Способ измерения теплофизических характеристик материалов

 

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к измерению теплофизических свойств материалов. Цель - повышение точности за счет исключения неинформативных параметров. Используют исследуемые и эталонные образцы в виде пластин. Создают из них два пакета. В первом пакете наружными слоями являются эталонные образцы, а внутренним - исследуемый образец. Во втором пакете расположение образцов обратное. Толщина среднего слоя пакета равна сумме наружных слоев. Испытание ведут при монотонном нагреве пакетов с равной скоростью при квазистационарном тепловом режиме. Теплопроводность, температуропроводность и теплоемкость рассчитывают на основании значений перепадов температур по слоям пакетов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (Н) 5)) 4 G 01 N 25/18

° 1

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4295637/31-25 (22) 04.08.87 (46) 15.12.89. Бюп.У 46 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Е.П.Пистун, Я.Т.Рогоцкий и И.С ° Василькивский (53) 536.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В )165957, кл. G 0) N 25/18, 1985.

Методы определения теплопроводности температуропроводности./Под ред. h.Â.Ëûêoâà. М.: Энергия, 1973, с.)33-)34. л (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к тепловым

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для определения теплопроводности и температуропроводности различных материалов.

Цель изобретения — повышение точности путем исключения неинформативных параметров.

На чертеже показана принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Способ измерения теплофнзических характеристик материалов реализован следующим образом.

Создают две теплоизмерительные ячейки, одна из которых состоит из

2 испытаниям, а именно измерению теплофизических свойств материалов. Цель— повышение точности за счет исключения неинформативных параметров. Используют исследуемые и эталонные образцы в виде пластин, Создают из них два пакета.

В первом пакете наружными слоями являются эталонные образцы, а внутрен-. ним — исследуемый образец. Во втором пакете расположение образцов обратное.

Толщина среднего слоя пакета равна сумме наружных слоев. Испытание ведут и и монотонном нагреве пакетов с равP ной скоростью при квазистационарном тепловом режиме. Теплопроводность, температуропроводность и теплоемкость рассчитывают на основании значе— Ж ний перепадов температур по слоям пакетов. 1 ил. исследуемого образца, размещенного между двумя эталонными образцами одинаковой толщины, другая — из эталонного образца, размещенного между двумя исследуемыми образцами одинаковой толщины, причем толщины центральных образцов обеих теплоизмерительных ячеек выполняют равными сумме толщин контактирующих с ним образцов, Температуры внешних поверхностей обеих теплоизмерительных яче:ек поддерживают одинаковыми и изменяют по линейному закону. После наступ-» ления квазиетационарного режима теплопередачи измеряют для каждой теплоизмерительной ячейки разности между температурами ее внешней

1529091 поверхности и области контакта центрального образца с боковым образцом, а также — области контакта центрального образца с примыкающими к нему образцами и серединой центрального образца. Используя измеренные величины, определяют искомые величины по формулам: дпя коэффициента температуропроводности l0 ч

dTo

» 3 для коэффициента теплопроводности

2 ДТ л л

3dT Т

4 о

bT — Ь Тол ф % или 2 ° ЬТ, (2) дпя коэффициента объемной теплоемкости

dT — hT»

С .2. « С» Р о

2 ° dTo

m С () 3Г3 ДТ» — dT ° р, (3) 25

30 костЬ исследуемого материала;

113,Я 3, С э — то же соответственно для эталонного материалаа; 35

dT (» Т вЂ” соответственно разности между температурами внешней поверхности слоев эталонного материала и 40 области контакта слоев эталонного и исследуемого материалов, а также области контакта слоев эта- 45 лонноro и исследуемого материалов и середины слоя исследуемого материала дпя одной теплоизмери- 50 тельной ячейки; (( (»Т, йТ вЂ” соответственно разности между температурами внешней поверх55 мого материала и области контакта слоев . 1 исследуемого и эталон-(. ного материалов, а где Ъ», (}», С» — соответственно теплопро водно ст ь, т емпе ратуропроводность и объемная теплоемтакже области контакта слоев исследуемого и эталонного материалов и середины слоя эталонного материала дпя другой теплоизмерительной ячейки.

Устройство, реализующее предпага емый способ, состоит из теплоизоляционного корпуса 1, в котором между блоками 2 и 3 программированного изменения температуры размещены две теплоиэмерительные ячейки, состоящие соответственно из исследуемого 4 и эталонных 5 и 6 образцов, а также — as эталонного 2 и исследуемых 8 и 9 об разцов. Теплоизмерительные ячейки разделены между собой теплоизоляцией 10.

Кроме того, тенлоизмерительные ячейки содержат температуровыравнивающие пластины 11-16, причем в некоторых иэ них, а также по середине исследуемого

4 и эталонного 7 образцов размещены датчики 17-22 температуры. Датчики 17 и 22 . температуры подключены к измерительному устройству 23, которое соединено с блоком 24 набора ТФХ стан дартных образцов и блоком 25 индикации ТФХ исследуемых образцов. Измерительное устройство 23 состоит иэ со единенных в определенной последовательности измерителей 26-29 разности температур, блоков 30-36 деления, блоков 37-41 умножения, блоков 42 и

43 суммирования, блоков 44 и 45 вычитания и блоков 46 и 47 задания постоянных. Блок 24 набора ТФХ стандартных образцов состоит иэ блоков 48 и 49 набора соответственно, температуропроводности, теплопроводности и блока

50 объемной теплоемкости стандартных образцов. Блок 25 индикации ТФХ иссле дуемых образцов включает в себя индикаторы температуропроводности 51, теплопроводности 52 и объемной теплоемкости 53 исследуемых образцов.

Пример. В качестве блоков программированного изменения температуры использованы электронагреватели, работающие по заданной программе.

Центральные образцы обеих теплопроводящих цепей выполнены в виде пластин толщиной 8 мм, а примыкающие к ним образцы - в виде пластин толщиной 4 мм. где ф—

Ч9

СС э

4Т&То

&Т,д5 152909

Для эталонных образцов применены органическое стекло по ГОСТ 17622-72 и кварцевое стекло КВ по ГОСТ 1513069. Датчики температуры представляют собой термопары ХА с диаметром элек,5 тродов 0,2мм. Температуровыравниввющие пластины изготовлены из меди толщиной

1,5 мм. Проведены измерения свойств оптического стекла ТФ1, нержавеющей стали 12 18Н 10Т (ГОСТ 5632-72) и сравнение полученных характеристик с имеющимися стандартными данными по этим материалам, Погрешность измерения теплопроводности не превышает 15

5Х, темпервтуропроводности - 6X, теплоемкости — 2 . Время проведения опыта по испытанию материалов в диапазоне 300-400 K составляет 0,5-1 ч.

Положительный эффект изобретения— повышение точности — достигается в результате того, что в расчетные формулы способа не входят такие свойственные прототипу величины как тепловой поток, скорость нагрева толщины образцов. Способ может найти применение для массовых испытаний широкого класса твердых матернапов.

Формула изобретения 30 L

Способ измерения теплофиэических характеристик материалов, состояaptA B 1oM, что создают трехслойный пакет из образцов, размещая между

35 двумя слоями эталонного материала равной толщины слои исследуемого материала, температуру внешней поверхно,сти пакета изменяют с постоянной ско- 4О ростью, после установления квазистационврного теплового режима пакета

1 6 измеряют перепад температур на наружном слое пакета и перепад температуры мекду поверхностью и средним по тол" щине сечением центрального слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности sa счет исключения .неинформативных параметров, дополнительно создают и нодвергают испытанию терхслойный пакет из образцов, размещая между двумя слоями исследуемого материала равной толщины слой эталонного материала, толщины центральных слоев пакетов выбирают равными мвкду собой и равными сумме внешних слоев пакета, а искомое величины определяют по Формулам ат - ат

% A

2 &Т© теплопроводность исследуемого мвтериапа; теппопроводность эталона; температура исследуемого материала; температура эталона; объемная теплоемкость исследуемого материала; объемная теплопроводность эталона; перепад температур по толщине наружного слоя первого пакета; перепад температур в центральном слое первого лакетв; перепад температур в цент- ! рвльном слое второго пакета.

1529091

Оr110Ю Ю

Составитель В.Вертоградский

Техред Л. Сердюкова Корректор С.Черни

Редактор С.Лисина

Заказ .7633/38

Тираж 789

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Ю

Ироизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101