Динамические методы измерения теплофизических характеристик веществ и материалов при низких температурах

• Автор: Самолетов, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 344 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень условных обозначений

Введение
Г лава 1. Динамический метод измерения теплофизических характеристик пищевых продуктов в диапазоне температур 240-300 К

1.1. Введение

1.2. Теоретическое обоснование метода

1.3. Анализ температурных полей в измерительной ячейке

1.3.1. Температурное поле ампулы

1.3.2. Температурное поле образца

1.3.3. Температурное поле теплоизоляционной прослойки
1.4. Конструкция прибора
1.5. Выводы по главе
Глава 2. Динамические методы измерения теплоемкости в диапазоне
температур 6-400 К
2.1. Введение
2.2. Теоретическое обоснование метода измерения теплоемкости
в режиме свободного нагрева или охлаждения
2.3. Конструкция прибора для измерения теплоемкости в диапазоне температур от 120 до 400 К в режиме свободного нагрева или охлаждения
2.4. Теоретическое обоснование метода измерения теплоемкости
в управляемом режиме нагрева-охлаждения
2.5 Установка для измерения теплоемкости в области температур 6-350 К в управляемом режиме нагрева-охлаждения
2.6. Выводы по главе
Глава 3. Динамические методы измерения теплопроводности теплоизоляционных материалов в диапазоне температур от 80 до 400 К
3.1. Введение

3.2. Теоретическое обоснование метода измерения теплопроводности в режиме управляемого нагрева-охлаждения
3.3. Прибор для измерения теплопроводности в режиме управляемого нагрева-охлаждения в области температур 80-380 К
3.4. Методика определения тепловых контактных сопротивлений и неидентичности термопар
3.5. Методика определения скорости изменения температуры
3.6. Теоретическое обоснование метода измерения теплопроводности динамическим методом нагретой нити
3.7. Прибор для измерения теплопроводности динамическим методом нагретой нити в диапазоне температур 80-400 К
3.8. Выводы по главе
Глава 4. Динамические методы измерения теплофизических характеристик электропроводных материалов
4.1. Введение
4.2. Теоретическое обоснование методов. Расчетные формулы
для теплофизических характеристик
4.2.1. Температурное поле ограниченного стержня с внутренним источником и линейным изменением во времени температуры концов
4.2.2. Температурное поле стержня в квазистационарной стадии при наличии теплообмена на боковой поверхности
4.2.2.1. Граничные условия III рода
4.2.2.2. Граничные условия IV рода
4.2.3. Расчетные соотношения для теплопроводности с учетом температурной зависимости теплофизических свойств и теплообмена на боковой поверхности
4.3. Экспериментальные автоматизированные установки
4.3.1. Установка для области температур 80-400 К
4.3.2. Измерительно-вычислительный комплекс

4.3.3. Особенности измерений на переменном токе
4.4. Анализ погрешностей измерений
4.5. Выводы по главе
Глава 5. Нестационарные методы измерения теплопроводности при
комнатной температуре
5.1. Введение
5.2. Теоретическое обоснование метода измерения теплопроводности при комнатной температуре
5.3. Прибор для измерения теплопроводности эффективных теплоизоляторов при комнатной температуре
5.4. Прибор для измерения теплопроводности твердых материалов, имеющих форму стержней, при комнатной температуре
5.5. Выводы по главе
Заключение и выводы
Литература
Приложение А. Решение уравнения теплопроводности для различных тел
Приложение Б. Теплопроводность и электрическое сопротивление
высокотемпературных сверхпроводников
Приложение В. Результаты исследований группы сталей

ны при следующих условиях: Ві^ = В і ^; £ = 2Я; радиусе цилиндра
і? = 10 мм; тепловом сопротивлении теплоизоляционной оболочки риз =0,01 м2к/вт (кт - 2 мм, Хт = 0,2 Вт/(м • К)). На всех графиках приведены по три кривые для различных значений критерия Био: ОД, 0,01 и 0,001, что охватывает диапазон теплопроводностей материала цилиндра от 10 до 400 Вт/(м-К).
Из графиков рис. 1.7 видно, что неравномерность температурного поля в таком образце зависит от Ві. При Ві = 0,001 неравномерность температурного поля не превышает 0,0005 от величины первоначальной разности температур (7б -7о), при Ві — 0,01 - не превышает 0,005, а при Ві = 0,1 - не превышает 0,04. Если (Гд - 7о)= 50 К, то неравномерность не превысит 0,025 К при Ві = 0,001, 0,25 К при Ві = 0,01, и 2 К при Ві = 0,1. Вывод - если использовать цилиндр в качестве ампулы для исследуемого вещества, то следует обеспечивать Ві не более 0,01.
Из рис. 1.6 видно, что при Ві — 0,01 и Еоа =200 цилиндр практически
приобретает температуру блока калориметра, т. е. опыт заканчивается. При
~6 2 /
температуропроводности а = 30-10 м /с, диаметре цилиндра 2і? — 20 мм
время опыта составляет т « 660 с, а средняя скорость изменения температуры приблизительно Ъ ~ 0,075 К/с.
Среднеобъемная температура цилиндра Я2л і
Т^) = -Л— Г Гга(г,2,т)гс1гё0(к = 7Ь+(Гб-7Ь)^), (1.32)
пЯг2£
0 0-Є

2 г,:?

9^)=і - ££
и» д (ві?<+и«)М+ві>+д)
Ґ о Л
2 2 Я

(1.33)