3. Вывод формулы для измерительной ячейки

Тепловая схема ячейки, используемой в измерителе ИТ- -400 показана на рис.2.

Рис.2. Тепловая схема измерительной ячейки:

1-основание; 2-пластина; 3-пластина контактная; 4-образец испытуемый; 5-стержень.

Образец испытуемый 4, пластина контактная и стержень 5 монотонно разогреваются тепловым потоком ,поступающим от основания 1. Бобковые поверхности стержня 5, образца 4 пластины 2,3 адиабатически изолированы. Стержень 5 и пластина контактная 3 изготовлены из меди, обладающей высокой теплопроводностью, поэтому перепады температур в них незначительны.

Тепловой поток, проходящий через среднее сечение пластины 2, частично поглощается ею и далее идет на разогрев пластины 3, образца 4 и стержня 5. Размеры системы выбраны таким образом, чтобы потоки, аккумулироваемые образцом и пластинкой были, по крайней мере, в 5÷10 раз меньше поглощаемых стержнем. В этом случае температурное поле образца и пластины 2 оказывается близким к линейному, стационарному, все детали системы работают с близкими скоростями, а для тепловых потоков и и для любого уровня температуры справедливы формулы

Из формул (16) и (17) выражение для может быть представлено в виде:

Так как полная теплоемкость стержня , используемого в измерителе много больше суммы полных теплоемкостей пластин 2 и 3, т.е.

и выражение для поступающего в образец теплового потока принимает вид

где

Подставляя выражение (20) в формулу (15) получим окончательное выражение для определения теплового сопротивления образца

где

Вычисленные значения теплового сопротивления и теплопроводности образца следует относить к средней температуре образца, которая определяется по формуле

где – средняя температура образца ⁰С;

- температура, при которой проводились измерения теплопроводности ⁰С;

– чувствительность термопары хромель-алюмель, К/мВ;

– перепад температуры на образце, мВ.

Параметры и не зависят от свойств испытуемого образца и являются "постоянными" измерителя.

Определение и проводится в градуированных экспериментах с образцовой мерой из кварцевого стекла и образцом из меди. Для определения теплопроводности испытуемого образца в эксперименте необходимо на различных уровнях температуры измерять перепады температуры на тепломере и образца в микровольтах, МкВ, и .

4. Конструкция измерителя

Измеритель состоит из блока питания и регулирования, измерительного блока и прибора для измерения малых напряжений постоянного тока (типа Ф156 или Ф195).

5. Описание принципиальной схемы измерителя.

Рис. 4. Принципиальная схема установки.

При нажатии кнопки В1 “СЕТЬ” напряжение 220 В подается на лабораторный автотрансформатор ТР и загорается лампа Л. Польтметром ИП1 фиксируется напряжение, установленное на ТР1. При нажатии кнопки В2

Рис. 3. Измерительная ячейка:

1 - пластина, 2 - пластина контактная, 3 - термопара, 4 - колпак охранный, 5 - коробка из фольги, 6 - прижим, 7 - пружина, 8 - патрубок, 9- корпус, 10 - оболочка теплозащитная, 11 - стержень, 12 - образец испытуемый, 13 - основание, 14 - блок нагревательный, 15 - патрубок.