Cтраница 1
Метод плоского горизонтального слоя получил широ -: кое применение для экспериментального определения теплопроводности жидкостей и газов. Этот метод является одним из наиболее надежных методов. Однако правильное осуществление его представляет большие трудности. В этом методе должен быть исключен отвод теп; ла с боков установки и от поверхности пластин. С этой целью устанавливаются охранные кольца, защитные плиты, а также предусматривается система термопар для контроля за температурными полями. [1]
Метод плоского горизонтального слоя с принципиальной стороны является идеальным для исключения естественной конвекции, если обеспечена достаточно строгая изотермичность по всей поверхности измерительных пластин. Это может быть достигнуто при помощи охранных нагревателей. В большинстве исследований эти условия в достаточной мере были соблюдены. Однако в некоторых работах имели место неучтенные краевые эффекты и связанное с ними появление естественной конвекции в исследуемом слое жидкости. [2]
Измерения проведены методом плоского горизонтального слоя. [3]
Как уже отмечалось, метод плоского горизонтального слоя широко применяется исследователями. [4]
Оригинальным является оптический вариант метода плоского горизонтального слоя, заключающийся в том, что градиент температур в слое исследуемой жидкости определяется непосредственно, оптическим путем, на основании зависимости показателя преломления жидкости от температуры. Количество тепла, прошедшее через слой жидкости, измеряется калориметрическим способом. Этот метод был развит в работах В. П. Фрон-тасьева [230-232] для измерения теплопроводности как отдельных жидкостей, так и жидких бинарных смесей. Результаты, полученные в работах [231, 232] для воды и многих органических жидкостей, достаточно надежны. [5]
В настоящее время помимо классических методов ( метод плоского горизонтального слоя, метод коаксиальных цилиндров и метод нагретой нити) предложены и другие - дилатометрический метод, метод ударной трубы, метод, использующий ламинарное течение, термоакустический метод и др. Некоторые из них, безусловно, перспективны. Однако подавляющее большинство измерений выполняется классическими методами. [6]
Основными источниками погрешностей в определении коэффициента теплопроводности методом плоского горизонтального слоя являются ошибка в определении величины теплового потока и возможность появления конвекции, перенос тепла которой трудно учесть. Первая погрешность с помощью охранных приспособлений сводится до минимума, который затем оценивается. В отсутствии конвекции, как уже было сказано, убеждаются путем измерений при различных толщинах слоя и ( или) различных перепадах температур а слое. [7]
Метод коаксиальных цилиндров, так же как и метод плоского горизонтального слоя, давно ( с 1874 г.) применяется для определения коэффициента теплопроводности жидкостей и газов, используется он и в настоящее время. [8]
Когда целью исследования является определение зависимости теплопроводности от давления, целесообразно применить метод плоского горизонтального слоя или метод коаксиальных цилиндров. При низких температурах можно воспользоваться любым методом, но предпочтителен метод нагретой нити. Для высоких температур ( выше 3000 С) развиваются методы ударной трубы и плазменные, например метод каналовой дуги. [9]
К достоинствам метода коаксиальных цилиндров можно отнести более простой по сравнению с методом плоского горизонтального слоя способ изготовления и центровки цилиндров, обеспечивающий высокую точность измерений. Температурный скачок, как правило, незначителен, и его обычно не учитывают при умеренных давлениях. [10]
Позднее Пауэре, Мэттокс и Джонстон [252] измерили теплопроводность жидкого азота в состоянии насыщения методом плоского горизонтального слоя. Измерительная камера экспериментальной установки была образована двумя никелированными дисками и припаянной к ним трубой из нержавеющей стали; внутренний диаметр камеры 76 2 мм, расстояние между верхней и нижней пластинами 24 5 мм. На внутренних поверхностях пластин закреплены спаи дифференциальной термопары медь-константан, с помощью которой измерялась разность температур в слое жидкости, составлявшая примерно 5 град. На наружной стороне верхней пластины имелась спиральная канавка, в которой размещен манганиновый нагреватель. Измерительная камера со всех сторон, за исключением нижнего торца, окружена вакуумной рубашкой. Прибор был погружен в криостат, в котором поддерживалась более низкая температура, чем температура исследуемой жидкости. [11]
Уравнение ( 141) составлено на основании экспериментальных данных примерно для пятидесяти жидкостей; данные получены методом плоского горизонтального слоя. [12]
Для определения коэффициента К жидкостей и газов в широкой области параметров состояния используются следующие варианты стационарных методов: метод плоского горизонтального слоя, метод коаксиальных цилиндров и метод нагретой нити. [13]
Рассматриваемый метод является одним из наиболее надежных и получил широкое распространение при исследовании коэффициента теплопроводности жидкостей. Впервые метод плоского горизонтального слоя был использован Вебером [220], в дальнейшем его применяли Тодд [ 221 1, Геркус и Лэйби [222], Бэйтс [223], Е. П. Боровик [224] и другие исследователи. Автор [225] отмечает, что при реализации метода плоского горизонтального слоя встречаются с определенными трудностями в связи с необходимостью устранить утечки тепла. Поэтому вокруг измерительной камеры устанавливаются охранные кольца и защитные плиты, и предусматривается тщательный контроль за температурным полем. Однако далеко не во всех экспериментальных установках удавалось устранить утечки тепла, а также предотвратить возникновение конвективного теплообмена, искажающего результаты опытов, в слое исследуемого вещества. [14]
Рассматриваемый метод является одним из наиболее надежных и получил широкое распространение при исследовании коэффициента теплопроводности жидкостей. Впервые метод плоского горизонтального слоя был использован Вебером [220], в дальнейшем его применяли Тодд [ 221 1, Геркус и Лэйби [222], Бэйтс [223], Е. П. Боровик [224] и другие исследователи. Автор [225] отмечает, что при реализации метода плоского горизонтального слоя встречаются с определенными трудностями в связи с необходимостью устранить утечки тепла. Поэтому вокруг измерительной камеры устанавливаются охранные кольца и защитные плиты, и предусматривается тщательный контроль за температурным полем. Однако далеко не во всех экспериментальных установках удавалось устранить утечки тепла, а также предотвратить возникновение конвективного теплообмена, искажающего результаты опытов, в слое исследуемого вещества. [15]