7.4 Измерение коэффициента теплопроводности на базе компьютерной модели обратной задачи нестационарной теплопроводности

Для решения задачи используется ранее используемая система уравнений.

Измерительная схема выглядит следующим образом:

1 – сосуд, 2 – горячий спай, 3 – холодный спай, 4 – сосуд Дьюара, 5 – вода с тающим льдом, 6 – пишущий потенциометр

Рисунок 100

Методика измерения теплопроводности заключается в следующем.

На горячем спае термопары образуется образец сферической формы путем обмакивания спая в расплав и выдержания на воздухе, этого достаточно для затвердевания жидкого слоя.

Диаметр образца измеряется посредством микрометра. После термостатирования образца в газовой фазе производят быстрое окунание в среду теплоагента, производят фиксирование температуры-функции времени на самописце. По полученной кривой определяется пара адекватных значений температура-время. После этого производится расчет температуры как функции времени по использованной ранее системе уравнений.

Примечание

Система должна быть откорректирована с учетом формы образца. На каждом шаге по времени расчета производятся сравнения расчетных значений Т и  с соответствующими из выбранной пары экспериментальных значений. При совпадении значений одной из расчетных величин с соответствующей экспериментальной кривой осуществляется процедура оценки характера несовпадения другой величины, и производится итерация по уточнению первоначально принятого коэффициента теплопроводности. В целом процедура продолжается до тех пор, пока оба расчетных значения совпадут с соответствующими экспериментальными. Первоначальное значение коэффициента теплопроводности принимается как среднее из двух значений, определяются вероятные границы диапазона, в котором может находиться коэффициент теплопроводности.

-нижняя граница, -верхняя граница.

- время расчетное.

1) совпадает с с приемлемой точностью: ,

2) Проверяем несовпадение величины , если , где - температура спая термопары

,

Если , то ₂= , .

3) Если , проверяем совпадение ,

3. Составление системы для измерения pH. Вспомогательный электрод. Расчет pH.

Вспомогательный электрод

Поскольку абсолютную величину электродного потенциала практически измерить нельзя, измеряют его относительное значение, для чего составляется гальванический элемент из измерительного электрода (водородного или стеклянного), анализируемой среды и вспомогательного электрода.

В качестве вспомогательного электрода обычно применяют каломельный или хлорсеребрянный.

Каломельный электрод представляет собой сосуд, на дне которого находится слой чистой металлической ртути, покрытый слоем малорастворимой каломелевой пасты ( ). Остальная часть сосуда заполнена раствором хлористого калия. Для контакта с ртутью в дно сосуда впаяна платиновая проволока. Равновесный потенциал этого электрода зависит только от активности ионов хлора в растворителе, которая определяется главным образом концентрацией соли .

1 – полупроницаемые пробки; 2 – корпус; 3 – раствор хлористого калия; 4 – слой каломели; 5 – слой ртути; 6 – платиновая проволока (выходной контакт); 7 – пробка Рисунок 196 – Каломельный электрод	1 – пластмассовый корпус; 2 – серебряный контакт; 3 – прокладка; 4 – шайба; 5 – втулка; 6 – пробка; 7 – колпачок Рисунок 197 – Промышленный хлорсеребряный электрод

Хлорсеребряный электрод изготовляется из серебряного стержня, на поверхности которого осаждают слой малорастворимой соли . При погружении электрода в раствор, содержащий ионы , электрод приобретает потенциал, величина которого является функцией активности ионов хлора.

Промышленный хлорсеребряный электрод имеет пластмассовый корпус 1, в котором находится серебряный контакт 2. Полость вокруг контакта заполнена кристаллическим хлористым серебром. В качестве препятствия для диффузии хлористого серебра из электрода в раствор применена пористая перегородка в виде прокладки из фильтровальной бумаги 3, зажатой между двумя капроновыми шайбами 4. Хлорсеребряный электрод ввертывается в дно сосуда для раствора калия. Чтобы электрод не высыхал и в него не попадал воздух, в отверстие втулки 5, прижимающей шайбы залит раствор хлористого калия и вставлена резиновая пробка 6. На электрод навернут колпачок 7, в который также залит раствор хлористого калия.