Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр ба түүнийг тодорхойлох арга. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг тодорхойлох Дулаан дамжуулалтыг тодорхойлох суурин аргууд

Бодисын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг судлахын тулд суурин ба суурин бус гэсэн хоёр бүлгийн аргыг ашигладаг.

Хөдөлгөөнгүй аргын онол нь илүү энгийн бөгөөд бүрэн хөгжсөн. Гэхдээ суурин бус аргууд нь зарчмын хувьд дулаан дамжилтын илтгэлцүүрээс гадна дулааны диффузийн коэффициент ба дулааны багтаамжийн талаар мэдээлэл авах боломжтой болгодог. Тиймээс сүүлийн үед бодисын термофизик шинж чанарыг тодорхойлох суурин бус аргуудыг хөгжүүлэхэд ихээхэн анхаарал хандуулж байна.

Бодисын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг тодорхойлох зарим суурин аргуудыг энд авч үзнэ.

A) Хавтгай давхаргын арга.Хавтгай давхаргаар дамжин өнгөрөх нэг хэмжээст дулааны урсгалын хувьд дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг томъёогоор тодорхойлно.

Хаана d-зузаан, Т 1 ба Т 2 - дээжийн "халуун" ба "хүйтэн" гадаргуугийн температур.

Энэ аргыг ашиглан дулаан дамжуулалтыг судлахын тулд нэг хэмжээсттэй ойролцоо дулааны урсгалыг бий болгох шаардлагатай.

Ихэвчлэн температурыг дээжийн гадаргуу дээр биш, харин тэдгээрээс тодорхой зайд хэмждэг (Зураг 2-ыг үз), тиймээс халаагч ба хөргөлтийн давхаргын температурын зөрүүг хэмжсэн температурын зөрүүнд залруулга оруулах шаардлагатай. контактуудын дулааны эсэргүүцлийг багасгах.

Шингэнийг судлахдаа конвекцийн үзэгдлийг арилгахын тулд температурын градиентийг таталцлын талбайн дагуу (доош) чиглүүлэх шаардлагатай.

Цагаан будаа. 2. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих хавтгай давхаргын аргуудын бүдүүвч.

1 – судалж буй дээж; 2 - халаагч; 3 - хөргөгч; 4, 5 - тусгаарлагч цагираг; 6 - хамгаалалтын халаагуур; 7 - термопар; 8, 9 - дифференциал термопар.

б) Жэйгер арга.Энэ арга нь цахилгаан гүйдлээр халсан саваа дагуух дулааны тархалтыг тодорхойлсон нэг хэмжээст дулааны тэгшитгэлийг шийдвэрлэхэд суурилдаг. Энэ аргыг хэрэглэхэд хүндрэлтэй тал нь дээжийн гаднах гадаргуу дээр хатуу адиабатын нөхцлийг бүрдүүлэх боломжгүй бөгөөд энэ нь дулааны урсгалын нэг хэмжээст байдлыг зөрчиж байна.

Тооцооллын томъёо дараах байдлаар харагдаж байна.

(14)

Хаана с- туршилтын дээжийн цахилгаан дамжуулах чанар, У- бариулын төгсгөлийн туйлын цэгүүдийн хоорондох хүчдэлийн уналт; Д.Т.– савааны дунд хэсэг ба бариулын төгсгөлийн цэгийн хоорондох температурын зөрүү.

Цагаан будаа. 3. Жэйгер аргын схем.

1 - цахилгаан зуух; 2 - дээж; 3 – дээжийг бэхлэх зориулалттай шон; T 1 ¸ T 6 - термопар битүүмжлэгдсэн газрууд.

Энэ аргыг цахилгаан дамжуулагч материалыг судлахад ашигладаг.

V) Цилиндр давхаргын арга.Судалгаанд хамрагдсан шингэн (бөөн материал) нь хоёр коаксиаль байрлалтай цилиндрээс үүссэн цилиндр давхаргыг дүүргэдэг, ихэвчлэн дотоод нэг нь халаагч юм (Зураг 4).

Зураг 4. Цилиндр давхаргын аргын схем

1 - дотоод цилиндр; 2 - үндсэн халаагуур; 3 - туршилтын бодисын давхарга; 4 - гаднах цилиндр; 5 - термопар; 6 - хамгаалалтын цилиндр; 7 - нэмэлт халаагуур; 8 - бие.

Цилиндр ханан дахь дулаан дамжилтын хөдөлгөөнгүй үйл явцыг илүү нарийвчлан авч үзье, гадна ба дотоод гадаргуугийн температур тогтмол, T 1 ба T 2-тай тэнцүү байна (бидний тохиолдолд энэ нь бодисын давхарга юм. судалж байна 5). Цилиндр хананы дотоод диаметр d 1 = 2r 1, гадна диаметр нь d 2 = 2r 2, l = const байх ба дулаан нь зөвхөн радиаль чиглэлд тархдаг нөхцөлд ханаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалыг тодорхойлъё.

Асуудлыг шийдэхийн тулд бид (12) тэгшитгэлийг ашиглана. Цилиндр координатуудад, хэзээ ; (1O)-ын дагуу тэгшитгэл (12) нь дараах хэлбэртэй байна.

. (15)

Тэмдэглэгээг танилцуулъя дТ/доктор= 0, бид олж авна

Энэ илэрхийлэлийг нэгтгэж, хүчирхэгжүүлсний дараа анхны хувьсагч руу шилжсэний дараа бид дараахь зүйлийг олж авна.

. (16)

Энэ тэгшитгэлээс харахад T=f(r) хамаарал нь логарифм байна.

Энэ тэгшитгэлд хилийн нөхцлүүдийг орлуулах тохиолдолд C 1 ба C 2 интеграцийн тогтмолуудыг тодорхойлж болно.

цагт r=r 1 T = T 1Тэгээд T 1 =C 1 ln r 1 +C 2,

цагт r=r 2 T=T 2Тэгээд T 2 =C 1 ln r 2 +C 2.

Эдгээр тэгшитгэлийн шийдэл нь харьцангуй юм ХАМТ 1 ба C 2өгдөг:

;

Оронд нь эдгээр илэрхийллийг орлуулах C 1Тэгээд C 2(1b) тэгшитгэлд бид авна

(17)

радиусын цилиндр гадаргуугийн талбайгаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгал rба уртыг Фурьегийн хуулийг (5) ашиглан тодорхойлно.

.

Орлуулалтын дараа бид авна

. (18)

Мэдэгдэж буй утгуудын хувьд дулаан дамжилтын илтгэлцүүр l Q, Т 1 , Т 2 , г 1 , г 2, томъёогоор тооцоолно

. (19)

Конвекцийг дарахын тулд (шингэний хувьд) цилиндр давхарга нь жижиг зузаантай, ихэвчлэн миллиметрийн хэсэгтэй байх ёстой.

Цилиндр давхаргын аргын төгсгөлийн алдагдлыг багасгах нь харьцааг нэмэгдүүлэх замаар хийгддэг. гболон хамгаалалтын халаагуур.

G) Халуун утас арга.Энэ аргад хамаарал / гбуурсантай холбоотойгоор нэмэгддэг г. Дотор цилиндрийг нимгэн утсаар сольсон бөгөөд энэ нь халаагч ба эсэргүүцлийн термометр (Зураг 5) юм. Загварын харьцангуй энгийн байдал, онолын нарийвчилсан боловсруулалтын үр дүнд халсан утсан арга нь хамгийн дэвшилтэт, үнэн зөв аргуудын нэг болжээ. Шингэн ба хийн дулаан дамжуулалтын туршилтын судалгааны практикт энэ нь тэргүүлэх байр суурийг эзэлдэг.

Цагаан будаа. 5. Халаасан утсан аргаар хийсэн хэмжих үүрний диаграмм. 1 – хэмжих утас, 2 – хоолой, 3 – туршилтын бодис, 4 – гүйдлийн утас, 5 – боломжит утас, 6 – гадаад термометр.

AB хэсгийн дулааны урсгал бүхэлдээ радиаль сунаж, температурын зөрүү T 1 - T 2 том биш байх тохиолдолд эдгээр хязгаарт бид l = const гэж үзэх боломжтой бол бодисын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг томъёогоор тодорхойлно.

, (20)

Хаана Q AB = T×U AB нь утсан дээр ялгарах хүч юм.

г) Бөмбөгний арга.Шингэн ба задгай материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг судлах практикт хэрэглээг олно. Судалгаанд хамрагдсан бодисыг бөмбөрцөг давхарга хэлбэрээр өгсөн бөгөөд энэ нь зарчмын хувьд хяналтгүй дулааны алдагдлыг арилгах боломжийг олгодог. Техникийн хувьд энэ арга нь нэлээд төвөгтэй юм.

2

1 Москва мужийн дээд мэргэжлийн боловсролын улсын төсвийн боловсролын байгууллага "Дубна" Олон улсын байгаль, нийгэм, хүний ​​их сургууль ("Дубна" их сургууль)

2 "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" Техник хангамжийн бүс нутаг хоорондын үйлдвэрлэлийн холбоо" ХК ("МПТК "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" ХК)

Поликристал алмазан хавтангийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих аргыг боловсруулсан. Энэ арга нь хавтангийн эсрэг талд гүүрэн хэлхээнд хийсэн хоёр нимгэн хальсан эсэргүүцлийн термометрийг ашиглах явдал юм. Нэг талаас, эсэргүүцлийн термометрийн аль нэгний байрлал дээр хавтан нь халуун зэс бариултай хүрэлцэх замаар халдаг. Эсрэг тал дээр (өөр эсэргүүцлийн термометрийн байршилд) хавтан нь усаар хөргөсөн зэс бариултай хүрэлцэх замаар хөргөнө. Хавтангаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалыг халуун зэс бариул дээр суурилуулсан термопараар хэмжиж, автомат төхөөрөмжөөр удирддаг. Вакуум хуримтлуулах аргыг ашиглан байрлуулсан нимгэн хальсан эсэргүүцлийн термометр нь 50 нанометр зузаантай бөгөөд хавтангийн гадаргуутай бараг салшгүй холбоотой байдаг. Тиймээс хэмжсэн температур нь хавтангийн эсрэг талын гадаргуу дээрх температуртай яг тохирч байна. Нимгэн хальсан эсэргүүцлийн термометрийн өндөр мэдрэмж нь тэдгээрийн резисторуудын эсэргүүцэл нэмэгдсэнтэй холбоотой бөгөөд энэ нь дор хаяж 20 В-ын гүүрний тэжээлийн хүчдэлийг ашиглах боломжийг олгодог.

дулаан дамжуулалтын

поликристалл алмааз ялтсууд

нимгэн хальсан гүүрний температур мэдрэгч

1. Битюков В.К., Петров В.А., Терешин В.В. Тунгалаг материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг тодорхойлох арга зүй // Олон улсын термофизикийн сургууль, Тамбов, 2004. – 3-9 х.

2. Духновский М.П., ​​Ратникова А.К. Материалын термофизикийн шинж чанарыг тодорхойлох арга, түүнийг хэрэгжүүлэх төхөөрөмж // RF-ийн патент No 2319950 IPC G01N25/00 (2006).

3. Kolpakov A., Kartashev E. Эрчим хүчний модулиудын дулааны нөхцлийг хянах. // Бүрэлдэхүүн хэсэг ба технологи. – 2010. – No4. – 83-86-р тал.

4. Фотоакустик эффект ашиглан поликристал алмазан хальсны дулаан дамжуулалтыг тодорхойлох нь // ZhTP, 1999. – T. 69. – Асуудал. 4. – 97-101-р тал.

5. Нунтаг материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих суурилуулалт // “Устөрөгчийн изотопуудын бүтцийн материалтай харилцан үйлчлэл” (IНISM-07) Олон улсын гуравдугаар бага хурал, олон улсын залуу эрдэмтэн, мэргэжилтнүүдийн гуравдугаар сургуульд тавьсан илтгэлүүдийн хураангуй. – Саров, 2007. – P. 311-312.

6. Царкова О.Г. Өндөр температурт лазераар халаах дор метал, керамик, алмазан хальсны оптик ба термофизикийн шинж чанарууд // Ерөнхий физикийн хүрээлэнгийн эмхэтгэл. А.М.Прохорова, 2004. – Т. 60. – С. 30-82.

7. Өргөн хүрээний хэмжилт хийх зориулалттай жижиглэсэн нимгэн хальсан температур мэдрэгч // Proc. Мэдрэгч ба интерфейсийн дэвшилтэд зориулсан IEEE олон улсын 2-р семинар, IWASI. – 2007. – С.120-124.

Орчин үеийн электроникийн эд ангиуд, ялангуяа цахилгаан эрчим хүчний электроникууд ихээхэн хэмжээний дулаан үүсгэдэг. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн найдвартай ажиллагааг хангахын тулд хэт өндөр дулаан дамжуулалт бүхий синтетик алмаазан хавтанг ашигладаг дулаан шингээгч төхөөрөмжүүдийг бүтээж байна. Эдгээр материалын дулаан дамжуулалтыг нарийн хэмжих нь орчин үеийн цахилгаан электроникийн төхөөрөмжийг бий болгоход чухал ач холбогдолтой юм.

Дулаан шингээгчийн үндсэн чиглэлд (хавтангийн зузаантай перпендикуляр) дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн утгыг хүлээн зөвшөөрөгдөх нарийвчлалтайгаар хэмжихийн тулд дээжийн гадаргуу дээр 20-аас доошгүй гадаргуугийн нягттай дулааны урсгалыг бий болгох шаардлагатай. , учир нь поликристалл алмазан дулаан шингээгч хавтан нь маш өндөр дулаан дамжилтын. Лазер системийг ашиглан уран зохиолд тайлбарласан аргууд (үзнэ үү) нь гадаргуугийн дулааны урсгалын нягтрал хангалтгүй 3.2 бөгөөд үүнээс гадна хэмжсэн дээжийг хүсээгүй халаахад хүргэдэг. Төвлөрсөн цацраг бүхий дээжийн импульсийн халаалт ашиглан дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих арга, фотоакустик эффектийг ашиглах аргууд нь шууд арга биш тул хэмжилтийн найдвартай байдал, нарийвчлалын шаардлагатай түвшинг хангаж чадахгүй бөгөөд нарийн төвөгтэй төхөөрөмж, төвөгтэй тооцоолол шаарддаг. . Хавтгай дулааны долгионы зарчим дээр үндэслэсэн уг ажилд тайлбарласан хэмжилтийн арга нь зөвхөн харьцангуй бага дулаан дамжуулалттай материалд тохиромжтой. Хөдөлгөөнгүй дулаан дамжилтын аргыг зөвхөн хавтангийн дагуух чиглэлд дулаан дамжуулалтыг хэмжихэд ашиглах боломжтой бөгөөд энэ чиглэл нь дулааныг зайлуулах гол чиглэл биш бөгөөд шинжлэх ухааны сонирхолгүй юм.

Сонгосон хэмжилтийн аргын тодорхойлолт

Хөдөлгөөнгүй дулааны урсгалын шаардагдах гадаргуугийн нягтыг алмазан хавтангийн нэг талд халуун зэс саваа, алмаазан хавтангийн эсрэг талын хүйтэн зэс бариултай холбох замаар хүрч болно. Хэмжсэн температурын зөрүү нь бага байж болно, жишээлбэл, зөвхөн 2 ° C. Тиймээс контактын цэгүүдэд хавтангийн хоёр талын температурыг нарийн хэмжих шаардлагатай. Үүнийг термометрийн гүүрний хэмжих хэлхээг хавтангийн гадаргуу дээр вакуумаар буулгах замаар үйлдвэрлэж болох бяцхан нимгэн хальсан эсэргүүцлийн термометр ашиглан хийж болно. Энэхүү баримт бичигт бидний авч үзэж буй тохиолдолд энэхүү технологийг ашиглах боломж, ашиг тустай болохыг баталж буй бяцхан, өндөр нарийвчлалтай нимгэн хальсан эсэргүүцэлтэй термометрийг зохион бүтээх, үйлдвэрлэх өмнөх туршлагыг тайлбарласан болно. Нимгэн хальсан термометр нь 50-80 нм зузаантай маш бага зузаантай тул тэдгээрийн температур нь тэдгээрийн хэрэглэж буй хавтангийн гадаргуугийн температураас ялгаатай биш юм. Халуун зэс саваа нь шаардлагатай дулааны гаралтыг хангахын тулд савааг нэлээд уртаар ороосон цахилгаан тусгаарлагчтай нихром утсаар халаадаг. Зэс бариулын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь савааны тэнхлэгийн чиглэлд дор хаяж 20 нягттай дулааны урсгалыг шилжүүлэхийг баталгаажуулдаг. Энэ дулааны урсгалын хэмжээг бариулын тэнхлэгийн дагуу хоёр хэсэгт бие биенээсээ өгөгдсөн зайд байрлах хоёр нимгэн хром-алумель термопар ашиглан хэмждэг. Хавтангаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалыг усаар хөргөсөн зэс саваа ашиглан арилгадаг. Зэс саваа хавтантай холбогдох цэгүүдэд дулааны эсэргүүцлийг багасгахын тулд DowCorningTC-5022 гэх мэт силикон тосыг ашигладаг. Дулааны контактын эсэргүүцэл нь хэмжсэн дулааны урсгалд нөлөөлдөггүй, тэдгээр нь хавтан ба халаагчийн температурыг бага зэрэг нэмэгдүүлдэг. Тиймээс дулааныг зайлуулах үндсэн чиглэлд хавтангийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хавтангаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалын хэмжээ, түүний гадаргуу дээрх температурын зөрүүний хэмжээг шууд хэмжсэнээр тодорхойлно. Эдгээр хэмжилтийн хувьд ойролцоогоор 8х8 мм хэмжээтэй дээжийн хавтанг ашиглаж болно.

Нимгэн хальстай эсэргүүцлийн термометрийг ирээдүйд дулаан шингээгч алмаазан хавтан агуулсан цахилгаан электроникийн бүтээгдэхүүний ажиллагааг хянахад ашиглаж болно гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Уран зохиолд мөн эрчим хүчний модулиудын дулааны нэгдсэн мониторингийн ач холбогдлыг онцлон тэмдэглэсэн байдаг.

Тавиурын дизайн, түүний үндсэн элементүүд, багаж хэрэгслийн тодорхойлолт

Нимгэн хальсан гүүрний температур мэдрэгч

Температурыг өндөр нарийвчлалтай хэмжихийн тулд эсэргүүцлийн термометрийн гүүрний хэлхээг магнетрон цацалтыг ашиглан поликристал хиймэл алмазан хавтангийн гадаргуу дээр байрлуулна. Энэ хэлхээнд хоёр резистор нь цагаан алт эсвэл титанаар хийгдсэн, нөгөө хоёр нь нихромоор хийгдсэн байдаг. Өрөөний температурт бүх дөрвөн резисторын эсэргүүцэл ижил бөгөөд тэнцүү байна. Хоёр резисторыг цагаан алтаар хийсэн тохиолдолд температур өөрчлөгдөхөд резисторуудын эсэргүүцэл нэмэгддэг.

Эсэргүүцлийн хэмжээ: . Гүүрний эсэргүүцэл нь . Гүүрний хэмжилтийн диагональ дээрх дохионы хэмжээ нь дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна. Аан= I 1 Р 0 (1+ 3,93.10 -3 Δ Т)- I 4 Р 0 ( 1+0,4.10 -3 Δ Т) .

Температурын бага зэрэг өөрчлөлтийн хувьд бид гүүрний нийт эсэргүүцэл R0, гүүрний гараар дамжин өнгөрөх гүйдэл нь 0.5.U0/R0, U0 нь гүүрний тэжээлийн хүчдэлтэй тэнцүү байна гэж үзэж болно. Эдгээр таамаглалын дагуу бид хэмжих дохионы хэмжээг дараахтай тэнцүү авна.

Аан= 0,5. У 0 . 3,53.10 -3 Δ Т= 1,765.10 -3 .У 0 Δ Т.

үнэ цэнэ гэж үзье Δ Т= 2? C, дараа нь 20 В-ийн тэжээлийн хүчдэлээр бид хэмжих дохионы хэмжээг тэнцүү авна Аан=70 мВ Хэмжих хэрэгслийн алдаа нь 70 мкВ-оос ихгүй байх тул хавтангийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг 0.1% -иас ихгүй алдаагаар хэмжиж болохыг олж мэдэв.

Хэмжилт хэмжигч ба термисторын хувьд эрчим хүчний зарцуулалтын утгыг ихэвчлэн 200 мВт-аас ихгүй гэж үздэг. 20 В-ийн тэжээлийн хүчдэлтэй бол энэ нь гүүрний эсэргүүцэл дор хаяж 2000 Ом байх ёстой гэсэн үг юм. Технологийн шалтгааны улмаас термистор нь бие биенээсээ 30 микрон зайд байрладаг 30 микрон өргөнтэй n ширхэг утаснаас бүрдэнэ. Эсэргүүцлийн утаснуудын зузаан нь 50 нм байна. Эсэргүүцлийн судлын урт нь 1.5 мм байна. Дараа нь нэг цагаан алтны утаснуудын эсэргүүцэл 106 Ом байна. 20 цагаан алтны утас нь 2120 Ом эсэргүүцэлтэй резисторыг бүрдүүлнэ. Резисторын өргөн нь 1.2 мм байна. Нэг никром утасны эсэргүүцэл нь 1060 Ом байна. Тиймээс nichrome резистор нь 2 утастай, 0.12 мм өргөнтэй байна. Хоёр резистор байгаа тохиолдолд Р 0 , Р 3 Эдгээр нь титанаар хийгдсэн тул мэдрэгчийн мэдрэмж 12% -иар буурах боловч 20 цагаан алтны утас биш харин резисторыг 4 титан утаснаас хийж болно.

Зураг 1-т нимгэн хальсан гүүрний температур мэдрэгчийн диаграммыг үзүүлэв.

Зураг 1. Нимгэн хальсан гүүрний температур мэдрэгч

Дээжийн хавтан 1 нь 8х8 мм хэмжээтэй, 0.25 мм зузаантай. Хэмжээ нь цагаан алтны резистор, нихром резисторыг ашигласан тохиолдолд тохирч байна. 2 резисторыг хооронд нь холбох (сүүдэрлэсэн), контакт дэвсгэрүүд 3,4,5,6 цахилгаан автобус, хэмжилтийг зэс-никель дамжуулагчаар хийдэг. Нэг талаас халаагч 7, нөгөө талаас хөргөгчний зэс бариултай харилцах тойрог нь 5 мм-ийн диаметртэй байна. 1-р зурагт үзүүлсэн эсэргүүцлийн термометрийн цахилгаан хэлхээг дээжийн хавтангийн хоёр талд байрлуулна. Цахилгаан тусгаарлагчийн хувьд эсэргүүцлийн термометр бүрийн гадаргууг вакуум тунадас ашиглан цахиурын давхар исэл эсвэл цахиурын ислийн нимгэн хальсаар бүрсэн байна.

Халаалт, хөргөх төхөөрөмж

Алмазан хавтангийн хоёр гадаргуугийн хооронд тогтмол температурын зөрүүг үүсгэхийн тулд халаагч ба хөргөгчийг ашигладаг (Зураг 2).

Цагаан будаа. 2. Зогсоолын зохион байгуулалт:

1 - орон сууц, 2 - хөргөх орон сууц, 3 - алмазан хавтан, 4 - халаагч саваа, 5 - нихром утас, 6 - шил, 7 - дулаан тусгаарлагч, 8 - микрометрийн шураг, 9 - орон сууцны таг, 10 - дискний пүрш, 11, 12 - термопар, 13 - ган бөмбөг,

14 - тулгуур хавтан, 15 - шураг.

Халаагч нь цахилгаан тусгаарлагчтай нихром утас 5-аас бүрдэх ба энэ нь зэс халаагуурт ороосон 4. Гадна талаас халаагч нь зэс хоолойгоор 6 хаалттай, дулаан тусгаарлагчаар хүрээлэгдсэн 7. Доод хэсэгт нь зэс бариул 4. 5 мм-ийн диаметртэй, саваа 4-ийн төгсгөл нь алмазан хавтангийн гадаргуутай 3 шүргэлцдэг. Эсрэг тал дээр алмазан хавтан нь усаар хөргөх (хөргөх орон сууц) зэсийн орон сууцны 2-ын дээд цилиндр хэсэгтэй харьцдаг. 11,12-хромел-алюмель термопар.

11-р термопараар хэмжсэн температурыг, - 12-р термопараар хэмжсэн температурыг, - халаагч талын 3-р хавтангийн гадаргуу дээрх температурыг, - сэрүүн талын 3-р хавтангийн гадаргуу дээрх температурыг, - усны температурыг тэмдэглэе. температур. Тайлбарласан төхөөрөмжид дулаан солилцооны процесс явагддаг бөгөөд дараахь тэгшитгэлээр тодорхойлогддог.

(1)

( (2)

) (4)

Үүнд: - халаагчийн цахилгаан эрчим хүч,

Халаалтын үр ашиг,

Зэсийн дулаан дамжуулалт,

l нь контактын бариулын урт,

d - контакт бариулын диаметр,

3-р хавтангийн хүлээгдэж буй дулаан дамжилтын илтгэлцүүр,

t-хавтангийн зузаан,

Усны хурдны дулааныг зайлуулах коэффициент,

Хөргөх гадаргуугийн талбай,

Усны дулааны багтаамж,

D нь хөргөлтийн орон сууцны усны хоолойн диаметр,

Усны температурын өөрчлөлт.

Хавтан дээрх температурын зөрүү 2 ° C байна гэж үзье. Дараа нь дулааны урсгал 20 нь 5 мм-ийн диаметртэй зэс саваагаар дамждаг бөгөөд энэ дулааны урсгал нь 392.4 Вт чадалтай тохирч байна. Халаагчийн үр ашгийг 0.5-тай тэнцүү гэж үзвэл бид халаагчийн цахилгаан эрчим хүчийг 684.8 Вт авна. (3.4) тэгшитгэлээс харахад ус нь бараг л температураа өөрчилдөггүй бөгөөд 3-р алмазан хавтангийн гадаргуу дээрх температур тэнцүү байх болно (1.2) тэгшитгэлээс бид (2 мм-ийн контакттай зэс саваа) олж авна. 11-р термопараар хэмжсэн температур = 248ºC-тэй тэнцүү байна.

Зэс саваа 4-ийг халаахын тулд тусгаарлагдсан нихром утас 5 ашигладаг. Халаагчийн утаснуудын төгсгөлүүд нь 4-р хэсгийн ховилоор гардаг. Халаагчийн утаснууд нь зузаан зэс утсаар TRM148 зохицуулагчаар хянагддаг PR1500 гурвалжин цахилгаан өсгөгчтэй холбогддог. Хянагчийн програмыг термопар 11-ээр хэмжсэн температураар тохируулдаг бөгөөд энэ нь хянагчдад санал болгон ашигладаг.

Дээжийг хөргөх төхөөрөмж нь дээд хэсэгтээ 5 мм-ийн диаметртэй контакт цилиндртэй зэс орон сууц 2-оос бүрдэнэ. 2-р байрыг усаар хөргөнө.

Халаалтын төхөөрөмж нь дискний пүрш 10 дээр суурилагдсан бөгөөд 4-р хэсгийн завсарт байрладаг бөмбөг 13-ыг ашиглан нарийн шураг 8-ийн толгойд холбогдсон байна. 10-р хавар нь контакт дахь хүчдэлийг зохицуулах боломжийг олгодог. дээжтэй саваа 4. 3. Энэ нь нарийн шурагны дээд толгойг 8 түлхүүр ашиглан эргүүлэх замаар хийгддэг. Шургийн тодорхой хөдөлгөөн нь пүршний 10-ын мэдэгдэж буй хүчтэй тохирч байна. Саваа 4 нь бие 2-той шүргэлцэх үед дээжгүйгээр пүршний хүчний анхны шалгалт тохируулга хийснээр бид гадаргуугийн механик контактыг сайн хийж чадна. зөвшөөрөгдөх стресс. Хэрэв контактын хүчдэлийг нарийн хэмжих шаардлагатай бол 2-р их биеийг тохируулсан навчит пүрш бүхий 1-р тавиурын биеийн доод хэсэгт холбох замаар тавиурын дизайныг өөрчилж болно.

11 ба 12-р термопаруудыг 2-р зурагт үзүүлсэн шиг бариул 4-ийн толгойн нарийн зүсэлтээр суурилуулсан. 50 микрон диаметртэй термопар утсыг хромел ба алюмел хооронд нь гагнаж, цахилгаан тусгаарлагчийн эпокси цавуугаар бүрж, дараа нь түүний дотор суурилуулна. зүсэж, цавуугаар бэхэлсэн. Мөн термопар утасны төрөл бүрийн төгсгөлийг уулзвар үүсгэхгүйгээр бие биедээ ойртуулах боломжтой. 10 см-ийн зайд ижил нэртэй зузаан (0.5 мм) утсыг зохицуулагч ба мультиметрт холбосон нимгэн термопар утас руу гагнах шаардлагатай.

Дүгнэлт

Энэ ажилд тайлбарласан арга, хэмжих хэрэгслийг ашиглан синтетик алмаазан хавтангийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг нарийн хэмжих боломжтой.

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих аргачлалыг боловсруулах ажлыг “Ахуйн болон үйлдвэрлэлийн зориулалттай тоног төхөөрөмж, тээвэр, түлш, эрчим хүчний цогцолбор, цахилгаан эрчим хүчний салбарт ашиглах ухаалаг цахилгаан электроникийн бүтээгдэхүүний дэвшилтэт технологи, загварыг боловсруулах” ажлын хүрээнд хийгдэж байна. тусгай системд (поликристал алмаазан дулаан шингээгчтэй эрчим хүчний модуль)” 2014 оны 3-р сарын 5-ны өдрийн 14.429.12.0001 тоот улсын гэрээний хүрээнд ОХУ-ын Боловсрол, шинжлэх ухааны яамны санхүүгийн дэмжлэгтэйгээр.

Шүүгчид:

Акишин П.Г., Физик-математикийн шинжлэх ухааны доктор, ахлах судлаач (дэд профессор), тэнхимийн орлогч дарга, Мэдээллийн технологийн лабораторийн Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэн (JINR), Дубна;

Иванов В.В., Физик-математикийн шинжлэх ухааны доктор, ахлах судлаач (дэд профессор), Дубна хот дахь Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгийн Мэдээллийн технологийн лабораторийн ахлах судлаач.

Ном зүйн холбоос

Миодушевский П.В., Бакмаев С.М., Тингаев Н.В. Нимгэн хавтан дээрх материалын хэт өндөр дулаан дамжилтын чанарыг үнэн зөв хэмжих // Шинжлэх ухаан, боловсролын орчин үеийн асуудлууд. – 2014. – No5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=15040 (хандалтын огноо: 02/01/2020). "Байгалийн Шинжлэх Ухааны Академи" хэвлэлийн газраас эрхлэн гаргадаг сэтгүүлүүдийг та бүхэнд хүргэж байна.

UDC 536.2.083; 536.2.081.7; 536.212.2; 536.24.021 A. V. Luzina, A. V. Rudin

МЕТАЛЛЫН ДЭЭЖИЙН ДУЛААН ДАМЖУУЛАХ ЧАДВАРИЙГ ТОГТОЛГҮЙ ДУЛААНЫ УРСГАЛЫН АРГААР ХЭМЖҮҮЛЭХ

Тэмдэглэл. Хөдөлгөөнгүй дулааны урсгалын аргыг ашиглан нэгэн төрлийн цилиндр саваа эсвэл нимгэн тэгш өнцөгт хавтан хэлбэрээр хийсэн металл дээжийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих угсралтын аргачлал, дизайны онцлогийг тайлбарлав. Судалгаанд хамрагдаж буй дээжийг зэс гүйдлийн том хавчааруудад бэхэлсэн богино хувьсах гүйдлийн импульс бүхий шууд цахилгаан халаагуураар халааж, нэгэн зэрэг дулаан шингээгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Түлхүүр үг: дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, дээж, Фурьегийн хууль, суурин дулаан солилцоо, хэмжилтийн төхөөрөмж, трансформатор, мультимер, термопар.

Оршил

Хатуу биетийн илүү халсан хэсгүүдээс дулааны энергийг эмх замбараагүй хөдөлж буй тоосонцор (электрон, молекул, атом гэх мэт) дамжуулан бага халсан хэсгүүдэд шилжүүлэхийг дулаан дамжилтын үзэгдэл гэж нэрлэдэг. Дулаан дамжилтын үзэгдлийг судлах нь газрын тос, сансар судлал, автомашин, металлурги, уул уурхай гэх мэт янз бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг.

Дулаан дамжуулалтын үндсэн гурван төрөл байдаг: конвекц, дулааны цацраг, дулаан дамжуулалт. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь тухайн бодисын шинж чанар, түүний физик төлөв байдлаас хамаарна. Үүний зэрэгцээ шингэн ба хатуу биет (диэлектрик) энергийн дамжуулалтыг уян долгионоор, хийд - атомын (молекулуудын) мөргөлдөөн, тархалтаар, металлд - чөлөөт электронуудын тархалт, тусламжтайгаар гүйцэтгэдэг. торны дулааны чичиргээ. Бие дэх дулаан дамжуулалт нь түүний ямар төлөвт байгаагаас хамаарна: хий, шингэн эсвэл хатуу.

Шингэн дэх дулаан дамжилтын механизм нь хийн дулаан дамжилтын механизмаас ялгаатай бөгөөд хатуу бодисын дулаан дамжилтын илтгэлцүүртэй нийтлэг зүйл байдаг. Өндөр температуртай газруудад том далайцтай молекулуудын чичиргээ байдаг. Эдгээр чичиргээ нь зэргэлдээх молекулуудад дамждаг бөгөөд ингэснээр дулааны хөдөлгөөний энерги нь давхаргаас давхарга руу аажмаар шилждэг. Энэ механизм нь дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн харьцангуй бага утгыг өгдөг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр ихэнх шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүр буурдаг (ус ба глицериныг эс тооцвол дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг).

Идеал хий дэх молекулын хөдөлгөөнийг ашиглан кинетик энергийг шилжүүлэх үзэгдэл нь дулаан дамжуулалтаар дамжин дулаан дамждагтай холбоотой юм. Молекулын хөдөлгөөний санамсаргүй байдлаас шалтгаалан молекулууд бүх чиглэлд хөдөлдөг. Өндөр температуртай газраас бага температуртай газар руу шилжихэд молекулууд хос мөргөлдөөний улмаас хөдөлгөөний кинетик энергийг шилжүүлдэг. Молекулын хөдөлгөөний үр дүнд температурыг аажмаар тэгшитгэдэг; жигд бус халсан хийд дулаан дамжуулалт нь молекулуудын санамсаргүй (эмх замбараагүй) хөдөлгөөний үед тодорхой хэмжээний кинетик энергийг шилжүүлэх явдал юм. Температур буурах тусам хийн дулаан дамжуулалт буурдаг.

Металлын хувьд дулааны гол дамжуулагч нь чөлөөт электронууд бөгөөд тэдгээрийг хамгийн тохиромжтой моноатом хийтэй адилтгаж болно. Тиймээс, зарим нэг тооцоогоор

Барилгын болон дулаан тусгаарлах материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь температур нэмэгдэх тусам нэмэгдэж, эзэлхүүний жин нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь материалын сүвэрхэг чанар, чийгшилээс ихээхэн хамаардаг. Төрөл бүрийн материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь 2-450 Вт / (м К) хооронд хэлбэлздэг.

1. Дулааны тэгшитгэл

Дулаан дамжилтын хууль нь нэгж хугацаанд дулаан дамжуулах замын нэгж урт дахь температурын зөрүүтэй дулааны урсгалын пропорциональ байдлын тухай Фурьегийн таамаглал дээр суурилдаг. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь тоон үзүүлэлтээр нэгж гадаргуугаар дамжин өнгөрөх дулааны хэмжээтэй тэнцүү бөгөөд нормын нэгж урт дахь температурын зөрүү нь нэг градустай тэнцүү байна.

Фурьегийн хуулийн дагуу гадаргуугийн дулааны урсгалын нягт h нь пропорциональ байна

Температурын градиент хүртэл -:

Энд X хүчин зүйлийг дулаан дамжилтын илтгэлцүүр гэж нэрлэдэг. Хасах тэмдэг нь температур буурах чиглэлд дулааныг дамжуулж байгааг харуулж байна. Нэгж изотерм гадаргуугийн нэгжээр дамжин өнгөрөх дулааны хэмжээг дулааны урсгалын нягт гэж нэрлэдэг.

Б изотерм гадаргуугаар нэгж хугацаанд өнгөрөх дулааны хэмжээг дулааны урсгал гэж нэрлэдэг.

O = | hjB = -1 -kdP^B. (1.3)

t хугацаанд В гадаргуугаар дамжин өнгөрөх дулааны нийт хэмжээг тэгшитгэлээс тодорхойлно

From=-DL-^t. (1.4)

2. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн хилийн нөхцөл

Өвөрмөц байдлын хувьд янз бүрийн нөхцөл байдаг: геометр - дулаан дамжуулах үйл явц явагддаг биеийн хэлбэр, хэмжээг тодорхойлох; физик - биеийн физик шинж чанарыг тодорхойлох; түр зуурын - цаг хугацааны эхний мөчид биеийн температурын тархалтыг тодорхойлдог; хил - хүрээлэн буй орчинтой бие махбодийн харилцан үйлчлэлийг тодорхойлдог.

Эхний төрлийн хилийн нөхцөл. Энэ тохиолдолд биеийн гадаргуу дээрх температурын хуваарилалтыг цаг мөч бүрт зааж өгдөг.

Хоёр дахь төрлийн хилийн нөхцөл. Энэ тохиолдолд заасан утга нь биеийн гадаргуу дээрх цэг бүрийн дулааны урсгалын нягтрал юм.

Яра = I (X, Y, 2,1).

Гурав дахь төрлийн хилийн нөхцөл. Энэ тохиолдолд T0 орчны температур ба энэ орчныг биеийн гадаргуутай дулаан солилцох нөхцлийг зааж өгсөн болно.

Дөрөв дэх төрлийн хилийн нөхцөл нь биетүүдийн контакт гадаргуугаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалын тэгш байдлын үндсэн дээр үүсдэг.

3. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих туршилтын тохируулга

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг тодорхойлох орчин үеийн аргуудыг хоёр бүлэгт хувааж болно: суурин дулааны урсгалын аргууд ба суурин бус дулааны урсгалын аргууд.

Эхний бүлгийн аргуудын хувьд бие буюу биеийн системээр дамжин өнгөрөх дулааны урсгал нь хэмжээ, чиглэлд тогтмол хэвээр байна. Температурын талбар хөдөлгөөнгүй байна.

Түр зуурын аргууд нь цаг хугацааны хувьд өөрчлөгддөг температурын талбарыг ашигладаг.

Энэ ажилд суурин дулааны урсгалын аргуудын нэг болох Колраушийн аргыг ашигладаг.

Металл дээжийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих угсралтын блок диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 1.

Цагаан будаа. 1. Хэмжилтийн тохиргооны блок диаграмм

Суурилуулалтын гол элемент нь цахилгаан бууруулагч трансформатор 7 бөгөөд анхдагч ороомог нь LATR 10 төрлийн автотрансформаторт холбогдсон ба хоёрдогч ороомог нь зургаан эргэлттэй тэгш өнцөгт зэс шинээр хийгдсэн бөгөөд шууд холбогдсон байна. их хэмжээний зэсийн гүйдлийн хавчаарууд 2 нь нэгэн зэрэг дулаан шингээгч-хөргөгчөөр үйлчилдэг. Туршилтын дээж 1 нь нэгэн зэрэг дулаан шингээгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг асар том зэс боолтыг (зурагт харуулаагүй) ашиглан их хэмжээний зэс гүйдлийн хавчаар 2-т бэхэлсэн. Судалгаанд хамрагдсан дээжийн янз бүрийн цэгүүдийн температурын хяналтыг Chromel-Copel термопар 3 ба 5 ашиглан гүйцэтгэдэг бөгөөд тэдгээрийн ажлын төгсгөл нь дээжийн 1-ийн цилиндр гадаргуу дээр шууд бэхлэгдсэн байдаг - нэг нь дээжийн төв хэсэгт, нөгөө нь дээжийн төгсгөлд. 3 ба 5-р термопаруудын чөлөөт төгсгөлүүд нь DT-838 4 ба 6 төрлийн мультимеруудтай холбогдсон бөгөөд энэ нь температурыг 0.5 ° C нарийвчлалтайгаар хэмжих боломжийг олгодог. дээж цахилгаан трансформаторын хоёрдогч ороомгийн ээлжит гүйдлийн богино импульс нь шууд цахилгаан халаалтаар халааж байна 7. Туршилтын дээж дэх гүйдэл шууд бусаар хэмждэг - цагираган гүйдлийн трансформаторын 8 хоёрдогч ороомгийн хүчдэлийг хэмжих замаар, анхдагч ороомог нь цахилгаан трансформаторын 7 хоёрдогч ороомгийн тэжээлийн шин бөгөөд дугуй хэлбэртэй соронзон цөмийн чөлөөт завсраар дамжин өнгөрдөг. Гүйдлийн трансформаторын хоёрдогч ороомгийн хүчдэлийг 9-р мультиметрээр хэмждэг.

Судалгаанд хамрагдсан дээж дэх импульсийн гүйдлийн хэмжээг өөрчлөх нь шугаман автотрансформатор 10 (LATR) ашиглан хийгддэг бөгөөд түүний анхдагч ороомог нь цуваа холбогдсон гал хамгаалагч 13 ба 12 товчлуураар дамжуулан хувьсах гүйдэлд холбогдсон байдаг. 220 В-ын хүчдэлтэй сүлжээ. Шууд цахилгаан халаалтын горимд туршилтын дээж дээрх хүчдэлийн уналтыг гүйдлийн терминалуудтай зэрэгцээ холбосон мультиметр 14 ашиглан гүйцэтгэнэ 2. Гүйдлийн импульсийн үргэлжлэх хугацааг хэмжүүр ашиглан хэмжинэ. шугаман автотрансформаторын анхдагч ороомогтой холбогдсон цахилгаан секундомер 11 10. Туршилтын дээжийг халаах горимыг асаах, унтраах нь товчлуур 12.

Дээр дурдсан суурилуулалтыг ашиглан дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжихдээ дараахь нөхцлийг хангасан байх ёстой.

Туршилтын дээжийн бүхэл бүтэн уртын дагуу хөндлөн огтлолын жигд байдал;

Туршилтын дээжийн диаметр нь 0.5 мм-ээс 3 мм-ийн хооронд байх ёстой (эсвэл гол дулааны хүч нь туршилтын дээж дээр биш, харин цахилгаан трансформаторт гарах болно).

Температурын дээжийн уртын диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 2.

Цагаан будаа. 2. Дээжийн уртаас температурын хамаарал

Дээрх диаграмаас харахад судалж буй дээжийн уртаас температурын хамаарал нь дээжийн төв хэсэгт тодорхой максимумтай шугаман бөгөөд төгсгөлд нь хамгийн бага (тогтмол) хэвээр байгаа бөгөөд хүрээлэн буй орчинтой тэнцүү байна. Энэ туршилтын суурилуулалтын хувьд 3 минутаас хэтрэхгүй дулаан дамжуулах тэнцвэрт горимыг бий болгох хугацааны интервал дахь температур, өөрөөр хэлбэл. 180 секунд.

4. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн ажлын томьёог гарган авах

Цахилгаан гүйдэл дамжих үед дамжуулагчаас ялгарах дулааны хэмжээг Жоуль-Ленцийн хуулийн дагуу тодорхойлж болно.

Qel = 12-I^ = u I I, (4.1)

энд ба, I нь судалж буй дээж дэх хүчдэл ба гүйдэл; Би бол дээжийн эсэргүүцэл юм.

£ урттай, 5-р огтлолтой нэгэн төрлийн цилиндр саваа хэлбэрээр хийгдсэн t хугацааны интервалд судлагдсан дээжийн хөндлөн огтлолоор дамжих дулааны хэмжээг Фурьегийн хуулийг (1.4) ашиглан тооцоолж болно.

Qs = R-yT- 5- t, (4.2)

Энд 5 = 2-5osn, 5osn =^4-, at = 2-DT = 2-(Gtah -Gtk1); d£ = D£ = 1-£.

Энд 2 ба 1/2 коэффициентүүд нь дулааны урсгалыг чиглүүлж байгааг харуулж байна

дээжийн төвийг түүний төгсгөл хүртэл, өөрөөр хэлбэл. хоёр урсгалд хуваагддаг. Дараа нь

^^b = 8-I-(Gtah -Tt|n) -B^ . (4.3)

5. Хажуугийн гадаргуу дээрх дулааны алдагдлыг харгалзан үзэх

§Ozhr = 2- Bbok -DTha, (5.1)

Энд Bbok = n-th-1; a нь хэмжээстэй туршилтын дээжийн гадаргуу ба хүрээлэн буй орчны хоорондох дулаан солилцооны коэффициент юм

Температурын зөрүү

DGx = Tx - T0cr, (5.2)

энд Tx нь дээжийн гадаргуу дээрх өгөгдсөн цэгийн температур; Hocr - орчны температурыг дээжийн температурын уртаас хамаарах шугаман тэгшитгэлээр тооцоолж болно.

Tx = T0 + k-x, (5.3)

Энд өнцгийн коэффициент k-ийг дээжийн температурын уртаас шугаман хамаарлын налуугийн тангенсаар тодорхойлж болно.

ДТ Т - Т Т - Т

k = f = MT* = Tmax TTT = 2 "max Vр. (5.4)

(5.2), (5.3) ба (5.4) илэрхийллүүдийг (5.1) тэгшитгэлд орлуулснаар бид дараахь зүйлийг олж авна.

SQaup = 2a-nd■ dx■(+ kx-Т0Кр) dt,

хаана T0 Цжр.

8Q0Kp = 2a.nd ■ kx ■ dx ■ dt. (5.5)

(5.5) илэрхийлэлийг нэгтгэсний дараа бид дараахь зүйлийг олж авна.

Q0Kp = 2-р■ dk j jdt■ x■ dx = 2-а-к■-I - | ■ t = -4a^nd■ k■ I2 ■ т. (5.6)

Үүссэн илэрхийлэл (4.1), (4.3) ба (5.6)-ыг дулааны тэнцвэрийн тэгшитгэлд aoln = ogr + qs орлуулснаар Qtot = QEL болно:

UIt = 8 ■Х ■ S^ ^^-o ■t + -a^n ■d ■ -(Tmax - To) ■t.

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн тэгшитгэлийг шийдэж, бид дараахь зүйлийг олж авна.

u1 ба £2, л

Үүссэн илэрхийлэл нь харьцангуй алдаатай ердийн туршилтын дээжинд хийсэн тооцооллын дагуу нимгэн металл бариулын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг тодорхойлох боломжийг олгодог.

AU f (AI f (L(LG) ^ (At2

1.5% -иас хэтрэхгүй.

Ном зүй

1. Сивухин, D.V. Физикийн ерөнхий курс / D.V. - М.: Наука, 1974. - T. 2. - 551 х.

2. Рудин, A. V. Төрөл бүрийн хөргөлтийн горимд шил үүсгэгч объектуудын бүтцийн тайвшруулах үйл явцыг судлах / A. V. Рудин // Дээд боловсролын байгууллагуудын мэдээ. Волга бүс. Байгалийн шинжлэх ухаан. - 2003. - No 6. - P. 123-137.

3. Павлов, P.V. Хатуу биеийн физик: сурах бичиг. "Физик" мэргэжлээр суралцаж буй оюутнуудад зориулсан гарын авлага / П.В.Павлов, А.Ф.Хохлов. - М .: Илүү өндөр. сургууль, 1985. - 384 х.

4. Берман, Р. Хатуу бодисын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр / Р.Берман. - М., 1979. - 287 х.

5. Livshits, B. G. Металл ба хайлшийн физик шинж чанар / B. G. Livshits, V. S. Kraposhin. - М .: Металлурги, 1980. - 320 х.

Лузина Анна Вячеславовна Лузина Анна Вячеславовна

бакалавр, магистрын оюутан,

Пенза улсын их сургууль Пенза улсын их сургууль И-мэйл: [имэйлээр хамгаалагдсан]

Рудин Александр Васильевич

Физик-математикийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигч, дэд профессор, Пенза улсын их сургуулийн физикийн тэнхимийн орлогч дарга И-мэйл: [имэйлээр хамгаалагдсан]

Рудин Александр Васильевич

физик, математикийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигч, дэд профессор,

Пенза улсын их сургуулийн физикийн тэнхимийн орлогч дарга

UDC 536.2.083; 536.2.081.7; 536.212.2; 536.24.021 Лузина, А.В.

Суурин дулааны урсгалын аргаар металл дээжийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хэмжих /

А.В.Лузина, А.В.Рудин // Пенза улсын их сургуулийн мэдээллийн товхимол. - 2016. - No3 (15). -ХАМТ. 76-82.

Дулаан дамжилтыг хэмжихэд урьд өмнө олон аргыг хэрэглэж ирсэн. Одоогийн байдлаар тэдгээрийн зарим нь хуучирсан боловч практикт ихэвчлэн тохиолддог энгийн системүүдийн дулаан дамжуулалтын тэгшитгэлийн шийдэлд үндэслэсэн тул онол нь сонирхолтой хэвээр байна.

Юуны өмнө аливаа материалын дулааны шинж чанар нь янз бүрийн хослолоор илэрдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй; гэхдээ материаллаг шинж чанар гэж үзвэл янз бүрийн туршилтаар тодорхойлж болно. Биеийн гол дулааны шинж чанар, тэдгээрийг тодорхойлох туршилтуудыг жагсаацгаая: a) суурин туршилтын горимд хэмжсэн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр; б) калориметрийн аргаар хэмждэг нэгж эзэлхүүн дэх дулааны багтаамж; в) туршилтын тогтмол горимд хэмжсэн хэмжигдэхүүн; г) туршилтын тогтворгүй нөхцөлд хэмжсэн дулааны тархалт х. Үнэн хэрэгтээ суурин бус горимд хийгдсэн ихэнх туршилтууд нь зарчмын хувьд тодорхойлох, тодорхойлох боломжийг олгодог.

Бид энд хамгийн түгээмэл аргуудыг товч тайлбарлаж, тэдгээрийг хамарсан хэсгүүдийг зааж өгөх болно. Үндсэндээ эдгээр аргуудыг хэмжилтийг суурин горимд (тогтвортой горимын аргууд), үе үе халаалттай, суурин бус горимд (хөдөлгөөнгүй горимын аргууд) гүйцэтгэдэг гэж хуваадаг; Тэдгээрийг цаашид муу дамжуулагчийг судлах, металлыг судлахад ашигладаг аргууд гэж хуваадаг.

1. Хөдөлгөөнгүй горимын аргууд; муу дамжуулагчид. Энэ аргын хувьд энэ бүлгийн § 1-д заасан үндсэн туршилтын нөхцөлийг чандлан биелүүлэх ёстой бөгөөд судалж буй материал нь хавтан хэлбэртэй байх ёстой. Аргын бусад хувилбаруудад та материалыг хөндий цилиндр (§ 2, VII бүлгийг үзнэ үү) эсвэл хөндий бөмбөрцөг (§ 2, IX бүлгийг үз) хэлбэрээр судалж болно. Заримдаа дулаан дамждаг судалж буй материал нь зузаан саваа хэлбэртэй байдаг боловч энэ тохиолдолд онол нь илүү төвөгтэй болж хувирдаг (VI бүлгийн §§ 1, 2, VIII бүлгийн § 3-ыг үзнэ үү).

2. Суурин горимын дулааны аргууд; металлууд. Энэ тохиолдолд ихэвчлэн саваа хэлбэртэй металл дээжийг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн төгсгөл нь янз бүрийн температурт хадгалагддаг. Хагас хязгаарлагдмал савааг бүлгийн § 3-т авч үзнэ. IV, мөн хязгаарлагдмал урттай саваа - Ч-ийн 5-р зүйлд. IV.

3. Суурин цахилгааны арга, металл. Энэ тохиолдолд утас хэлбэртэй металл дээжийг цахилгаан гүйдэл дамжуулах замаар халааж, түүний төгсгөлийг өгөгдсөн температурт хадгална (§ 11, IV бүлэг ба жишээ IX, § 3, VIII бүлгийг үз). Та мөн цахилгаан гүйдлээр халсан утсан дахь радиаль дулааны урсгалын тохиолдлыг ашиглаж болно (жишээ V, § 2, VII бүлгийг үз).

4. Шингэнийг хөдөлгөх хөдөлгөөнгүй горимын аргууд. Энэ тохиолдолд хоёр усан сангийн хооронд хөдөлж буй шингэний температурыг хэмжиж, өөр өөр температурыг хадгалдаг (§ 9, IV-р бүлгийг үз).

5. Үе үе халаах аргууд. Эдгээр тохиолдолд саваа эсвэл хавтангийн төгсгөл дэх нөхцөл байдал тогтвортой байдалд хүрсний дараа тодорхой хугацааны дараа температурыг дээжийн тодорхой цэгүүдэд хэмждэг; Хагас хязгаарлагдмал саваагийн хэргийг Бүлгийн 4-р зүйлд авч үзнэ. IV, мөн хязгаарлагдмал урттай саваа - ижил бүлгийн § 8-д. Үүнтэй төстэй аргыг нарны халалтын улмаас үүссэн температурын хэлбэлзлийн үед хөрсний дулааны тархалтыг тодорхойлоход ашигладаг (§ 12, II бүлгийг үз).

Сүүлийн үед эдгээр аргууд нь бага температурыг хэмжихэд чухал ач холбогдолтой болсон; Тэд бас давуу талтай: харьцангуй нарийн төвөгтэй системийн онолд цахилгаан долгионы хөтлүүрийг судлахад зориулж боловсруулсан аргуудыг ашиглаж болно (§ 6, I бүлгийг үзнэ үү).

6. Тогтмол бус горимын аргууд. Өмнө нь түр зуурын аргуудыг тогтвортой байдлын аргуудаас арай бага ашигладаг байсан. Тэдний сул тал бол туршилтын бодит хилийн нөхцөл нь онолын дэвшүүлсэн нөхцөлтэй хэрхэн нийцэж байгааг тогтооход бэрхшээлтэй байдаг. Ийм зөрүүг харгалзан үзэх нь маш хэцүү байдаг (жишээлбэл, хил дээрх холбоо барих эсэргүүцлийн тухайд), энэ нь суурин горимын аргуудаас илүү эдгээр аргуудын хувьд илүү чухал юм (§ 10, II бүлгийг үз). Үүний зэрэгцээ, суурин бус горимын аргууд нь өөрөө сайн мэддэг давуу талуудтай байдаг. Тиймээс эдгээр аргуудын зарим нь маш хурдан хэмжилт хийх, температурын бага зэрэг өөрчлөлтийг харгалзан үзэхэд тохиромжтой; Нэмж дурдахад дээжийг лабораторид зөөвөрлөхгүйгээр хэд хэдэн аргыг "in situ" ашиглаж болох бөгөөд энэ нь ялангуяа хөрс, чулуулаг зэрэг материалыг судлахад маш тохиромжтой. Ихэнх хуучин аргууд нь температурын эсрэг цаг хугацааны графикийн зөвхөн сүүлчийн хэсгийг ашигладаг; энэ тохиолдолд харгалзах тэгшитгэлийн шийдийг нэг экспоненциал гишүүнээр илэрхийлнэ. § 7 бүлэгт. IV, § 5 бүлэг. VI, § 5 бүлэг. VIII ба § 5 бүлэг. IX энгийн геометрийн хэлбэртэй биеийг түүний гадаргуугаас шугаман дулаан дамжуулалтаар хөргөх тохиолдлыг авч үзнэ. § 14 бүлэгт. IV, цахилгаан гүйдлээр халсан утсан дахь тогтмол бус температурын тохиолдлыг авч үзнэ. Зарим тохиолдолд нэг цэг дэх температурын өөрчлөлтийн графикийг бүхэлд нь ашигладаг (§ 10, II бүлэг ба § 3, III бүлгийг үз).

Тэдний дулааны хөдөлгөөний үед. Шингэн ба хатуу биет - диэлектрик - дулаан дамжуулалтыг молекул ба атомын дулааны хөдөлгөөнийг бодисын хөрш хэсгүүдэд шууд шилжүүлэх замаар гүйцэтгэдэг. Хийн биетүүдэд дулаан дамжуулалтаар дулааны тархалт нь дулааны хөдөлгөөний янз бүрийн хурдтай молекулуудын мөргөлдөх үед энергийн солилцооны улмаас үүсдэг. Металлын хувьд дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь голчлон чөлөөт электронуудын хөдөлгөөний улмаас үүсдэг.

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн үндсэн ойлголт нь хэд хэдэн математикийн ойлголтуудыг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн тодорхойлолтыг эргэн санах, тайлбарлах нь зүйтэй.

Температурын талбарЭнэ нь тухайн цаг хугацааны биеийн бүх цэг дэх температурын утгын цуглуулга юм. Математикийн хувьд үүнийг гэж тодорхойлсон т = е(x, y, z, τ). Ялгах суурин температурталбар, биеийн бүх цэгүүдийн температур цаг хугацаанаас хамаардаггүй (цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй), ба тогтмол бус температурын талбар. Үүнээс гадна, хэрэв температур нь зөвхөн нэг буюу хоёр орон зайн координатын дагуу өөрчлөгдвөл температурын талбарыг нэг буюу хоёр хэмжээст гэж нэрлэдэг.

Изотерм гадаргуу- энэ нь температур ижил байх цэгүүдийн геометрийн байрлал юм.

Температурын градиент — төгсөгч тнь изотермийн гадаргууд хэвийн чиглэсэн вектор бөгөөд тоон хувьд энэ чиглэлийн температурын деривативтай тэнцүү байна.

Дулаан дамжилтын үндсэн хуулийн дагуу - хууль Фурье(1822), дулаан дамжуулалтаар дамждаг дулааны урсгалын нягтын вектор нь температурын градиенттай пропорциональ байна:

q = - λ төгсөгч т, (3)

Хаана λ - бодисын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр; түүний хэмжих нэгж В/(м К).

Хасах тэмдгээр (3) тэгшитгэл нь вектор болохыг харуулж байна qвекторын эсрэг чиглэсэн төгсөгч т, өөрөөр хэлбэл температурын хамгийн их бууралтын чиглэлд.

Дулааны урсгал δQдур зоргоороо баримжаатай анхан шатны бүсээр дамжуулан dFвекторын скаляр үржвэртэй тэнцүү байна qанхан шатны сайтын вектор руу dF, мөн нийт дулааны урсгал Qбүх гадаргуу дээгүүр ФЭнэ бүтээгдэхүүнийг гадаргуу дээр нэгтгэх замаар тодорхойлно F:

ДУЛААН ДАМЖУУЛАХ КОФИФИЦИЕНТ

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр λ хуульд Фурье(3) тухайн бодисын дулаан дамжуулах чадварыг тодорхойлдог. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрүүдийн утгыг бодисын термофизикийн шинж чанарын лавлах номонд өгсөн болно. Тоон утгаараа дулаан дамжилтын илтгэлцүүр λ = q/град тдулааны урсгалын нягттай тэнцүү байна qтемпературын градиенттай төгсөгч т = 1 К/м. Хамгийн их дулаан дамжуулалттай хөнгөн хий бол устөрөгч юм. Өрөөний нөхцөлд устөрөгчийн дулаан дамжуулалт λ = 0,2 В/(м К). Хүнд хий нь бага дулаан дамжуулалттай байдаг - агаар λ = 0,025 В/(м К), нүүрстөрөгчийн давхар исэлд λ = 0,02 В/(м К).

Цэвэр мөнгө, зэс нь дулаан дамжилтын хамгийн өндөр коэффициенттэй байдаг. λ = 400 В/(м К). Нүүрстөрөгчийн гангийн хувьд λ = 50 В/(м К). Шингэн нь ихэвчлэн 1-ээс бага дулаан дамжилтын илтгэлцүүртэй байдаг В/(м К). Ус бол хамгийн сайн шингэн дулаан дамжуулагчийн нэг юм λ = 0,6 В/(м К).

Металл бус хатуу материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь ихэвчлэн 10-аас доош байдаг В/(м К).

Сүвэрхэг материал - үйсэн, органик ноос гэх мэт янз бүрийн ширхэгт дүүргэгч нь хамгийн бага дулаан дамжилтын илтгэлцүүртэй байдаг. λ <0,25 В/(м К), савлагааны нягтрал багатай үед нүх сүвийг дүүргэх агаарын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрт ойртож байна.

Температур, даралт, сүвэрхэг материалын хувьд чийгшил нь дулаан дамжилтын илтгэлцүүрт ихээхэн нөлөөлдөг. Лавлах номууд нь тухайн бодисын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг тодорхойлсон нөхцлийг үргэлж зааж өгдөг бөгөөд эдгээр өгөгдлийг бусад нөхцөлд ашиглах боломжгүй юм. Утгын хүрээ λ янз бүрийн материалын хувьд Зураг дээр үзүүлэв. 1.

Зураг 1. Төрөл бүрийн бодисын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн утгын интервалууд.

Дулаан дамжуулалтаар дулаан дамжуулалт

Нэг төрлийн хавтгай хана.

Дулаан дамжуулах онолоор шийдэгдсэн хамгийн энгийн бөгөөд маш нийтлэг асуудал бол зузаантай хавтгай ханаар дамжих дулааны урсгалын нягтыг тодорхойлох явдал юм. δ , температурыг хадгалж байдаг гадаргуу дээр t w1Тэгээд t w2.(Зураг 2). Температур нь зөвхөн хавтангийн зузаанаас хамаарч өөр өөр байдаг - нэг координат X.Ийм бодлогуудыг нэг хэмжээст гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийн шийдэл нь хамгийн энгийн бөгөөд энэ хичээлээр бид зөвхөн нэг хэмжээст асуудлуудыг авч үзэхээр хязгаарлагдах болно.

Үүнийг нэг тоотой тохиолдолд авч үзвэл:

төгсөгч т = dt/dх, (5)

дулаан дамжилтын үндсэн хуулийг (2) ашиглан хавтгай хананы суурин дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн дифференциал тэгшитгэлийг олж авна.

Хөдөлгөөнгүй нөхцөлд эрчим хүчийг халаахад зарцуулдаггүй бол дулааны урсгалын нягт qханын зузаанаар өөрчлөгдөөгүй. Ихэнх практик асуудлуудад ойролцоогоор дулаан дамжилтын илтгэлцүүр гэж үздэг λ температураас хамаардаггүй бөгөөд бүх хананы зузаантай ижил байна. Утга λ температурын лавлах номноос олдсон:

хананы гадаргуугийн температур хоорондын дундаж. (Энэ тохиолдолд тооцооллын алдаа нь ихэвчлэн анхны өгөгдөл ба хүснэгтийн утгын алдаанаас бага байдаг бөгөөд дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь температураас шугаман хамааралтай байдаг: λ = a+ btяг тооцоолох томъёо qойролцоохоос ялгаатай биш). At λ = const:

(7)

тэдгээр. температурын хамаарал ткоординатаас Xшугаман (Зураг 2).

Зураг 2. Хавтгай хананы зузаан дахь суурин температурын хуваарилалт.

(7) тэгшитгэлийн хувьсагчдыг хувааж, дээр нь интегралдах замаар т-аас t w1өмнө t w2болон өөр X 0-ээс δ :

, (8)

Бид дулааны урсгалын нягтыг тооцоолох хамаарлыг олж авна.

, (9)

эсвэл дулааны урсгалын хүч (дулааны урсгал):

(10)

Иймээс 1-ээр дамжуулсан дулааны хэмжээ м 2дулаан дамжилтын илтгэлцүүртэй шууд пропорциональ хана λ хананы гаднах гадаргуугийн температурын зөрүү ( t w1 - t w2) ба хананы зузаантай урвуу пропорциональ байна δ . Хананы талбайгаар дамжин өнгөрөх дулааны нийт хэмжээ Фмөн энэ талбайтай пропорциональ байна.

Үүссэн энгийн томъёо (10) нь дулааны тооцоонд маш өргөн хэрэглэгддэг. Энэ томьёог ашиглан тэд зөвхөн хавтгай ханаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалын нягтыг тооцоолоод зогсохгүй илүү төвөгтэй тохиолдлуудын тооцооллыг хийдэг бөгөөд тооцоололд нарийн төвөгтэй тохиргооны ханыг хавтгай ханаар солино. Заримдаа үнэлгээний үндсэн дээр нэг эсвэл өөр хувилбарыг нарийвчлан боловсруулахад цаг хугацаа зарцуулахгүйгээр татгалздаг.

Нэг цэг дэх биеийн температур Xтомъёогоор тодорхойлно:

t x = t w1 - (t w1 - t w2) × (x × d)

Хандлага λF/δхананы дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, харилцан утга гэж нэрлэдэг δ/λFхананы дулааны буюу дулааны эсэргүүцэл ба зориулалтын Rλ. Дулааны эсэргүүцлийн тухай ойлголтыг ашиглан дулааны урсгалыг тооцоолох томъёог дараах байдлаар илэрхийлж болно.

Хараат байдал (11) нь хуультай төстэй Омцахилгааны инженерчлэлд (цахилгаан гүйдлийн хүч нь гүйдэл урсаж буй дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэлд хуваагдсан потенциалын зөрүүтэй тэнцүү).

Ихэнхдээ дулааны эсэргүүцэл нь δ / λ утга бөгөөд энэ нь 1 талбай бүхий хавтгай хананы дулааны эсэргүүцэлтэй тэнцүү байдаг. м 2.

Тооцооллын жишээ.

Жишээ 1. 200 зузаантай барилгын бетон ханаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалыг тодорхойлно мм, өндөр Х = 2,5 мба урт 2 м, хэрэв түүний гадаргуу дээрх температур нь: t с1= 20 0 С, t s2= - 10 0 С, мөн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр λ =1 В/(м К):

= 750 В.

Жишээ 2. 50-ийн зузаантай хананы материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг тодорхойлно мм, хэрэв дулааны урсгалын нягт түүгээр q = 100 В/м 2, болон гадаргуу дээрх температурын зөрүү Δt = 20 0 С.

В/(м К).

Олон давхаргат хана.

Формула (10) нь хэд хэдэн (10) -аас бүрдсэн ханаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалыг тооцоолоход ашиглаж болно. n) өөр хоорондоо нягт зэргэлдээ орших ялгаатай материалын давхаргууд (Зураг 3), жишээлбэл, цилиндрийн толгой, жийргэвч, янз бүрийн материалаар хийсэн цилиндрийн блок гэх мэт.

Зураг 3. Олон давхаргат хавтгай хананы зузааны дагуу температурын хуваарилалт.

Ийм хананы дулааны эсэргүүцэл нь бие даасан давхаргын дулааны эсэргүүцлийн нийлбэртэй тэнцүү байна.

(12)

Томъёо (12) дээр та бүх нийлбэр дулааны эсэргүүцлийг "оруулсан" цэгүүд (гадаргуу) дахь температурын зөрүүг орлуулах хэрэгтэй, өөрөөр хэлбэл. энэ тохиолдолд: t w1Тэгээд t w(n+1):

, (13)

Хаана би- давхаргын дугаар.

Хөдөлгөөнгүй горимд олон давхаргат ханаар дамжин өнгөрөх тодорхой дулааны урсгал тогтмол бөгөөд бүх давхаргад ижил байна. (13)-аас дараах байдалтай байна.

. (14)

(14) тэгшитгэлээс харахад олон давхаргат хананы нийт дулааны эсэргүүцэл нь давхарга бүрийн эсэргүүцлийн нийлбэртэй тэнцүү байна.

Температурын зөрүүг томъёо (10)-ын дагуу бичвэл томъёо (13)-ыг хялбархан гаргаж болно Полон давхаргат хананы давхаргууд ба бүх зүйлийг нэмнэ Пбүх давхаргад байгааг харгалзан илэрхийлсэн Qижил утгатай. Хамтдаа нэмбэл бүх завсрын температур буурна.

Давхарга бүрийн доторх температурын хуваарилалт нь шугаман боловч өөр өөр давхаргад температурын хамаарлын налуу өөр өөр байдаг, учир нь (7) томъёоны дагуу ( dt/dx)би = - q/λ i. Бүх давхаргуудаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалын нягт нь хөдөлгөөнгүй горимд ижил боловч давхаргын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр өөр өөр байдаг тул дулаан дамжуулалт багатай давхаргад температур илүү огцом өөрчлөгддөг. Тиймээс, 4-р зураг дээрх жишээн дээр хоёр дахь давхаргын материал (жишээлбэл, жийргэвч) хамгийн бага дулаан дамжуулалттай, гурав дахь давхарга нь хамгийн өндөр байна.

Олон давхаргат ханаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгалыг тооцоолсноор бид (10) хамаарлыг ашиглан давхарга бүрийн температурын уналтыг тодорхойлж, бүх давхаргын хил дээрх температурыг олох боломжтой. Хязгаарлагдмал зөвшөөрөгдөх температуртай материалыг дулаан тусгаарлагч болгон ашиглахад энэ нь маш чухал юм.

Давхаргын температурыг дараах томъёогоор тодорхойлно.

t sl1 = t c t1 - q × (d 1 × l 1 -1)

t sl2 = t c l1 - q × (d 2 × l 2 -1)

Холбоо барих дулааны эсэргүүцэл. Олон давхаргат ханын томъёог гаргахдаа давхаргууд нь хоорондоо нягт зэргэлдээх бөгөөд сайн холбоо барьдаг тул өөр өөр давхаргын контактын гадаргуу нь ижил температуртай байдаг гэж үзсэн. Давхаргын аль нэгийг шингэн төлөвт эсвэл урсгалтай уусмал хэлбэрээр өөр давхаргад хэрэглэвэл олон давхаргат хананы бие даасан давхаргын хооронд нягт холбоо барих нь хамгийн тохиромжтой. Хатуу биетүүд нь зөвхөн барзгар байдлын профилын дээд хэсэгт бие биендээ хүрдэг (Зураг 4).

Оройнуудын контактын талбай нь өчүүхэн бага бөгөөд дулааны урсгал бүхэлдээ агаарын цоорхойгоор дамждаг ( h). Энэ нь нэмэлт (холбоо барих) дулааны эсэргүүцлийг бий болгодог R to. Дулааны контактын эсэргүүцлийг зохих эмпирик хамаарлыг ашиглан эсвэл туршилтаар бие даан тодорхойлж болно. Жишээ нь, завсарын дулааны эсэргүүцэл 0.03 ммойролцоогоор 30 орчим ган давхаргын дулааны эсэргүүцэлтэй тэнцүү байна мм.

Зураг 4. Хоёр барзгар гадаргуугийн хоорондох контактуудын зураг.

Дулааны контактын эсэргүүцлийг бууруулах арга.Харилцааны нийт дулааны эсэргүүцлийг боловсруулалтын цэвэр байдал, ачаалал, орчны дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, холбоо барих хэсгүүдийн материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр болон бусад хүчин зүйлээр тодорхойлно.

Дулааны эсэргүүцлийг бууруулах хамгийн их үр ашиг нь металлын дулаан дамжилтын илтгэлцүүртэй ойролцоо дулаан дамжуулалт бүхий орчинг контактын бүсэд оруулах замаар хийгддэг.

Холбоо барих бүсийг бодисоор дүүргэх дараахь боломжууд байдаг.

Зөөлөн металл жийргэвч ашиглах;

Дулаан дамжуулалт сайтай нунтаг бодисыг контактын бүсэд нэвтрүүлэх;

Сайн дулаан дамжуулалт бүхий наалдамхай бодисыг бүсэд нэвтрүүлэх;

Барзгаржилтын цухуйсан хэсгүүдийн хоорондох зайг шингэн металлаар дүүргэх.

Холбоо барих бүсийг хайлсан цагаан тугалгаар дүүргэх үед хамгийн сайн үр дүнд хүрсэн. Энэ тохиолдолд контактын дулааны эсэргүүцэл бараг тэг болно.

Цилиндр хэлбэртэй хана.

Маш олон удаа хөргөх бодисууд хоолойгоор (цилиндрээр) дамждаг бөгөөд хоолойн (цилиндр) цилиндр ханаар дамжих дулааны урсгалыг тооцоолох шаардлагатай байдаг. Цилиндр ханаар дулаан дамжуулах асуудал (дотоод ба гадна гадаргуу дээр мэдэгдэж байгаа ба тогтмол температуртай) цилиндр координатаар авч үзвэл мөн нэг хэмжээст байна (Зураг 4).

Температур нь зөвхөн радиусын дагуу, хоолойн уртын дагуу өөрчлөгддөг лба түүний периметрийн дагуу өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.

Энэ тохиолдолд дулааны урсгалын тэгшитгэл нь дараах хэлбэртэй байна.

. (15)

Хамаарал (15) нь цилиндрийн ханаар дамжих дулааны хэмжээ нь дулаан дамжилтын илтгэлцүүртэй шууд пропорциональ байгааг харуулж байна. λ , хоолойн урт лба температурын зөрүү ( t w1 - t w2) ба цилиндрийн гаднах диаметрийн харьцааны натурал логарифмтай урвуу пропорциональ г 2түүний дотоод диаметр хүртэл d 1.

Цагаан будаа. 4. Нэг давхаргатай цилиндр хананы зузаанын дагуух температурын өөрчлөлт.

At λ = радиус тутамд тогтмол температурын тархалт rНэг давхаргат цилиндр хана нь логарифмын хуульд захирагддаг (Зураг 4).

Жишээ. Хоёр давхаргын хооронд 250 зузаан тоосго байгаа бол барилгын ханаар дамжин гарах дулааны алдагдлыг хэд дахин бууруулах вэ? мм 50 зузаантай хөөсөн дэвсгэр суурилуулах мм. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь дараахтай тэнцүү байна. λ тоосго . = 0,5 В/(м К); λ үзэг. . = 0,05 В/(м К).