Metody pomiarów przewodności cieplnej - omówienie

Metody pomiarów przewodności cieplnej.
Istnieją dwie grupy metod pomiaru przewodności cieplnej materiałów:
a) metody stacjonarne lub metody ustalonego strumienia cieplnego
b) metody niestacjonarne lub metody nieustalonego strumienia cieplnego.
W metodach stacjonarnych strumień ciepła przepływający przez próbkę powinien być stały, co do wartości, a temperatura powierzchni ustalona. Współczynnik przewodzenia ciepła określa się mierząc gęstość strumienia cieplnego i różnicę temperatur po obu stronach próbki. Dużą niedogodnością tych metod jest długi czas potrzebny na przeprowadzenie pomiaru, który wynosi od kilku do kilkudziesięciu godzin. W związku z tym wynikają poważne trudności przy badaniach materiałów wilgotnych, w których podczas pomiaru może nastąpić odparowanie wilgoci.
W metodach niestacjonarnych wykonuje się pomiary temperatur i czasu przy zmiennym strumieniu cieplnym. Zaletą jest krótki czas prowadzenia pomiaru. Niekiedy jest jednak konieczne wykonanie dodatkowych badań ciepła właściwego i gęstości badanego materiału.
Metody stacjonarne.
W zależności od kształtu próbek (płaskie, cylindryczne, kuliste) korzysta się przy określaniu λ z różnych wzorów będących konsekwencją rozwiązania jednowymiarowych równań przewodzenia ciepła, zapisanych w odpowiednim układzie współrzędnych (kartezjański, walcowy, sferyczny).
próbka płaska, aparat płytowy
b) próbki cylindryczne; aparat rurowy
c) próbki sferyczne; aparat kulowy
Metody niestacjonarne.
Niestacjonarne metody pomiaru polegają na wykorzystywaniu zależności między gęstością strumienia cieplnego a temperaturą w warunkach nieustalonego przepływu ciepła przez badany materiał. Układem pomiarowym, który można zakwalifikować do tej grupy metod jest sonda liniowa o stałym wydatku. Idea przyrządu polega na umieszczeniu w badanym ośrodku drutu grzejnego zasilanego prądem elektrycznym w taki sposób, że wydzielający się strumień ciepła Joule'a-Lenza jest stały w czasie. W wyniku wydzielania ciepła następuje nagrzewanie się drutu i jednoczesne oddawanie ciepła przez przewodzenie do otaczającego ośrodka.
... zobacz całą notatkę