2. Опис експериментальної установки

Установка для визначення коефіцієнта теплопровідності твердих тіл заснована на стаціонарному методі плоского шару з відносною змі­ною теплового потоку.

Конструктивну схему вимірювального блока установки зображено на рис. І. Зразок досліджуваного матеріалу 3 розміщують у вимірюваль­ному просторі між двома еластичними пластинами 4 із вмурованими в них хром-алюмінієвими термопарами 5. Тепловий потік, що проходить крізь зразок, створюється з допомогою нагрівача 6, який складається з масивного мідного блока, усередині якого вмонтовано нагрівальний елемент. Щоб захистити верхню частину установки від теплового впливу, використо­вують водоохолоджувальний кран 7. Частина створеного нагрівачем теп­лового потоку послідовно проходить верхню еластичну пластину, зразок, нижню еластичну пластину й вимірюється датчиком теплового потоку 2, який є багатоспайною диференціальною термопарою /гіпертермопарою/. Принципова схема датчика теплового потоку показана на рис. 2.

Коли тепловий потік проходить через датчик, на поверхнях остан­нього утворюється різниця температур, що фіксується диференціальною термопарою. Використання багатоспайної диференціальної термопари доз­воляє не тільки посилити сигнал пропорційно кількості пар спаїв, а й усереднити його по поверхні датчика. Через це сигнал гіпертермопари пропорційний середній густині теплового потоку. Коефіцієнт пропорційності q=Ke звичайно визначають під час торуван­ня датчика /експериментально/.

Від датчика тепловий потік відводиться у холодильник І /див. рис. І/, виконаний у вигляді порожнистого циліндричного диска, все­редині якого тече вода заданої температури. Для заміни та досліджен­ня зразків різної товщини верхня частина вимірювального простору мо­же переміщатися. Механізм вертикального переміщення складається з кришки, що обертається, 9 і повзуна 8. Відстань між еластичними про­кладками реєструється вимірювачем товщини 10.

Середня температура зразка залежить від електричної потужності нагрівача й температури води в холодильнику. Вимірювальна схема зобра­жена на рис. 3.

Живлення нагрівача здійснюється з допомогою вимикача І від пере­мінного току через лабораторний трансформатор 3 /загоряється сигналь­на лампа 2/. Потужність нагрівача контролюється ватметром 5. Покази термопар і датчика теплового потоку вимірюють цифровим мілівольтметром 4,

який підключений до датчиків через багатоходовий перемикач типу ПМ'Г9.На схемі також показані: 6 - прилад ІТ-4; 7 - досліджува­ний зразок; 6 - посуд Дьюара; 10 - рідинний термостат ТС, що служить для підтримування в холодильнику необхідного і постійного значення температур.

Рис. 2

І

Рис. З

Схема вмикання термопар /рис. 4, де Т1,Т2 - гарячі спаї ви­мірювальних термопар; ДТП - датчик теплового потоку; Х.С - холодні спаї термопар/ дозволяє вимірювати температуру кожної еластичної плас­тини /абсолютна схема включення термопар/ і різницю їх температур /диференціальна схема/.

Рис. 4