В качестве объекта экспериментальных исследований для оценки теплоизоляционных свойств существующих и вновь предлагаемых материалов нами были изготовлены образцы с размерами 250 х 250 мм. Толщина образцов имела размеры, применяемые в ограждении кабины. При этом производилось точное взвешивание для определения их удельного веса.
Материалы отбирались по следующим признакам:
- Наименьшему коэффициенту теплопроводности;
- Обеспечению более простых методов укладки материалов;
- Пожаробезопасности;
- Возможности сохранения материалом звуке- и теплоизолирующих свойств в течение длительной эксплуатации локомотива.
Теплоизоляционные материалы, подвергавшиеся испытаниям, указаны в таблице.
Таблица 1
Большинство перечисленных в табл.1 теплозвукоизоляционных материалов отвечают указанным выше требованиям. Однако все они (исключая пенополистирол и противошумную мастику) обладают одним из существенных недостатков: не могут быть уложены в ограждении кабины сплошным слоем.
По-видимому, наиболее перспективным теплоизоляционным материалом можно считать пенополистирол ПСБ-С. Главное его преимущество перед перечисленными материалами заключается в том, что он может укладываться в ограждении кабины сплошным слоем. Это позволит исключить воздушные прослойки между торцами отдельных пакетов в существующей конструкции уменьшить влияние тепловых мостиков и т.д.
Стенд и измерительная аппаратура, примененные в данной работе, позволили определить теплотехнические свойства материалов, применяемых в ограждении кабины.
Существует несколько способов для определения коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов, описанных в литературе [31, 35, 34, 95,44] . Одним из таких является метод пластины, который использован в установке "Испытатель теплопроводности по способу Бонна".
Данный стенд [37] , оформленный в виде стола со всеми необходимыми приборами, нами был использован для определения коэффициента теплопроводности материалов, применяемых в ограждении кабины и вновь рекомендуемых.
Принципиальная схема такой установки представлена на рис. 20 . Основными органами стенда являются "горячая" 2 и "холодная" 3 плиты, между которыми устанавливается испытуемый образец I. На боковых сторонах "холодной" плиты имеется по одному микрометру для определения толщины материала. Для компенсации торцевых тепловых потерь во время опыта имеется плита 4. Для измерения температур жидкости, подводимой к охлаждаемой и горячей плитам устанавливаются термометры 6,7. Для поддержания постоянной температуры жидкости, подводимой к "холодной" плите в схеме предусмотрен термостат 9 и терморегулятор 9а, а 10 и 10а для "горячей" плиты соответственно. По счетчику электрического тока 13 определяют расход электроэнергии для принятого интервала времени. В схеме стенда предусматривается переключатель подводимой мощности 14, который ставится в одно из 12-ти положений, в зависимости от толщины испытуемого материала и ожидаемого коэффициента теплопроводности в соответствии с зависимостями, приведенными на рис. 24.
Рис. 20 Принципиальная схема стола Бокка
Рис. 2-4 Зависимость ступени подводимой мощности стенда от толщины и ожидаемого коэффициента теплопроводности материала
Описанный выше стенд позволяет исследовать коэффициент теплопроводности материалов толщиной от 10 до 70 мм.
Характер и режимы экспериментальных исследований при изучении теплотехнических свойств материалов сводятся к определению коэффициента теплопроводности (Ί).
Подготовленные к испытаниям образцы поочередно устанавливаются на стенде между двумя пластинами, одна из которых "горячая", а другая - "холодная". Далее выполняются следующие операции:
- Измеряется средняя толщина испытуемого образца с помощью имеющихся микрометров;
- Приближенно определяется время прогрева материала;
- После прогрева материала через определенные интервалы времени (дТ = 15 мин.) производят измерение температур греющей жидкости (и ti2) и охлаждающей жидкости. Интервалы времени ΔΪ выбираются так, чтобы отношения
- расход электроэнергии) оставались постоянными и не отличались от среднеарифметической величины этого отношения за опыт не более чем на 2,5%.
Методика обработки опытных данных при определении коэффициента теплопроводности материалов нами принята на основании [37] .
Количество тепла при установившемся тепловом состоянии, проходящее через слой испытуемого материала, определяется по следующей зависимости
Коэффициент (Π1) учитывает долю электрической энергии, подводимой к нагревателю "горячей" плиты, отнесенную к единице ее поверхности.
Таблица 2,
