Действующий
Для графической обработки результатов испытаний в координатах х и n строят фрагменты экспериментального массива (рисунок И.1) и находят точку пересечения экспериментальной кривой с характеристической прямой р. Длину полученного на прямой р отрезка от оси абсцисс до точки пересечения с экспериментальной кривой откладывают по оси абсцисс рисунка И.2, восстанавливают перпендикуляр до пересечения с кривой лямбда = f(р) и на оси ординат находят значение.
Две характеристические линии р и лямбда = f(р) (рисунки И.1 и И.2) получают экспериментальным путем на группе материалов (не менее пяти) с известными значениями теплопроводности.
В координатах x и n строят для каждого материала соответствующий экспериментальный массив x = f_i(n), находят границы области стабильности согласно рисунка Д.1 и проводят в этой области секущую характеристическую прямую р.
Затем в координатах лямбда и р строят характеристическую линию лямбда = f(р) (рисунок И.2), откладывая по оси абсцисс длины отрезков (рисунок И.1) от точки пересечения О секущей р с осью абсцисс до точки пересечения р с кривой х = f_i(n) для каждого материала, а по оси А - соответствующее известное значение теплопроводности этого материала.
Таблицы Е.1 и Е.2 результатов первичной обработки экспериментальных данных содержат величины x корень n с целью иллюстрации методики градуировки измерительного комплекса, когда в полученных массивах выделяют области, где выполняется условие х корень n = const. Из таблиц следует, что условие x корень n = const выполняется на участке массива n = 3, 4, 5 для пенобетона и на участке n = 3, 4, 5, 6, 7 для пенонолистирола
Чтобы воспользоваться формулами (Д.1) и (Д.2), находят тепловые активности материалов образцов по формуле (Д.3), при этом для пенобетона с_р = 840 х 400 Дж/(м3 х К), b_1 = 183 Дж/(м2 x с(1/2) x К); для пенополистирола c_р = 840 x 150 Дж/(м3 x К), b_2 = 198 Дж/(м2 x с(1/2) x К)
По формуле (Д.4) для пенополистирола вычисляют С_R/a_э по всему массиву, учитывая, что на интервале 18 < n < 36 эта величина сохраняет стабильные значения:
┌──────────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┐
│ n │ 16 │ 18 │ 20 │ 22 │ 24 │ 26 │ 28 │ 30 │ 32 │ 34 │ 36 │
├──────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│ -C_R/а_э │ 45,9 │ 47,8 │ 48,1 │ 47,8 │ 46,0 │ 48,4 │ 48,3 │ 47,9 │ 48,0 │ 48,1 │ 48,2 │
└──────────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┘
┌──────────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┐
Приняв (C_R/a_э)среднее = -48, можно рассчитать С_R по формуле (Д.5), пользуясь экспериментальным массивом, полученным на образце пенобетона, при этом его температуропроводность составляет а = 0,1/(840 x 400) м2/с.
┌──────────────────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┐
│ n │ 12 │ 14 │ 16 │ 18 │ 20 │ 22 │ 24 │ 26 │ 28 │ 30 │
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
├──────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│ -C_R х 10(5) │ 1,01 │ 1,17 │ 1,16 │ 1,15 │ 1,16 │ 1,14 │ 1,15 │ 1,15 │ 1,14 │ 1,16 │
└──────────────────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┘
┌──────────────────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┐
Рассчитываемые градуировочные коэффициенты сохраняют стабильные значения на участках 18 < n < 36 для пенополистирола и 14 < n < 30 - для пенобетона. За пределами указанных границ отклонение значений градуировочных коэффициентов от среднего значения превышает статистически допустимые отклонения, что может сказаться на результатах расчета теплопроводности, поэтому при вычислении лямбда при выборе точек экспериментального массива рекомендуется придерживаться области стабильности, приведенной на рисунке Д.1, однако и за пределами указанных границ могут быть получены удовлетворительные результаты.
Полученные таким образом градуировочные коэффициенты можно откорректировать, проведя серию испытаний нескольких теплоизоляционных материалов различной плотности с известными теплофизическими характеристиками, а также выявить область стабильных значений лямбда, представив ее в виде графической зависимости верхней и нижней границы области экспериментального массива, полученного для каждого из материалов, от его плотности (рисунок Д.1).
Пример проведения эксперимента при определении теплопроводности образцов пенобетона плотностью 400 кг/м3 и пенополистирола плотностью 150 кг/м3
Для обеспечения теплового контакта между поверхностями образца и первичного преобразователя измерительного комплекса к поверхности образца прикладывают ребро металлической линейки и в случае, если зазор между поверхностью образца и ребром линейки не превышает 0,2 мм, на его поверхность устанавливают первичный преобразователь, включают вторичное измерительное устройство и контролируют показания прибора до появления на табло установившихся значений, затем включают цифропечатающее устройство, регистрируя сигнал, характеризующий тепловое состояние образца до подачи импульса, подают тепловой импульс, продолжая регистрацию температуры на поверхности исследуемого образца. Согласно рисунку Д.1 для материала плотностью 400 кг/м3 рабочая область экспериментального массива ограничена порядковыми номерами n_min = 14 и n_max = 30, поэтому после 30 замеров с момента подачи импульса регистрацию сигнала можно прекратить. Для материала плотностью 150 кг/м3 n_min = 18 и n_max = 36, при этом достаточно провести 36 циклов печати. Если порядковый номер не удалось точно зафиксировать, то после появления на табло вторичного измерительного устройства близких по значению показаний регистрацию прекращают. Максимальное число точек регистрации не превышает 40 при интервале регистрации, равном 4 с.