Способ измерения теплоемкости и малых эффектов при импульсном нагреве

О П И C А Н И Е 451004

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскин

Социалистиыескнз

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву " (22) Заявлеи019.10.72 (21)1838373/26-25 с присоединением заявки № (5!} М, Кл.

Я 01 . 25/20

Твсударстненный неинтет

Сената Мнннстран СССР на делам нзоеретеннй н атнрытнй (23) Приоритет

/ (43) Опубликовано 2д.11,74Бюллетень ¹43 (53) УДК636.24{088.8} (45) Дата опубликования описания 03.06.76 (72) Авторы изобретения

О. Д. Канчеев и Э. И. Чумак (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ И МАЛЫХ

ТЕГ1ЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ НАГРЕВЕ

Изобретение относится к технической фивкка, а именно к способам измерения теплофизических свойств и тепловых эффектов металлов и других материалов.

Известен способ измерения теплофнэических свойств металлов, удельной теплоемкоcTH () в дифференциальном калориметра с р использованием эталонного образца, в том числе при измерении величины тепловых эффектов (А С- ), связанных со структурными цреврашениями и фазовыми измененвилли B процессе нагрева исследуемого образца.Для измерения Ср и Z1C B таком калориметре р исследуемый и эталонный образцы помещаются в один или несколько адиабатических теп-д ловых экранов, имеющих равномерное температурное поле и нагревательную обмотку на своей поверхности. С помощью нагревателя на охранном адиабатнческом экране и микронагревателей, Расположенных внутри РО исследуемых образцов, выравниваются и в дальнейшем поддерживаются равными температуры образцов и окружающих их экранов, чем достигаются адиабатические условия эксперимента. В этих условиях: а)для 25 определения теплоемкости при заданной температуре измерения через последовательно соединенные микронагреватели пропускается электрический ток известной величины в

/ течение известного времени и измеряется тепловая мошнвсть микронагревателей в эталонном и исследуемом образцах. Измерен ные в эксперименте превышения температур эталонного и исследуемого обравцов относи тельно первоначального своего установив- шегося значения (равного температуре из мерення), наряду с известными массами образцов и измеренными лвэшлостями микронагревателей позволяют рассчитать значении теплоемкости исследуемо о образца при этой температуре, б) для

Определения величины тепловых эффектов в исследуемом образце, реализуемых при его нагреве, проивводят медленный нагрев всей системы, включаюший адиабатнческий экран и исследуемые образцы, по линейному закону изменения температуры с регистрацией тепловой мощности микронагревателей и .снятием термограммы исследуемого образца. При повн орном нагреве всей системы

C, 9о. 461004 ..

3 подбором мор1иос+и Ьикронагревателя е ис",.жительностк (3. мсек1) иэвес<тнои теши следуемом обраэпв {a котором 9; реаудьта) ::, вой мдиноста.. Измеренное i эксперименте: те eio нагрева тепййвые эффекты, .связан: превышение температур исследуемого и эта-) иыв.со структурнымн превращениями в ню, :::,йо)киот.о обраэпов относительйо первоначаль» ухте. Реализовались s oa, практически, ре " . його установившегося wc значения, равного отличается от е галонного обраэпа,) добива температуре измерения, в результате поглоются совпадения ранее полученной термо- п)ения ими оди))ековой радиационной энергии граммы. Измеренная разность тепловых. Облучщощего ик импульса лазера позволяет мошностей микронагревателя в исследую-„ .;определить величину,С При равномерном ,м.ом обра:-ще в этих двух аксйериМеитах 1а распределении энергии в сечении пучка из,,пвсле соответствующего пересчета дает, "у"ения лазера или другого импульсного иьвоэможность получения как величины, так g . точника световой энергии (лампа-вспышка и

Марактера (знака) тепловых аффектов (<0 др ) оди )аховая величина поглощаемой обИзвестный способ измерения С„ наср тру резцами энергии достигается созданием оди<

P деемкий требует громоздкой и сложной апп 5 aaaa oa)oi герметрии исследуемого и эталонно

@семки, т в ует

)р@туры, силовой и контрольйо-измерительной, Го бразков и нанесением на их поввркносвь ,длд обеспечения необходимого режима иэмере то"" ц" о зачерняюшего покрытия, aaaaaapaaMa)p вИ11, а результаты измерения получаются со, ""атиновой черни, имеющей стабильные онзнцчительлой погрешностью, Помимо этих не-, тичвс"ие хар ктериптики в широком темпедрсга)ков в известном способе имеются нв-. М Ратурном интервале, Предварительно опреде достатки принципиального характера, влияю ленные взвешиванием массы образцов наряшие прежде всего на точнос)ь результатон ду с измеренными превышениями температуиз)лереция малых тепловых зЦ ектов, связан Ры образцов s результате поглошвния ими ные с),длительность)е,са).1о)-о измерительного нмпул са Радиационной тепловой энергии) й))1)цесса,оц)уг1)мы1ли ог)л))цец)п))л)1 аа иыдер! Я позволяют по известной величине С еталоц .)к)1)внии ады))ба) 1)ч<1скоге Ре))ц)):,)а )s )РОцессе ного Образца опРеделить величину for)aortae из) )<)Реиыг) и ))е<)б)<<))1ы)л<) .: ) Llo )1сц))льзоеан)1я ной им тепловой лучистой энергии, а с испол длц ыз);арены» о< 1)ец;)))),ч)1,)е))ьц);)х разме- зеванием последней вычислить Ср, исследУе, р ь, це 1)ро<.т ))1 и конфи)урации. При изго- мого Образца при температуре измерения. )м))е))))11 т)<ке) е обР))зла< свврлеции / Щ Теп))оемкость Образца С Определяется

PO в l)

Я

11)< час)ь ))ме)ешыхся или искусстиенио созданМ

a)).))< в це)«цапряжецый. Кроме того, для по . q ))1 э )

ЛУ ГЕ)lli)i O)))УТШЛЫХ ПO ))ЕЛИЧИНЕ ТЕЦЛОВЫХ Вф

l4 э фек)ег й.1 образцы стремятся сделать но

Р г)езм1)жц))<.ги )лассинц),)ми, что, в свою очв Иi O)aeaaOeaa e)a aaO редь. Ограничивает диапазон Возможиых ви )т) Тм Ср де» цефг)р),)ации и их величины, например, с п1 (Тм+ а (2), и<:полез<)ьецием энергии взрыва, Длг) ие))),ц))ецr)я,) oi ности получаемых ре где Я кОличвстВО Радиационной эЦеРгим зультаго)1 ИзмЕрЕнИЯ, сОКраШеняя трУдовмко: на еДинииу облучаемой поверхности сти ))з)лер))тельце) о процесса и вго уироше - максимальиый подьем температуры ния, а также для расширения возможностей образца эталона. g Ð разнос гь темперагуу м . Ие ))111)а),1 воздействия и их величине на ис- образца и эталона при температуре f сне))уемый образец, создающих a) нвм структурные )1::)),)е))е))ия предлагается измерение палея в масса ОбРазпа и эталона соотнесем

Щ <<Ю - масса Об аэ Ф ственно1

)е)).ц)е)лк ),.гц и величины теплов))х эффек,1„1, e:„.,„,„,.„„,,„,, „..., изме„еи„я,емпвра,у 9 р@ p> " Раза и эта-1

I р),1 с ))c. 1))sï зеванием эталонного Образца про) воыцгь методом воздействия теплового рад Ю При Определении тепловых аффектов

1и10)1))Г)1 o 11)лпульса, Для исследования испо) fYl э зу) )т ма))е)е образцы простейшей конфигура р р

С

Ф Ь а о . пил (тонкие 1- 2 мм прямоугольные пластин- ки РазмеРОм 6 <10 мм или два полУдиска . )т)э . Ф д-< — -., )roe 10 мм), облучавмых радиационным импульсом (например, излучение оптическо: Если m> )т1 что легко выполнить при

Ф 60 Э 0 ю

ГО КВаитОВОГО a"еивратОраЛ КорОтКОй Продол-. ) НОдготОвке ЭКспеРимянта, то

Я

e j ic {4)

Ро, р .э + дТ

46р -С . АЧ

yls с.

Э

Измерение величины и xapazrep тепловых э фактов, реалиэуюшихся в образце, претерцевающем nps нагреве структурные и фаэое йревращений, сводится i регистрации алых разностей температур исследуемого и эталонного образцов (облучаемых коротким

Импульсом радиационной энергии), осушеств- . ляемой, например, тонкой дифференциальной тврмопарой. Серия измерений, проведенных

«интервалами через; несколько. градусов (р„:у С) позволяет по полученным результа, там построить графическую зависимость ве-: личины и характера тепловых эффектов в диапазоне температур измерения, Получен.С, ;иые предлагаемым способом и,Г.С l буI р

1 дут истинными, так как в этом случае при облучений малых образцов импульсом радиа- . пионной энергии короткой продолжительности

:преодолевается больнп1нство трудностей; отсутствуют тепловые кон гактныв сопрстивления на границах источников и стоков тепла за счет черезвычайно малой продолжительно-сти нарастания температуры на образцах до максимального значения и черезвычайно малого времени регистрации этого приращения температуры образцов, теплообменом образ -. .цов с окружаюшей средой можно пренебречь, ,а измерительный процесс в первом i.ðèáëè-. женин можно считать адиабатнческим.

Пре чмет изобретения

Способ измерения тецлоемкостн и малых гепловых эффектов нри импульсном нагреве эталона и исследуемого образна по раэпрститемператур, отличающнйс я тем, что, с целью повышения точности измОреннй, эталон и исследуемый образец облучают одним импульсом, например, лазерного излучения, прячем О5раэцы выпочпены в виде плоских тел одинаковой геометрии н снабжены тонким зачерняюшнм покрытием, со стабильнымн оптическими характернстиI ками в измеряемом диапазоне температур, Состаннтнаь р,рэинии ра4актор T,wa@ ®a Тедрад g ии Ворроктчр Л ф

Заказ ®ЯЯ Иад, М ЛЧ Тнраж jgg додннсное

ЦНИйПИ Государстаенного комнтета Совета ЬЬНиктраа СССР но делам Взобретеннй н открмтнй

Москва, 3l3035, Раушскаа наб,, 4

Филиал ППП Дауев",, r. Удцород, ул. Проектная, 4