств крупнодисперсных материалов в настоящее время отсутствуют. Чтобы опреде­ лить теплофизические характеристики крупнодисперсных ма­ териалов, нужен прибор, размер которого лишь немного дол­ жен превышать размеры зерна. Если такой прибор будет иметь форму цилиндра или пластины, то неизбежны тепловые потери с торцов и боковых сторон, учет которых затрудните­ лен. Поэтому нами выбран прибор кубической формы.

24

Пусть имеется образец кубической формы, на поверхность которого подается постоянный тепловой поток. Так как куб представляет собой пересечение трех пластин, то решение уравнения теплопроводности для него при граничных услови­ ях второго рода находится на основе суперпозиции соответ­ ствующих решений для пластин.

Решение уравнения для неограниченной пластины при гра­ ничных условиях второго рода имеет следующий вид (Лы­ ков, 1967):

На основе суперпозиции решений (68) находим решения: для поверхностей куба —

(69)

для центра куба

(70)

(Оп/Оц) в зависимости от критерия Фурье.

Для определения теплофизических характеристик образца измеряются температуры на поверхности и в центре. По их отношениям (кривая 3), взятым для любого момента времени,

Коэффициент температуропроводности рассчитывается по формуле

ветствующие критерию Fo, по которому найден коэффициент температуропроводности.

25

Тогда из формул

должны быть одинаковыми.

По формуле связи можно определить объемную тепло­

На обе стороны стенок куба клеем БФ-2 прикрепляются на­ греватели из Константиновой проволоки диаметром 0,4 мм, а сверху наклеивается стальная фольга толщиной 0,2 мм. Для измерения перепада температур на стенке применяется батарея медь-константановой термопары, горячие спаи кото­ рой помещаются на внутренней стороне стенок, холодные — на внешней. Перепад температуры измеряется зеркальным' гальванометром М-196 или нуль-гальванометром НГ-55. Если этот перепад постоянно поддерживать равным нулю, то созда­ ются условия для адиабатического нагрева образца. Это до­ стигается регулировкой мощности охранного (внешнего) на­ гревателя RH2 при помощи реостата R2. Основной нагрева­ тель RB\ питается стабилизированным переменным током че­ рез ЛАТР1 и реостат Ri. Мощность нагревателя находится измерением силы тока и сопротивления нагревателя /?нь Тем­ пературы на поверхности и в центре образца измеряются дву­ мя дифференциальными медь-константановыми термопарами диаметром 0,2 мм на гальванометре М-196. Холодные спаи термопар устанавливаются в сосуде Дьюара с тающим льдом или в среде, температура которой остается постоянной и рав­ ной начальной температуре образца в течение всего опыта, что обеспечивает более точное измерение температуры центра и поверхности. Зная температуры центра и поверхности, можно по формулам (71), (73) или (74) и (75) определить все три теплофизические характеристики.

26