Спосіб визначення коефіцієнта теплопровідності для пінополістиролу

Спосіб визначення коефіцієнта теплопровідності λ для пінополістиролу і виробів на його основі, який полягає у вимірюванні істинної густини ρ для полістиролу і середньої густини ρ0 для пінополістиролу, який відрізняється тим, що визначення здійснюють згідно із співвідношенням: é ù æ r ö l = 0,1475 ê1 - 0,0079ç1 - 0 ÷ × 100 ú , ç r ÷ ê ú è ø ë û де: ρ - істинна густина полістиролу, кг/м3; ρ0 - середня густина пінополістиролу, кг/м3. (19) (21) u200707850 (22) 12.07.2007 (24) 26.11.2007 (72) ДВОРКІН ЛЕОНІД ЙОСИПОВИЧ, UA, СКРИПНИК ІГОР ГАВРИЛОВИЧ, UA, ВОВК ОЛЕКСАНДР ВАСИЛЬОВИЧ, UA, АНДРЄЄВ ОЛЕКСАНДР АНАТОЛІЙОВИЧ, UA, МОРОЗ ОЛЕКСАНДР ІГОРЕВИЧ, UA (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ВОДНОГО ГОСПОДАРСТВА І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ, UA (56) 3 28093 r 0 - середня густина пінополістиролу, кг/м3. Пінопластами вважають матеріали із системою ізольованих не сполучених між собою комірок, що містять газ і розділені тонкими плівками. Вони являють собою пористі пластмаси, які одержують при вспінюванні і термічній обробці полімерів [Дворкін Л.И., Скрипник І.Г. Технологія полімерних будівельних матеріалів. Рівне: УДУВГП, 2004. - 256 с., с. 174-179]. Теплопровідність зменшується в міру ускладнення хімічного складу матеріалів і будови їх просторової градки, переходу від кристалічної структури до аморфної. Однак найчутливіша вона до зміни пористості або середньої густини матеріалу, на що вказують результати експериментальних досліджень. æ r0 ö ç ÷ ç ÷ Відомо, що залежність l = f(ПI) і П = f è r ø визначається за формулами, приведеними в посібнику [Дворкін Л.Й., Скрипник І.Г. Фізико-хімічні і фізичні методи досліджень будівельних матеріалів. / Рівне: НУВГП, 2006./ 220 с., с. 31, 72]: (3) l = l 0 (1 - к × П), де l 0 - коефіцієнт теплопровідності для матеріалу із нулевою пористістю; l - коефіцієнт теплопровідності для матеріалу із загальною пористістю П; к - емпіричний коефіцієнт для даного виду матеріалу. r ö æ П = ç 1 - 0 ÷ × 100%, ç r ÷ è ø де r 0 - середня густина матеріалу; (4) r - істинна густина речовини, з якої виготовлено даний матеріал. Підставивши вираз (4) у формулу (3) одержимо що: é ù æ r ö (5) l = l 0 ê1 - кç 1 - 0 ÷ × 100 ú . ç r ÷ ê ú è ø ë û Спосіб визначення коефіцієнта l, теплопровідності для пінополістиролу здійснюється наступним чином. Із досліджуваного матеріалу виготовляються зразки-куби розміром 150х150х150мм або 200х200х200мм із отвором у центрі зразка-куба довжиною 90 мм і діаметром 6 мм, що відповідає розміру теплового циліндричного зонду, під'єднаного до вимірного приладу типу ИТ-1, який працює на принципі регулярного режиму і встановлюється залежність температури поміщеного у зразок нагріваємого тіла від теплопровідності оточуючого його матеріалу. Точність вимірювань залежить від відповідності отвору розмірам зонду. Недоцільно проводити вимірювання, коли розміри отвору перевищують розміри зонду більш ніж на 15-20% [Скрипник І.Г., Безусяк О.В. Інструкція. Визначення коефіцієнта теплопровідності і термічного опору пінополістирольних виробів. - Рівне: НУВГП, 2007. - 8 с.]. Експериментальне 4 визначаємо значення l коефіцієнта теплопровідності для досліджуваних зразків різної середньою густини r 0 . Враховуючи що істинна густина полістиролу r = 1050 кг/м3, розраховуємо за формулою (4) загальну пористість зразків пінополістиролу П. Отримані результати підставляємо у співвідношення (3) і визначаємо для зразків значення l 0 та прирівнюючи праві сторони одержаних виразів знаходимо значення емпіричного коефіцієнта к. Підставляючи отримані значення для l 0, к і r у формулу (5) отримуємо робочу формулу для визначення коефіцієнта теплопровідності X від середньої густини матеріалу r 0 . é ù r ö æ (6) l 0,1475 ê1 - 0,0079ç1 - 0 ÷ × 100 ú . = ç 1050 ÷ ê ú è ø ë û В табл. приведено порівняльні дані за ДСТУ Б В. 2.7-8-94 та ТУ УВ. 2.7-25,2-00294349-156: 2007 і одержаними в наших дослідженнях. З чого видно, що значення l за нормативними документами не відповідає залежності l = f( r 0 ) і тому вони не можуть бути прийнятими для характеристики марок виробів. Таблиця Порівняльна характеристика для r 0 і l в залежності від марки пінополістиролу Показник r 0 , кг/м5 Марка 15 25 35 50 до 15,0 15,125,0 25,135,0 35,150,0 l , Вт/м.К за 0,039 0,037 0,037 нормативними 0,042 документами l , Вт/м.К за до 0,03265- 0,0338- 0,0349даними 0,0326 0,03375 0,03485 0,0365 досліджень В такий спосіб стає можливим однозначне і прецензійне визначення коефіцієнта l теплопровідності за істинною густиною речовини r і середньою густиною матеріалу r 0 для виробів із пінополістиролу, що дає можливість оперативно, достовірно, і з більшою точністю вимірювання визначати коефіцієнт теплопровідності l для пінополістиролу а також можна цей метод застосовувати і для інших теплоізоляційних матеріалів як органічного так і мінерального походження і визначати r ö æ = f ç1 - 0 ÷. l ç r ÷ ø è Корисна модель зручна для практичних цілей як у виробничому так і науковому плані при 5 28093 здійсненні контролю якості виробів у промисловості або при розробці матеріалів із особливими властивостями. 6