ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки.

Для определения теплопроводности используется метод цилиндрического зонда. Данный метод основан на закономерностях изменения температурного поля в массиве грунта вокруг цилиндрического источника тепла постоянной мощности. Принцип действия зонда состоит в том, что он внедряется в грунт и нагревается на несколько градусов. Скорость нагревания зонда при этом характеризует теплопроводность исследуемого материала.

Конструкция прибора показана на рис.1. Гильза (1) высотой 150 и диаметром 70 мм жестко закреплена в основании (2). Внутри гильзы по ее оси находится медная трубка (3) с наружным диаметром 4 мм. В трубке размещен нагреватель (4) из нихромовой проволоки и спай термопары (7). Термопара (6) изготовлена фирмой «sarlin», тип провода Т30-02-3052х0,25cu/cuni. Внутреннее пространство трубки залито эпоксидной смолой (5). Второй спай термопары (8) находится в сосуде Дьюара (9), заполненном смесью воды со льдом. Для определения напряжения в термопаре применяется цифровой вольтметр Ш295 (10). Нагреватель присоединяется к источнику постоянного тока (13), для измерения силы тока и напряжения в нагревателе используются амперметр (12) и вольтметр (14). Сверху гильза закрывается крышкой (15).

Рис.1. Прибор для определения коэффициента теплопроводности.

Преимуществом этого прибора является возможность измерения теплопроводности при различных значениях температуры, плотности и влажности образца. Исследуемый материал загружается в гильзу и выдерживается не менее 24 часов в термостате или в холодильной камере при заданной температуре. В начале опыта одновременно включается нагреватель и секундомер. Опыт длится обычно 9-11 минут, каждые 30-60 секунд производится запись показаний измерительных приборов. Сила тока в нагревателе регулируется таким образом, чтобы температура зонда во время опыта повышалась не более чем на 3-5 ⁰С.

По результатам опыта строится график в полулогарифмических координатах, где по оси абсцисс откладывается значение времени (int)), а по оси ординат - температура (Т). Полученная зависимость апроксимируется прямой линией (рис.2), на которой выбираются две точки с координатами (t_АТ _А;t_БТ _Б ). Значения координат этих точек подставляются в формулу для расчета коэффициента теплопроводности:

гдеq_нагр.- мощность нагревателя. Вт;

Т _А, Т _В - температура для моментов времениt _a,t_Б.

Обработка показаний приборов и расчет коэффициента теплопроводности проводятся на компьютере с помощью программы, созданной средствамиmicrosoftexcel. Для примера приводятся таблица. В таблице присутствуют следующие обозначения: ТО - температура спая термопары, погруженного в сосуд Дьюара,mv- показания милливольтметра на термопаре, Т-температура второго спая термопары.

Таблица. Показания приборов и расчетные величины.