ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ИЗДЕЛИЯ ОГНЕУПОРНЫЕ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

ГОСТ 12170-76

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР

Москва

РАЗРАБОТАН Всесоюзным Государственным институтом научно-исследовательских и проектных работ огнеупорной промышленности

Директор А. К. Карклмт

Руководители темы: Е. Я. Литовский, Я. А. Ланда, А. Г. Маранц Ответственные исполнители: Н. А. Пучкелевич, Н. С. Гаенко

ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

Зам. министра А. Ф. Борисов

ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Всесоюзным научно-исследовательским институтом стандартизации (ВНИИС)

Директор А. В. Гличев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 7 июня 1976 г. № 1382

УДК 666.76:536.2(083.74)    Группа    И29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ИЗДЕЛИЯ ОГНЕУПОРНЫЕ Метод определения теплопроводности

Refractory articles.

Method of thermal conductivity determination

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 7 июня 1976 г. N9 1382 срок действия установлен

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на огнеупорные изделия с теплопроводностью 0,18—12 Вт/(м*К) и устанавливает метод определения теплопроводности при стационарном температурном поле в испытуемом образце и температурах нагрева горячей поверхности образца от 400 до 1350*43.

Стандарт разработан в соответствии с рекомендацией СЭВ по стандартизации PC 2752—70.

1. МЕТОД ОТБОРА ОБРАЗЦОВ

1.1.    Метод отбора образцов, подлежащих испытанию, а также температура испытания устанавливаются в стандартах и другой нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке. Если не установлено количество образцов, то теплопроводность определяют на одном образце.

1.2.    Образец должен иметь форму прямоугольного параллелей пипеда с размерами 114X1.14X65 мм. Отклонения по размерам образца допускаются ±2 мм.

Допускается испытание образцов меньшей толщины, но не менее 35 мм.

1.3.    При определении теплопроводности на образцах, изготовленных из прямого кирпича с размерами 230х (115; 114) Х65 мм, используется половина кирпича.

Перепечатка воспрещена © Издательство стандартов, 1976 г.

Стр. 2 ГОСТ 12170-76

2. АППАРАТУРА

Установка для определения теплопроводности (см. чертеж) включает: электропечь, обеспечивающую односторонний нагрев испытуемого образца (его верхней горячей поверхности) до температуры 1350°С в воздушной среде. Печь состоит из двух частей — верхней и нижней. В верхней съемной части расположены три карбидкремниевых нагревателя типа КЭН Б 16/230/45 по ГОСТ 16139—70, работающие при ваттной нагрузке до 20 Вт/см². Допускается применять не менее трех нагревателей других видов, обеспечивающих заданную температуру нагрева образца. В нижней неподвижной части печи, установленной на станине, в одной горизонтальной плоскости расположены центральный калориметр с охранным кольцом и водяная рубашка;

автотрансформатор РНО-Ю по ГОСТ 9680-61    мощностью

10 кВт с плавной регулировкой напряжения от 0 до 250 В. Допускается применять другие аппараты той же мощности, обеспечивающие плавное ее регулирование;

водонапорный бак вместимостью не менее 100 л с постоянным уровнем воды, установленный на высоте не менее 3 м от пола;

ГОСТ 11170-76 Ctp. 3

два термостата для регулирования температуры воды; переносной потенциометр постоянного тока типа ПП-63 по ГОСТ 9245-68. Допускается применять приборы других типов, обеспечивающие измерение т.э.д.с. с погрешностью, не превышающей 0,025 мВ;

многоточечный переключатель, позволяющий подключать к потенциометру не менее четырех термопар;

термопару платинородий-платиновую из проволоки марки ПлТ диаметром 0,5 мм и проволоки марки Пр-10 диаметром 0,5 мм по ГОСТ 10821-64;

термопару хромель-алюмелевую из проволоки марки Х-А диаметром 0,5 мм по ГОСТ 1790-63;

две термопары хромель-копелевые из проволоки марки Х-К диаметром 0,2—0,5 мм по ГОСТ 1790-63. Допускается применять хромель-алюмелевые термопары из проволоки марки Х-А диаметром 0,2—0,5 мм по ГОСТ 1790-63;

три термометра типа 4-Б2 с ценой деления шкалы 0,1°С по ГОСТ 215-73 и два метастатических термометра Бекмана с ценой деления шкалы 0,01°С. Допускается применять термобатареи, обеспечивающие измерение перепада температуры с погрешностью, не превышающей 0,01°С;

три термометра с ценой деления шкалы не более 0,5°С по ГОСТ 2823-73;

цилиндр измерительный вместимостью 250 или 500 мл по ГОСТ 1770-64 и секундомер с погрешностью не более 1,6 с за 30 мин. Для измерения расхода воды допускается пользоваться ротаметром;

измерительный инструмент: металлическая линейка с ценой деления шкалы не более 1 мм для измерения размеров образца и штангенциркуль с ценой деления шкалы не более 0,1 мм для измерения расстояния между центрами спаев термопар в образце.

з. подготовка к ИСПЫТАНИЮ

3.1.    Нижнюю поверхность образца подшлифовывают.

По середине больших граней образца пропиливают продольные канавки глубиной и шириной 1,5—2,5 мм.

3.2.    Подготовленный образец высушивают при температуре 105—120°С до постоянной массы.

3.3.    Измеряют толщину образца между основаниями канавок и диаметры спаев термопар.

3.4.    Спаи термопар располагают в середине верхней и нижней канавок, плотно прижимают их к образцу и закрепляют при помощи замазки из измельченного испытуемого огнеупора с добавлением 20—30% увлажненной огнеупорной пластичной глины или 4% декстрина.

Стр. 4 ГОСТ 11170-76

На верхней поверхности образца устанавливают платинородий-платиновую термопару, на нижней — хромель-алюмелевую. При температуре нагрева верхней поверхности образца не более 900°С допускается применять хромель-алюмелевые термопары на обеих сторонах образца.

3.5.    Образец с закрепленными в нем термопарами устанавливают на калориметр с охранным кольцом. Пространство между образцом и кожухом заполняют теплоизоляционным огнеупором с теплопроводностью не более 0,25 Вт/(м-К), поверх которого укладывают листовой асбест или присыпают измельченным теплоизоляционным огнеупором.

3.6.    Съемную верхнюю часть печи устанавливают над образцом и опускают до полного соприкосновения с асбестом или подсыпкой.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

4.1.    Подают термостатированную воду в водяную рубашку и водонапорный бак, а из бака — в центральный калориметр и охранное кольцо.

4.2.    Температуру воды, поступающей в калориметр и охранное кольцо, регулируют таким образом, чтобы средняя температура на входе и выходе из калориметра отличалась от температуры в воздушном пространстве непосредственно под неподвижной частью печи не более чем на 1°С для ультралегковесных и легковесных огнеупоров и на 2—3°С — для изделий других видов. Температуру воздушного пространства измеряют термометром с ценой деления шкалы 0,5°С.

Температуру воды, поступающей в водяную рубашку, поддерживают близкой темлературе помещения с отклонением не более ±4°С.

4.3.    Устанавливают постоянный расход воды, протекающей через центральный калориметр, и измеряют его с помощью измерительного цилиндра и секундомера.

Постоянный расход воды при испытании ультралегковесных и легковесных изделий рекомендуется поддерживать 6—12 л/ч, при испытании изделий других видов — 10—18 л/ч.

Расход воды, проходящей через охранное кольцо и водяную рубашку, должен быть в 5—7 раз больше, чем через калориметр.

4.4.    Включают печь и производят ее плавный разогрев.

Наблюдение за разогревом печи ведут по термопаре, помещенной на горячей стороне образца.

4.5.    После достижения на горячей стороне образца заданной температуры испытания с отклонением не более ±20°С ее поддерживают на достигнутом уровне до окончания испытания с отклонением не более ±4°С.

ГОСТ 12170-76 Стр. 5

4.6.    Выравнивают температуры центрального калориметра и охранного кольца регулированием расхода воды в охранном кольце. Эти температуры не должны отличаться более чем на 1°С для ультралегковесных и легковесных изделий и на 3°С — для изделий других видов до окончания испытания. Контроль температур производят с помощью хромель-копелевых термопар, припаянных к калориметру и охранному кольцу; э.д.с. термопар измеряют потенциометром.

4.7.    Выравнивают температуры воды, выходящей из охранного кольца и водяной рубашки, регулированием расхода воды в водяной рубашке. Эти температуры не должны отличаться более чем на 3°С. Контроль температур производят термометром с ценой деления шкалы 0,5^СС.

4.8.    После достижения на холодной стороне образца стабильной температуры (с отклонением не более ±3°С в течение 1 ч) через каждые 10—15 мин производят следующие замеры:

измеряют температуры на верхней и нижней сторонах образца с помощью термопар и потенциометра; температуру холодных спаев термопар определяют по термометру с ценой делений шкалы 0,5°С, расположенному рядом с переключателем;

измеряют температуру воды на входе и выходе из калориметра; при повышении температуры воды свыше 1,5°С — для материалов с теплопроводностью более 1,5 Вт/(м*К) — используют тер-ометры 4-Б2 с ценой деления шкалы 0,1°С, при повышении температуры воды на 1,5°С и меньше используют метастатические термометры Бекмана с ценой деления шкалы 0,01°С, при этом абсолютную температуру на входе в калориметр измеряют термометром 4-Б2, установленным последовательно с термометром Бекмана;

измеряют расход воды, протекающей через центральный калориметр.

4.9.    Испытание считают законченным при заданной температуре на горячей стороне образца, если четыре последовательных замера теплового потока (произведение расхода воды в калориметре на ее удельную теплоемкость и повышение температуры) дают значения с разбросом от средней его величины не более ±8% — для легковесных и ультралегковесных изделий и ±5% — для изделий других видов.

4.10.    Запись результатов замеров производят по форме, приведенной в рекомендуемом приложении.

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1. Теплопроводность (X) в Вт/(м*К) или ккал/(ч• м • °С) вычисляют для каждого замера по формуле

* _ cVMb ~ S(Hx)’

где с — удельная теплоемкость воды, равная 4,19-10³ Дж/(кг-К) или 1 ккал/(кг-°С);

V — массовый расход воды, проходящей через центральный калориметр, кг/с или кг/ч;

Д< — повышение температуры воды в калориметре, К или °С, вычисляемое по формуле Д<-/_ВЫх— *вх. где t_BX, t _вых— температуры воды на входе и выходе из калориметра, К или °С;

8 — расстояние между центрами спаев термопар в образце, м;

S — площадь калориметра, м²; t_r, t _х — температуры на горячей и холодной сторонах образца, К или °С;

Примечание. 1 ккал/(ч-м"С) = 1,163 Вт/(м-К)

5.2.    За результат определения теплопроводности принимают среднее арифметическое результатов последних четырех замеров (см. пп. 4.9. и 5.1).

5.3.    Вычисленное значение теплопроводности относят к средней температуре образца <_ср=    и    обозначаюг    Х,_ср

Например, X 457-

5.4.    Относительная погрешность определения теплопроводности по данной методике не превышает:

для огнеупоров сХ более 0,4 Вт/(м-К) — 10%.

для огнеупоров с X 0,18—0,4 Вт/(м • К) — 10% при испытани образцов толщиной 35 мм и 16% при испытании образцов толщиной 65 мм.