Способ определения коэффициента теплопроводности

 

Изобретение относится к измерительной технике,в частности к определению теплофизических величин,Целью изобретения является упрощение процесса измерения, расширение класса измеряемых объектов и повышение точности измерения. Нагревающий, охлаждающий и измерительный элементы располагают на одной лицевой поверхности образца. Расстояние между нагреваюгшм и ближайтим измерительным элементом выбирают по формуле I uJ/J-sV , где 1 - толщина образца, м; С0 наибольпее из отношений коэффициентов теплопроводности слоев; с - допустимая погрешность измерений , %; b - расстояние между элементами , м. Способ удобен для неоднородных материалов, являющихся многокомпонентными образованиями, в частности для слоистых и волокнистых систем с большим различием свойств компонентов . 3 ил. () (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 " O I 25/18

7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ гОсудАРстВенный нОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4146513/31-25 (22) 14.11.86 (46) 23.04.88. Бюл. М 15 (7!) МГУ им. М.В.Ломоносова (72) Г.II.Панасенко, Л,В.Порецкая, В.И.Бакаринова, И.С.Панасенко и С.В.Л,ггун (53) 536.6(088.8) (56) Кондратьев Г.M. Тепловые измерения. - M.-Л.: Машгиз, 1957.

Теплофиэические свойства веществ.—

Киев: Наукова думка, 1966. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике,в частности к определению теплофизических величин, Целью иэоб ретения является упрощение процесса

„„SU„„1390554 д1 измерения, расширение класса измеряемых объектов и повышение точности иэмерения. Нагревающий, охлаждающий и измерительный элементы располагают на одной лицевой поверхности образца.

Расстояние между нагренающим и ближай

pIHM измерительным элементом выбирают по формуле 1. ../ =, где J — толщина образца, м; .3 — наибольшее иэ отношений коэффициентов теплопроводности слоев; / — допустимая погрешность измерений, %> b — расстояние между элементами, м. Способ удобен для неоднородных материалов, являющихся многокомпонентными образованиями, в частности для слоистых и волокнистых систем с большим различием снойстн компонентов. 3 ил.

1390554

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области определения теплофизических величин.

Цель изобретения — повышение точ5 ности измерения и упрощение процесса при исследовании многослойных и волок нистых пластин.

На фиг. 1 показано сечение многослойной пластины и характер распрост- 10 ранения температурного поля при условии Ж 48; на фиг. 2 — то же, при условии Х-1; на фиг ° 3 — схема измерения продольного коэффициента теплопроводности. 15

Исследуемая пластина состоит иэ проводящих и изолирующих 2 слоев.

К пластине прикладываются нагревающий 3, охлаждающий 4 и измерительный

5 элементы. Измерительные элементы представляют собой термопары.

Проводят теоретическое исследование структуры стационарного температурного поля в сильно неоднородной слоистой пластинке, состоящей из че- 25 редующихся монослоев с различной проводимостью (проводящих слоев и изолирующих слоев). С этой целью строят математическую модель температурного поля в неоднородном образце. Задачу решают численным и асимптотическим методами. Распределение температуры по сечению пластины существенно. зависит от соотношения толщины пластины (1), расстояния между нагревающим 3 и ближайшим измерительным 5 элемента- 35 ( ми Ь,, расположенными на лицевой стороне пластины и наибольшего отношения коэффициентов теплопроводности составляющих компонентов.

Учет зависимости производят без2 размерным параметром х=(1/h) Q. При ч малых значениях X, X d, где Р— допустимая погрешность измерительной аппаратуры) н переносе тепла в продольном направлении участвуют все прово- 45 дящие тепло слои, температура по сечению меняется мало и пластина может рассматриваться как квазиоднородыая (фиг. 1), 50

Измерение коэффициента теплопроводности по предлагаемой схеме дает поп грешность порядка о .

При больших значениях х Х -1) происходит существенное изменение тем- )5 пературы по сечению пластины, так как в переносе тепла основнуо функцию выполняет первый хорошо проводящий монослой фиг. 2 . Б этом случае погрешность измерения эффективного коэффициента теплопроводности (величина порядка !.! становится существенной (так как экспериментальное значение будет занижено).

Способ осуществляют следующим образом.

На лицевой поверхности плоского образца с одного конца размещают нагренающий 3, а с другого располагают охлаждающий 4 элементы. Постоянный по величине тепловой поток проходит через образец. На этой же лицевой поверхности образца размещают измери" тельный элемент 5. Зная величину этого потока W, площадь сечения F, расстояние между термопарами h u pasность температур на горячем и холодном концах образца (b t,=t<-t 2), можно вычислить искомый коэффициент теплопроводности Я:

Л= --- °

Fat

Расстояние между нагревающим 3 и ближайшим измерительным 5 элементами выбирают исходя из условий

@/7 b, Способ подвода, съема тепла и контроль температуры с лицевой поверхности пластины представляется более удобным для комбинированных материалов, в частности для слоистых и нолокнистых систем, поскольку подготовка торцовой поверхности затруднена.

Экспериментальные исследования, проведенные на слоистом материале (металлическая фольга — полимер) с большим отношением коэффициентов теплопроводности слоев Яжв ьга я полыме

=1000, подтверждают зависимость погрешности измерений коэффициентов теплопроводности от значения . Предлагаемый способ применим при соотношениях составляющих компонентов, лежащих в пределах (1О:90) (90:1О).

Измерения проводят на слоистом материале, состоящем из чередующихся слоев полимера ЭДТ вЂ” 10 @=О,22 — — „) и

Вт м С" фольги алюминия технического (/1=.

Вт

=200 ††-) при соотношении компоненм. Со тов 10:90, 50:50; 90:10, Исследования проводят при разных значениях 3 = у, 2

=(1ih 7, величина которой меняется в зависимости от расстояния между наj 390554 вия

Фиг. 2 греванщим элементом и ближайшей измерительной термопарой (Ь).

Таким образом, размещение источника тепла и термопар на лицевой поверхности пластины существенно упрощает процесс измерения и расширяет класс измеряемых объектов, отпадает необходимость шлифовки их торцов, прямоугольная форма образца перестает 0 быть обязательной. Такое расширение класса образцов особенно важно для комбинированных материалов, в частности для слоистых и волокнистых пластин, поскольку обработка их торцовых поверхностей особенно трудоемка. Однако при указанном размещении источника нагрева и измерительных элементов точность измерения существенно зависит от расстояния между нагревающим и измерительным элементами. Погрешность измерения коэффициента теплопроводности зависит от величины 3С и оказывается сравнимой с допустимой погрешностью измерительной аппаратуры лишь при выполнении условия l u zb.

При нарушении этого условия относительная погрешность может превы- 30 шать 50Х.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента теплопроводности, заключающийся в том, что через исследуемый образец пропускают тепловой поток, измеряют его мощность и перепад температур на нем и по измеренным величинам рассчитывают искомый коэффициент, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений и их упрощения при исследовании многослойных и волокнистых пластин, подвод и съем тепла, а также измерение температуры производят на одной из поверхностей образца, а расстояние между нагревающим и ближайшим измери тельными элементами выбирают из услогде 1 — толщина образца, м; (— наибольшее из отношений коэффициентов теплопроводности компонентов; о — допустимая погрешность измерительной аппаратуры, 7,;

Ь вЂ” расстояние между нагревающим и ближайшим измерительным элементами, м. ч() >5

Составитель В.Филатова

Техред М.Дидык Корректор С,йекмар

Редактор Н.Рогулич

Заказ 1761/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д. 4/5

Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4