74775

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 A z różnych wzorów będących konsekwencją rozwiązania jednowymiarowych równań przewodzenia ciepła, zapisanych w odpowiednim układzie współrzędnych (kartezjański, walcowy, sferyczny).

a)    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.