Сыйымдылыы
 Скачать 228.11 Kb.
|
|
Жылу сыйымдылығы зерттелетін күл керамикалық материалдары аталған қоспадан пластикалық (икемделгіш) жолмен пестеу арқылы жасалады: атап айтқанда 85%- і массасы бойынша Алматы ГРЭС -і күлінен ,ал 15%-і пластикалық қасиеттері жоғары Айнабұлақ лайынан тұратын қоспадан диаметірі 50мм,ал биіктігі 65мм болатын цилиндр формалы модельді үлгілер жасалады. Мұндай үлгілер арнайы кептіргіш шкафтарда 100°С температура жағдайында кептірілгеннен кейін электр пештерінде 1100°С-1150°С температуралар жағдайында күйдіріліп күл керамикасы дайындалады. Тәжірибе жүзінде осындай жолмен алынған өте берік,орташа тығыздығы 1400кг/м³ болатын керамикалық материалдардың жылу сыйымдылығы зерттеледі. Жылу сыйымдылығын анықтау үшін осы материалдардан кесу жолымен дайындалынған диаметірі 15мм,биіктігі 10мм болатын кішкентай үлгілермен жүргізілді. Үлгінің жылу сыйымдылығын өлшеу үшін 2.1.-суретте көрсетілген  динамикалық С-калориметр әдісін пайдаланамыз.2.1.- сурет Динамикалық С – калориметрдің жылулық схемасы. 1-зерттелетін үлгі, 2-ампула, 3-жылу өлшегіш , 4- қабықша ,5- негізгі жылу Зерттелген үлгі (1) металл ампуланың ішіне орналасқан және ол ампулаға (3) жылу өлшегіш арқылы үздіксіз келетін жылу сыйымдылығының есебінде монтонды қызады (9). Ампуланы (2) және зерттелетін үлгілер (1) жылу байланысы сыртқы ортадан адибаттық қабақ (4)бөліп тұрады. Жылу өлшегіш арқылы өтетін жылу ағыны ампула мен зерттелетін үлгіні қыздыруға кетеді. Ол мына формуламен анықталады. QT=Q0 + Qa (2.1) Мұндағы ,[ВТ] Q0 -зерттелетін үлгіні қыздыруға кететін жылу ағыны Qa- ампуланы қыздыруға кететін жылу ағыны ,[ВТ] Зерттелетін үлгіні қыздыруға кететін жылу ағыны былай анықталады. Q0 =cm0b (2.2) Мұндағы С-үлгінің меншікті жылу сыйымдылығы [Дж/кг К] m0 - үлгінің массасы , [кг] b- қыздыру жылдамдығы ,[км/с] Ампуланы қыздыруға кететін жылу ағыны былай анықталады. Qa=CaB (2.3) Мұндағы Ca-ампуланың толық жылу ағынының шамасын жылу өлшегіштің температурасының ауытқуы өткізгіштігі арқылы сипаттауға болады,ол былай: VT менKT жылу QT=VTKT (2.4) KT =KT(t) прибордың тұрақты параметрі болып табылады,ол тек температураға тәуелді болады. Сонымен ,жылусыйымдылықты есептейтін формула мынадай болады: 1 KTVT- C   m ∣ B a∣ (2.5) 0 𝖩 Жылу өткізгіште температураның ауытқуы аз болған жағдайда өлшегіштің температурасынының кешігу уақытын бөлеуге болады,яғни, (2.6) 𝜏T-Жылу өткізгіштің температурасының кешігу уақыты, [сек] VT 𝜏T= B Ендеше, жылу сыйымдылықты анықтайтын формула былай: C=KT(𝜏 - 𝜏 ) (2.7) m0 0 T Мұндағы 𝜏 0 -бос ампуламен тәжірибе жасағандағы жылу өлшегіштің температурасының кешігу уақыты. Зерттелген үлгі жабылатын қақпағы бар ампуланың ішінде орналасқан. Жоғарғы бөлігі өлшеуіш ұяның ядросы сұйық азотты жіберу арқылы ең төменгі температураға дейін суытылады. Қыздырғышқа кернеу берген кезде өлшеуіш ұяның ядросы монотонды түрде қызып ,үлгінің ең шекті жоғарғы температурасына жетеді. Қыздырғыштың көмегімен қыздыру кезінде қақпақты ампуланың арасында адиабаттық шарт байқалады. Қыздырғыштың жұмыс істеуін бақылау үшін түзеткіш ампуласы қақпақтағы термопараларды қолдануға болады. Тәжірибеде әртүрлі температура деңгейінде (25°С сайын ) қыздыру процесін температура өзгерісін Ф-136 приборымен,ал секундомер арқылы ампуланың температурасының кешігу уақыты өлшеніп отырады.Қоректендіру және басқару блогы өлшегіш ұяшық ядросын берілген жылдамдықпен қыздыру және қорғағыш қақпақтың температурасын автоматты түрде басқаруды қамтамасыз етеді. Қыздыру жылдамдығы қыздырғыштың кернеуінің бастапқы шамасымен және оның өзгеріс жылдамдығымен сипатталады.Бұл екі шама қатаң түрде анықталынған. Тәжірибе жүргізу үшін “измерение” ажыратқышын t-жағдайға қоямыз.Өлшегіш ұяшығын -100°С температураға (сұйық азоттың көмегімен) суытамыз. Ол үшін Дьюард ыдысынан арнайы бачокқа азот құямыз,ол түтікшелер арқылы өлшегіш ұяшығының жоғарғы жағына беріледі. Ф-136 құралындағы температураны /25°С тан -125°С / өзгерте отырып , өлшеуіш ұяшығының суу процесін байқаймыз.Өлшеу ұяшығының температурасы қажетті мәнеге жеткен соң, қондырғыны іске қосып,қоректендіру бөлігі арқылы 20±2В кернеу береміз. Температура - 100°С- қа жеткен кезде секундометрді қосамызда , «измерение» ажыратқышын t жағдайына қоямыз. Көрсеткіштің шкаласы 0-ден өткенде секундометрді тоқтатамыз. Қыздырғышты үлгінің шекті температурасына жеткенде сөндіреміз. «Измерение» ажыратқыштың УСТ. О жағдайына қоямыз. Түзеткішпен қоректендіру блогын өшіремізде ,өлшеуіш ұяшықтың корпусының жоғарғы бөлігін көтеріп,оны суытамыз. Тәжірибе бойынша алынған мәндерді (2.7) формуласына қойып,белгілі температуралар жағдайында жылу сыйымдылықты есептейміз. Есептеулердің нәтижесінде зерттелген үлгілердің жылу сыйымдылығының температураға тәуелділігін сипаттайтын графиктер салынады. SiO 2 , Al 2 O 3 тотықтарының жылу сыйымдылығының температураға тәуелділігі. Кристалдық тордың энергиясы 1313000 кДж/кмоль (3137ккал/моль) . Кремний қос тотығышының үш негізгі кристалдық модификациясы (түрі) бар. Олардың әрқайсысы төменгі температуралы жоғарғы температураның өзге түрлері бар. Олар жайлы мәліметтер 2.1 және 2.2 кестелерінде көрсетілген. Жоғарыда көрсетілгендей жаңа керамикалық материалдардың химиялық және минерологиялық құрамдары күрделі болып келеді. Олардың құрамында негізінен 74% SiO 2 және Al 2 O 3 тотықтарынан тұрады. Сондықтан салыстырмалы талдау жүргізу мақсатында керамикалық үлгілер құрамына кіретін жекелеген тотықтардың меншікті жылу сыйымдылығы көрсетілген. 2.1-кесте Кремний қос тотығының кристалдық модификациялары.
|