Приложение ДА (справочное). Моделирование эффекта толщины

Приложение ДА
(справочное)

Моделирование эффекта толщины

В настоящем приложении приведено описание процесса теплопереноса через однородные теплоизоляционные материалы низкой плотности как основы для получения уравнений интерполяции, применяемых при прогнозировании эффекта толщины путем интерполирования.

График зависимости R(d) термического сопротивления образца R от его толщины d для всех однородных теплоизоляционных материалов представлен на рисунке ДА.1. Термическое сопротивление образца при толщине, равной нулю, полученное экстраполированием прямолинейного участка графика (непрерывная полужирная прямая линия), зависит от свойств материала и условий испытания, например от излучательной способности рабочих поверхностей плит прибора, контактирующих с лицевыми гранями образца в процессе испытания.

Угол наклона прямолинейного участка графика зависимости термического сопротивления образца материала от его толщины R(d) является истинной технической характеристикой материала. При отношение приращения толщины образца к соответствующему приращению его термического сопротивления называют коэффициентом теплопропускания материала.

На приборах с горячей охранной зоной или приборах, оснащенных тепломером, измеряют термическое сопротивление образца R. Если толщина образца d измерена, то может быть вычислено значение коэффициента теплопередачи J по формуле J = d/R. Коэффициент теплопередачи может быть представлен как измеренная, эквивалентная или эффективная теплопроводность образца. Для теплоизоляционных материалов низкой плотности коэффициент теплопередачи J зависит от коэффициента ослабления радиационного теплопереноса, теплопроводности газа в порах, теплопроводности матрицы материала и воздухопроницаемости материала, от условий испытаний и характеристик образца: толщины, средней температуры, разности температур лицевых граней образца в процессе испытания и излучательной способности рабочих поверхностей плит прибора, контактирующих с лицевыми гранями образца при испытании. Если толщина образца достаточно велика, то коэффициент теплопередачи не зависит от толщины образца и излучательной способности рабочих поверхностей плит прибора, контактирующих с лицевыми гранями образца в процессе испытания, т.е. является свойством материала, называемым коэффициентом теплопропускания материала.

Примечание - Если различные материалы имеют одинаковые коэффициент теплопропускания, коэффициент ослабления радиационного теплопереноса, теплопроводность газа в порах и теплопроводность матрицы, то значение толщины , при котором начинается прямолинейный участок графика зависимости термического сопротивления образца материала от его толщины R(d), для пенопластов должно быть больше, чем для минераловатных изделий, вследствие различного механизма ослабления радиационного теплопереноса через эти материалы. Поэтому для пенопластов чаще, чем для минераловатных изделий, значение толщины может быть больше фактической толщины образца.

Термическое сопротивление R и коэффициент теплопропускания плоского образца материала низкой плотности могут быть описаны следующими уравнениями:

, (ДА.1)

, (ДА.2)

где - термическое сопротивление образца при толщине, равной нулю (может не зависеть от толщины образца d), ;

d - толщина образца, м;

- коэффициент теплопропускания материала, ;

- кондукционная составляющая теплопроводности материала,