Научно-методологические основы экспериментального определения теплофизических характеристик строительных материалов по температурным измерениям

• Автор: Фокин, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 378 с. : ил.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Характеристика тепловых режимов и методов определения

'ф теплофизических свойств материалов

1.2. Обзор предшествующих исследований и методов экспериментального определения температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности материалов

1.2.1. Метод регулярного теплового режима

1.2.2. Метод квазистационарного теплового режима

1.2.3. Метод монотонного теплового режима

1.2.4. Методы теплового импульса или мгновенного источника

1.2.5. Комплексные методы

ф 1.2.6. Стационарные методы
1.2.7. Методы теплометрии
1.2.8. Другие методы экспериментального определения
ТФХ материалов
1.2.9. Анализ исследований экспериментального
определения ТФХ материалов
1.3. Выводы. Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
КОЭФФИЦИЕНТА ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ £ МАТЕРИАЛОВ ПО ТЕМПЕРАТУРНЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ
НА ПОВЕРХНОСТИ ПРИЗМЫ КВАДРАТНОГО СЕЧЕНИЯ

2.1. Математическое исследование процесса симметричного
нагревания призмы квадратного сечения
2.2. Критерии подобия, характерные для явления распространения тепла в призме квадратного сечения
2.3. Вывод закономерностей упорядоченного теплового режима
в призме квадратного сечения
2.4. Соответствие закономерностей упорядоченного теплового режима в призме квадратного сечения граничным условиям, выраженным конвективным, лучистым и суммарным тепловыми потоками
2.5. Оценка наступления упорядоченной части теплового периода
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ ПО ТЕМПЕРАТУРНЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ НА ПОВЕРХНОСТИ
ПРИЗМЫ КВАДРАТНОГО СЕЧЕНИЯ
3.1. Схема экспериментальной установки
3.2. Методика проведения эксперимента и определения коэффициента температуропроводности материалов
3.3. Экспериментальное определение коэффициента температуропроводности оргстекла, фторопласта, бетона, фторопласта и оргстекла при низких температурах
и в условиях вакуума
3.4. Экспериментальное определение коэффициента температуропроводности материалов контактным методом неразрушающего контроля
3.5. Экспериментальное определение коэффициента температуропроводности ионных поликристаллов

3.6. Экспериментальное определение коэффициента температуропроводности строительных материалов и металлов
на образцах с толстостенными экранами
3.7. Выводы
ГЛАВА 4. НАУЧНО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
КОМПЛЕКСНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Теоретические основы определения объемной теплоемкости
и теплопроводности материалов
4.2. Математический и графо-аналитический методы определения плотности теплового потока
на поверхности материалов и изделий
4.3. Методика проведения эксперимента комплексного определения теплофизических характеристик материалов
. 4.4. Экспериментальное определение объемной теплоемкости,
коэффициентов температуропроводности и теплопроводности бетона, фторопласта, красного и силикатного кирпича
4.5. Функциональная схема тепломеров для измерения
плотности тепловых потоков
4.6. Методика определения теплофизических характеристик ограждающих конструкций и сооружений
с использованием тепломера
4.7. Выводы
ГЛАВА 5. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И
ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ ПО ТЕМПЕРАТУРНЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ
5.1. Классификация погрешностей средств измерений
5.2. Погрешности измерения температур на поверхности тела

образцов-дисков [74]. Информация о характерном времени изменения температуры стороны, противолежащей нагреваемой, дает возможность определять температуропроводность образца. В целом это один из самых удобных и популярных методов исследования, но требуется дорогая и сложная аппаратура (импульсный оптический квантовый генератор, осциллограф, калориметр, газовый лазер и др.).
Другая группа методов импульсного нагрева имеет дело с плоскими или цилиндрическими нагревателями, внедряемыми в тело образца [97, 184]. При хорошем тепловом контакте зонда с исследуемой средой этот способ позволяет достаточно точно определить количество теплоты, вводимой в материал, а температуропроводность при этом определяется по выражению

Для нахождения числа Фурье необходимо использовать таблицы корней функций erf (х) и ierfc (х).
Метод двух временных интервалов получил достаточно широкое распространение как один из существующих скоростных методов для определения коэффициента температуропроводности веществ [40]. Схема экспериментальной установки, характер изменения измеряемой температуры во времени показаны на рис. 1.2.5.
В начальный момент времени, принимаемый за начало отсчета, свободная поверхность образца мгновенно нагревается до температуры /н, которая поддерживается постоянной на протяжении всего процесса. При этих условиях требуется найти зависимость температуры t от времени т в точке 0 в предположении, что начальная температура (при х = оо) поддерживается равной нулю. Далее решаются совместно дифференциальные уравнения теплопроводности для образца и теплоприемника с учетом контактных условий в месте соприкосновения плоскостей (при х- R).