Способ определения теплофизических параметров в капиллярно пористых телах

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 10994969 Союз СоветсинкСоцивпнстнчесинкРеспубликМ, Кд. 6 01 М 25/18 Гесумрстюкьа кеактвт СССР Опубликовано 07.02.83, Бюллетень М 5 ев алан кзабрееккй и вткрытийДата опубликования описания 1 О. 02,83 Г:- - ,Уральский научно-исследовательский и пюейнийинщитутстроительных материалов(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХПАРАМЕТРОВ В КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХТЕЛАХ 1Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения и испытания теплофизических параметров, и может быть использовано при исследованиях тепломассопереноса в капиллярно-пористых телах, подлежащих тепловлажност,ной обработке в сочетании с,другими технологическими воздействиями, на-. пример при термообработке бетонных изделий на конвейере с применением виброударного уплотнения, при сочета. нии сушки с вибрацией слоя. сыпучего материала, при пропитке нагретых капиллярно-пористых материалов раз:15 личными, например, полимерными составами, при процессах в массообменных аппаратах .и т.п а также при использовании аналитических решений тепломассообмена.20Известен способ определения и контроля теплофизических характерис" тик и параметров переноса в капиллярнопористых телах, предусматривающий контроль теплофизических характе" ристик путем введения теплового импульса и замера температуры в точке на заданном расстоянии от источника нагрева с помощью двух термопар с различной теплоемкостьюНедостатком данного способа является недостаточная точность измерений при исследованиях, проводимых на влажных капиллярнопористых материа" лах.Ближайшим техническим решением к изобретение является способ определения теплофиэических характеристик в капиллярнопористых телах, заключающийся в создании на поверхности образца теплового импульса с последующим измерением скорости распространения температурной волны и оп. ределением теплопроводности 2Однако использование известного способа для измерения теплофизических параметров переноса в материалах, имеющих бопее высокую и изменяю.щуюся по сечению изделия. влажность, при которой процесс переноса тепла протекает взаимосвязанно с массопереносом (например, в технологических процессах обработки материалов), при водит к значительным погрешностям, обусловленным измерением интегральных, а не локальных значений влажности, а также вследствие возникновения дополнительной составляющей 10 потока тепла, которая, в зависимости от свойств материала, может усиливать или замедлять перенос тепла а, следовательно, и влиять на скорость распространения тепла и температуропро водность. Вследствие этого способ не позволяет оценить степень влияния взаимосвязанного тепломассообмена на теплофизические параметры переноса в капиллярнопористых телах, 20Целью изобретения является повышение точности определения параметров при испытании влагонасыщенных образцов и расширение функциональной возможности способа для определения сте пени влияния на эти параметры взаимосвязанного тепломассообмена и импульсных Физико-механических воздействий в технологических процессах.Цель достигается тем, что согласно ЗО способу определения теплофизических характеристик в капиллярно-пористых телах, заключающемся в создании на поверхности образца теплового импульса с последующим измерением скорости распространения температурной волны и определением теплопроводности, в образце устанавливают массопотенциалометры сопротивления, высушивают его до постоянного веса, затем увлажняют до требуемого уровня, после чего приводят в состояние изопотенциального равновесия, фиксируемого массопотенциалометрами, установленными в образце, и дополнительно производят замерь 1 локальных значений температуры и потенциала массопереноса, подвергая влажный образец воздействию импульса тепла, а затем импульсу физико-механического воздействия, и по получен 50 ным данным определяют теплофизические параметры.Сущность предлагаемого способа заключается в новых условиях подготовки контрольного образца, предусматри 55 вающих дополнительную установку дат-. чиков измерения локальной влажности, предварительное высушивание - увлажнение, приведение в состояние изопотенциального равновесия, соответствующего равномерному распределениювлаги и температуры, а также новыеусловия испытания, а именно приложение теплового импульса сначала квоздушно сухому образцу, а затем кобразцу, увлажненному до требуемогоуровня, с последующим одновременнымили последовательным приложением импульса Физико-механического воздействия, фиксация измерений локальныхзначений температуры и потенциаламассопереноса, определение по нимрасчетным путем теплофизических параметров теплопереноса и взаимосвязанного тепломассопереноса, в томчисле при влиянии на него импульсныхфизико-механических воздействий,сравнительная оценка получаемых результатов. Способ заключается в следующем.Берут контрольный образец, напри мер, в виде полуограниченного цилиндра, устанавливают вдоль его оси датчики температуры и влажности., например термопары и массопотенциалометры сопротивления, высушивают образец до воздушно-сухого состояния, подвергают один из торцов импульсному воздействию тепла путем приведения в контакт с плоским источником тепла, Известным способом расчитывают скорость распространения фронта температурной волны и локальное значение температуропроводности, фиксируя интервал времени, в течение которого температура в контролируемом сечении достигнет максимума. Полученные значения параметров принимают за стандартные, с которыми сравнивают все последующие измерения,Затем образец увлажняют до требуемой влажности, превышающей гигроскопическую, полностью тепло-влагоизолируют и термостатируют при 20- 25 С для приведения в состояние изоапотенциалометров. Вновь подвергают рабочий торец цилиндра импульсному воздействию тепла,а затем, одновременно или последовательно с ним, импульсу физико-механического воздействия, например акустическими, элект ромагнитными, ударными волнами, вакуумированием, увлажнением и т,п. Фиксируют изменение во времени локальных значений температуры и потенциала массопереноса. Расчетным путем определяют скорость распространенияимпульсы тепла, одновременно или последовательно с которым создают, например, импульс вакуума, контролируют изменение локальных значений температуры и потенциала массопереноса. По полученным значениям определяют расчетом температуропроводность при взаимосвязанном тепломассопереносе, в том числе с учетом импульсного вакуумирования. Сравнивая результаты, полученные на воэдушносухом и влажном образце от воздействия импульса тепла,"а также навлажном образце от воздействия импульсом тепла и вакуума, .устанавливают степень влияния взимосвязанного тепломассопереноса и импульсного физико- механического воздействия вакуумированием на теплофизицеские параметры. Так, например, установлено, цто скорость переноса тепла, характеризуемая скоростью распространения фронта максимума температурной волны, при взаимосвязанном тепломассопереносе в гипсовом цилиндре, имеющем влажность 10- 123, в 1,5 раза, а при дополнительном воздействии вакуума в 5-,7 раз выше, цем в воздушно-сухом цилиндре,Преимуществом предлагаемого способа является повышение точности при влажность от гигроскопической до мак"симального насыщения, и расширениевозможнЬстей способа для определениятеплофизицеских параметров при взаимосвязанном тепломассопереносе ивнешних импульсных Физико-механических воздействиях на капиллярнопористые тела в технологических процессах,Определяя степень влияния этих воздействий на теплофизицеские параметры, можно изыскать способы дополнительной интенсификации теплопереноса.Способ обеспечивает также дополнительную возможность определения скоростипереноса влаги и влагопроводности. Для этого используются показания массопотенциалометров сопротйвления,которые подвергаются расчетной обра-ботке, аналогичной обработке показаний термопар. Способ определения теплофизических параметров в капиллярно-пористых телах, заключающийся в создании 5 9949 б 9 бтемпературной волны и температуропроводность при взаимосвязанном тепломассопереносе. Степень влияния взаимосвязанного тепломассопереноса-иимпульсных физико-механических воздействий на теплофизицеские параметры определяют, сравнивая полученныерезультаты с параметрами воздушносухого образца,П р и м е р. Из исследуемого материала готовят контрольный образец вформе цилиндра с размерами: диаметр30 мм, высота 150 мм, В процессе изготовления вдоль оси цилиндра устанавливают термопары и массопотен- в . 5циалометры сопротивления, Первые,датчики устанавливают на глубине5 мм от рабочего торца цилиндра, по- .следующие - через каждый 30 мм, Образец помещают в сушильный шкаф и 20выСушивают до постоянного веса. За- .тем приводят рабочий торец в кратковременный контакт (не более 15 с)с плоским источником тепла, имеющимтемпературу 300 ОС, теплоизолируют 25и в течение 2 ч фиксируют изменениелокальных значений температуры и потенциала массопереноса по длине ци-.линдра. По времени 7,достижениямаксимальной температуры й,в конт-ЗоМахролируемом сечении х определяют расчетом скорость распространения фрон"испытании образцов, имеющих любую: та температурной волны ч =(дхща/дСякри температуропровоность по формулеа =352 "махгде а - температуропроводность;х - расстояние контролируемого сечения от рабочеготорца; 407,- время достижения максимуматемпературы в. контролируемом сечении.Затем помещают образец в воду, например, на 5 мин. Полностью теплои влагоизолируют его поверхности и.помещают в термостат с температурой20 С, Выдерживают в термостате донаступления изопотенциального равновесия, соответствующего равномер-ному распределению влаги в цилиндреи фиксируемого по постоянству значений потенциала массопереноса вовсех его сечениях. Вновь подвергаютрабочий торец цилиндра нагреву 15. с, формула изобретенияа затем 2 ч контролируют изменениетемпературы и потенциала массопереноса вдоль оси цилиндра. После этого.вновь прикладывают к рабочего торцуЗаказ 630/28 Тираж 871 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРяо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 7 994969 8 на поверхности образца теплового им и дополнительно производят замеры пульса с последующим измерением ско- локальных значений температуры и по- рости распространения температурной тенциала массопереноса, подвергая волны и определением теплопроводнос- влажный образец воздействию импульса ти, о т л и ч а ю щ и й с я тем,тепла, а затем импульсу физико-мехачто, с целью повышения точности оп- нического воздействия, и по полученределения параметров, в образце ус- ным данным определяют теплофизические танавливают массопотенциалометры со- параметры.противления, высушивают его до по- Источники информации, стоянного веса, затем увлажняют до 1 о принятые во внимание при экспертизе требуемого уровня, после чего приво. Авторское свидетельство СССР дяде в состояние изопотенциального У 761892, кл, О 01 й 25/56, 1978, равновесия, фиксируемого массопотен. Авторское свидетельство СССР циалсметрами,установленными в образце, и" 800846, кл. 6 01 И 25/18,1979 прототип