24.5. Определение коэффициента теплопроводности

Важным свойством теплоизоляционного материала является теплопроводность, показателем которой служит коэффициент с одноименным названием, имеющий размерность Вт/(м·К). Для определения коэффициента теплопроводности используются три ранее полученных сухих образца полистирольного пенопласта размером 250250(1005) мм. Сущность метода измерения коэффициента теплопроводности состоит в определении количества теплоты стационарного теплового потока, прошедшего через образец.

Основная аппаратура

Прибор для определения коэффициента теплопроводности (ГОСТ 7076-78) или любой другой, обеспечивающий стационарный тепловой поток и постоянную разность температур.

Проведение испытания

Схема прибора приведена на рис. 11.6. Между плитами и, представляющими собой полости с циркулирующей в них водой, имеющими постоянную температуру, помещают образец теплоизоляционного материала. Перепад температур между плитами поддерживают близким к перепаду в условиях эксплуатации, но не менее 5⁰С. Обычно температура плитына 10⁰С выше температуры плиты, что обеспечивается термостатированием циркулирующей в них воды. Плитасостоит из нагревательной2и теплоизоляционной6плит. Внутри плиты находится нагреватель7, на который подается электрический ток через счетчик расхода энергии4и 12-ти ступенчатый делитель напряжения3. Температура нагревательной плиты при помощи автоматического регулятора5и двух термодатчиков Д₁и Д₂поддерживается одинаковой с температурой теплоизоляционной плиты6, поэтому излучаемый тепловой поток полностью проходит через образец. Прибор имеет также теплозащитный кожух, препятствующий утечке тепла через боковые плоскости образца. Температуру плит определяют по средним значениям температуры воды на входе и выходе из плитыи плиты.

Рис. 11.6. Схема прибора для определения коэффициента теплопроводности:

1– испытуемый образец;2– нагревательная плита;3– делитель напряжения;4– счетчик расхода электроэнергии;5– автоматический регулятор;6– теплоизоляционная плита;7– нагреватель

Среднюю толщину образца измеряют с точностью 0,1 мм при помощи четырех микрометров.

Снимать показания с прибора можно не ранее чем через 2 ч после его включения. Это связано с необходимостью стабилизации теплового потока через образец. Снятие показаний с прибора производят дважды: в начале испытания в момент времени t₁и в конце в момент времениt₂. Средние показания температур и показания счетчика расхода электроэнергии записывают в журнал по установленной форме. Обычно показания с прибора снимают через каждые 30 мин. Если три последовательных измерения дают отклонение не более 5% от средней величины, испытание считают законченным. В учебных целях по указанию преподавателя время между измерениями может быть сокращено.

Коэффициент теплопроводности вычисляют с точностью до 0,001 Вт(м·К) по формуле