. (12)
Это соотношение может быть легко представлено в виде номограммы. В качестве примера приведены две номограммы (для удобства температура в номограммах указана в градусах Цельсия).
3.2.Номограммы
Из п.1 видно, что зависит от и от среднего размера образца . Примеры номограммы, где =0,7, составленные для двух различных значений , приведены на рис.9 и 10.
При расчете номограмм использовались следующие величины:
Рис.9 | Рис.10 | |
Средний размер образца | =0,2 м | =0,05 м |
Средняя разность температур | =35 °С | =100 °C |
Коэффициент теплообмена конвекций для указанных выше размера образца и разности температур | =5 Вт·м ·К ; | =8 Вт·м ·К |
; . |
Пример использования номограмм
Условие: Образец, рассеивающий определенную мощность в условиях свободного обмена воздуха, температура которого 20 °С, имеет температуру поверхности 70 °С.
Какова будет температура его поверхности при рассеянии той же мощности в условиях свободного обмена воздуха при температуре 55 °С?
Так как =50 °С, то величина , используемая в номограмме на рис.9, близка к действительной величине.
Проведем прямую линию на рис.9 от точки +20 °С на шкале к точке +70 °С на шкале , отметим точку ее пересечения с ОСЕВОЙ ЛИНИЕЙ. Теперь проведем прямую линию от точки +55 °С на шкале через точку пересечения на ОСЕВОЙ ЛИНИИ к шкале и получим новую точку пересечения со шкалой : +98 °С. Это и есть искомая температура поверхности.
Примечание. На рис.11 показана зависимость разности температур от коэффициента излучения испытуемого образца в случае, когда =0,1 м, =1,0, a температура воздуха в лаборатории =2
0 °С.
4.Соотношение номограмм, используемых в испытаниях А и В
Сравнивая рис.9 и 10, можно заметить, что разности температур в незначительной степени зависят от величины . Поэтому в испытаниях А и В приведена только одна номограмма (основанная на =5 Вт·м ·К ).
Соотношение между температурой поверхности образца и рассеянием тепла
в единицу времени при температуре окружающей среды
330 × 431 пикс.   Открыть в новом окне |
Рис.8
Номограмма для определения температур поверхности образца
при различных температурах окружающей среды .
Средний размер образца =0,2 м, коэффициент излучения образца =0,7
270 × 344 пикс.   Открыть в новом окне |
Рис.9
Номограмма для определения температур поверхности образца
при различных температурах окружающей среды .
Средний размер образца =0,05 м, коэффициент излучения образца =0,7
220 × 352 пикс.   Открыть в новом окне |
Рис.10
Соотношение между превышением температуры образца над температурой окружающей среды
и коэффициентом излучения образца
270 × 312 пикс.   Открыть в новом окне |
- температура воздуха в лаборатории (+20 °С);
- температура поверхности образца во время выдержки при температуре воздуха в лаборатории в условиях свободного обмена воздуха. Средний размер образца =0,1 м
Рис.11
ПРИЛОЖЕНИЕ F Справочное. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ НАИБОЛЕЕ ШИРОКО ПРИМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
Таблица 2
Материал | , °С | Теплопроводность, Вт·м ·К |
Серебро | 20 | 411 |
Медь красная (очень чистая) | 20 | 395 |
Медь промышленная | 20 | 372 |
Золото чистое | 20 | 311 |
Алюминий | 20 | 279 |
Дюралюминий (Al-Cu) | 20 | 165 |
Магний чистый | 20 | 143 |
Электрон (Ni-St) | 20 | 116 |
Латунь | 20 | 81-116 |
Цинк | 20 | 113 |
Олово | 20 | 66 |
Сталь пудлинговая | 0 | 59 |
Сталь | 200 | 52 |
Чугун с содержанием углерода 3% | 20 | 58 |
Хромированная сталь | 20 | 40 |
Хромоникелевая сталь | 20 | 14,5 |
Никель | 18 | 59,5 |
Нейзильбер (Ni-Си-Zn) | 0 | 29,3 |
Свинец чистый | 0 | 35,1 |
Графит спрессованный | 20 | 12-174 |
Огнеупорная глина | 100 | 0,5-1,2 |
Бетон | 20 | 0,8-1,4 |
Кирпич сухой | 20 | 0,38-0,52 |
Листовое стекло | 20 | 0,76 |
Мрамор | 20 | 2,8 |
Бакелит | 20 | 0,233 |
Резина | 20 | 0,13-0,23 |
Плексиглас | 20 | 0,184 |
Целлулоид | 20 | 0,215 |
Древесина бука, вдоль волокон | 20 | 0,35 |
Древесина дуба, поперек волокон | 20 | 0,17-0,21 |
Древесина дуба, вдоль волокон | - | 0,37 |
Сосновая древесина, поперек волокон | 20 | 0,14 |
Сосновая древесина, вдоль волокон | - | 0,26 |
ПРИЛОЖЕНИЕ G Справочное. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
1.Общие положения
Описание обычных приборов, используемых для измерения температуры воздуха и жидкостей, например, ртутных или спиртовых термометров, не является целью данного приложения. Эти приборы и меры предосторожности, которые следует принимать при их использовании, хорошо известны и описаны в соответствующей технической литературе. То же самое относится и к методам измерения с помощью термометров сопротивления (особенно платиновых термометров сопротивления), а также термисторов и термопар, которые обычно используются для измерения температуры твердых тел. Теплоемкость измерительного устройства должна быть мала по сравнению с теплоемкостью испытываемого образца. Кроме того, тепловое сопротивление между измерительным устройством и образцом должно быть мало, а количество тепла, передаваемое соединительным проводам, минимально. Мощность, питающая датчик, должна быть невелика, чтобы не было нежелательного самонагрева датчика или нагрева испытуемого образца за счет датчика.
В том случае, когда между теплорассеивающим испытуемым образцом и стенками испытательной камеры имеет место теплопередача, очень важно знать температуру поверхностей материалов, участвующих в теплообмене. Существуют два метода измерения температуры поверхности. В одном из них измерительное устройство находится в непосредственном контакте с поверхностью, температуру которой следует измерить, в другом - непосредственный контакт отсутствует.
В случае, если измеряемая поверхность загрязнена слоем материала, который трудно удалить, метод, при котором измерительное устройство находится в непосредственном контакте с поверхностью, не допускается. Например, при испытании космических аппаратов.
2.Методы, основанные на использовании явлений изменения цвета или явлений плавления
Материалы, цвет которых изменяется в зависимости от температуры, применяются уже много лет. Некоторые из них, как, например, жидкие кристаллы, непрерывно меняют свой цвет в пределах определенного температурного диапазона.
Температура определяется путем сравнения цвета материала с цветом, приведенным в колориметрической таблице.
Некоторые материалы резко изменяют свой цвет при повышении температуры до определенной величины, причем цвет материала при последующем снижении температуры не восстанавливается.
Выпускаются цветные карандаши и специальные лаки для нанесения слоев таких материалов на поверхности, температура которых измеряется.
Известны также клейкие ленты, которые изменяют свой цвет при повышении температуры выше определенного значения и служащие в качестве индикаторов температуры.
В других случаях для измерения используются материалы с определенной температурой плавления.