л 0

где

I - сила тока нагрева зонда, А;

R - сопротивление нагревателя зонда, Ом/м;

E - чувствительность термопары зонда, мкВ/К;

Дельта Е - прирост ЭДС термопары зонда, мкВ.

Величину Дельта Е рассчитывают как разность между средними арифметическими значениями ЭДС, измеренными в промежутках времени 8-12 и 4-6 мин.

5.2. С применением средств вычислительной техники определяют уточненное значение теплопроводности лямбда материала в ваттах на метр-кельвин по формулам (3)-(5) для зонда диаметром 1 мм и по формулам (3), (4) - для зондов диаметрами 3 и 5 мм:

2

лямбда = a /лямбда + a + a лямбда + a лямбда ; (3)

1 л 2 3 л 4 л

2 2

a = b /C + b /C + b + b C + b C ; (4)

i 1 2 3 4 5

2 3

b = d + d T + d T + d T , (5)

j 1 2 3 4

где

i = 1, 2, 3, 4; j = 1, 2, ..., 5;

T - температура, при которой определялась теплопроводность, К;

С - ро(с + 42W) - объемная теплоемкость материала, Дж/(м3 х К);

с - удельная теплоемкость материала сухом состоянии, Дж/(кг х К);

ро - плотность материала в сухом состоянии, кг/м3;

W - влажность материала, % по массе.

При проведении расчетов значение объемной теплоемкости С уменьшают в 10(3) раз для зонда диаметром 1 мм и в 10(5) раз - для зондов диаметрами 3 и 5 мм.

5.3. Значения коэффициентов d_1-d_4, используемые для расчета коэффициента b при определении теплопроводности зондом диаметром 1 мм, и значения коэффициентов b_1-b_5, используемые для расчета коэффициента а при определении теплопроводности зондами диаметрами 3 и 5 мм, приведены в приложении Г.

Программа расчета теплопроводности на языке Бейсик приведена в приложении Д.

5.4. Значение удельной теплоемкости материала допускается задавать с погрешностью до 30%.

5.5. За результат испытания принимают среднее арифметическое значение результатов четырех параллельных измерений. Полученное значение теплопроводности округляют до второй значащей цифры.

5.6. Данные об образцах материала и результаты определения теплопроводности заносят в журнал регистрации измерений по формуле, приведенной в приложении В.

5.7. Погрешность метода определения теплопроводности при доверительной вероятности 0,9 составляет 7%.

Устройство цилиндрического зонда и электрическая схема соединения приборов

Устройство зонда и электрическая схема соединения приборов при определении теплопроводности представлены на рисунке 1.

Зонд состоит из корпуса (металлической трубки), рукоятки, электронагревателя в виде сложенного пополам эмалированного провода из сплава сопротивления и проволочной термопары.

Корпус зонда диаметром 1 мм изготавливают из никелевой трубки 1 х 0,15 мм. Нагреватель и термопару изготавливают из эмалированной проволоки диаметром 0,2 мм. Толщина эмалевого покрытия должна быть в пределах 10-20 мкм.

Корпус зондов диаметрами 3 и 5 мм изготавливают из трубок 3 х 0,2 и 5 х 1 мм из нержавеющей стали, нагреватели и термопары - из эмалированных медных и константановых проволок диаметром 0,35 мм.

Электронагреватель размещен в корпусе по всей его длине, в зоне рукоятки к нему присоединены медные выводные провода того же диаметра, что и нагреватель. Термопара введена в корпус до середины для зондов диаметрами 1 и 3 мм и не доходя 75 мм до его конца - для зонда диаметром 5 мм. Свободное внутри корпуса пространство для зондов диаметрами 3 и 5 мм должно быть заполнено сплавом Вуда или Розе. Если рукоятка зонда выполнена из металла, между корпусом зонда и рукояткой должен быть размещен слой неметаллического материала толщиной не менее 2 мм.

Для удобства измерений зонды А и Б должны быть объединены в пару с дифференциально соединенной термопарой и иметь общий вывод электронагревателей. Два вывода термопар (ТА и ТО) и три вывода нагревателей (НА, НБ и НО - общий) присоединяют к электроразъему Ш1. Длина выводных проводов от рукоятки зонда до разъема должна быть 1-2 м. Выводные провода следует размещать в металлической оплетке с выводом ее на клемму "Земля". Для образования дифференциальной термопары одноименные электроды обеих термопар зонда необходимо соединить у электроразъема Ш1.

Выход стабилизатора напряжения (постоянного или переменного тока) СН с последовательно подсоединенным амперметром А подключен посредством разъема Ш2 к одному из нагревателей пары зондов. Выбор зонда (А или Б) осуществляют при помощи переключателя В3, который одновременно меняет полярность подключения термопары к микровольтметру МКВ в случае работы зонда Б. Резистор R1 является эквивалентным нагревателю зонда сопротивлением; на него замкнут стабилизатор напряжения СН на время прогрева приборов и между измерениями. Переключением В1 осуществляют подачу тока на нагреватель зонда.

Вход микровольтметра постоянного тока МКВ подключен посредством переключателей В2, В3 и контактов разъема Ш1 к термопаре зонда. При помощи переключателя В2 микровольтметр переводят в режим настройки нуля.

1440 × 1140 пикс.     Открыть в новом окне

Основные требования к поверке цилиндрического зонда

При поверке зонда определяют величину относительной погрешности измерения теплопроводности, вычисленную экспериментально по стандартным образцам теплопроводности (СО), аттестованным в установленном порядке. Общие требования к СО - по ГОСТ 8.315-91 ГСИ. Стандартные образцы. Основные положения, порядок разработки, аттестации, утверждения, регистрации и применения.

Поверку зонда необходимо проводить при участии Государственных метрологических служб. Межпроверочный интервал должен быть не более 3 лет.

Поверка зонда во всем диапазоне измерений должна осуществляться не менее чем по трем СО с различными значениями теплопроводности, изготовленным, например, из пенополистирола, полиметилметакрилата, кварцевого стекла. Поверка зонда по СО одного значения теплопроводности лямбда_CO дает право аттестации зонда в диапазоне теплопроводности лямбда_1 = 0,33 лямбда _CO - 3 лямбда _CO.