Способ определения теплопровод-ности пористых материалов

Соеоз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ Е%3ЪСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 290579 (23) 2802853/18-25 с присоединением заявки Йо— (23) Приоритет (51)М. Кл.3

G 01 и 25/18

Государетоеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 150381, Бюллетень Н9 10 (53) УДК 536 2 (088.8) Дата опубликования описания 150381 (72) Авторы изобретения

С.М. Аринкин, В. Г. Самусевич и М. С. Третьяк

Ордена Трудового Красного Знамени институт тепло- и массообмена им. A.Â. Лыкова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

IIOPHCTbIX MATEPHMIOB

Изобретение относится к технике тепловых измерений и может быть использовано для измерений теплопроводности материалов при повышенных температурах.

Известен способ определения теплопроводности материалов, основанный на измерении температуры двух сторон образца, нагреваемого инфракрасным излучением 11.

Наиболее близким к изобретению является способ определения теплопроводности тонких пленок, в котором исследуемый образец помещают в сосуд, заполненный газом с коэффициентом аккомадации равным или близким 1, например воздухом или аргоном с давлением ниже атмосферного, направляют лучистый поток вдоль полярной оси диска, измеряют давление газа в сосу- 2О де, удельную мощность падающего на образец излучения, величину радиометрической силы, и по отношению произведения давления газа на удельную мощность лучистого потока к радиометрической силе судят о величине теплопроводности тонких пле. нок (2).

Недостатками способа являются сложность изготовления тонких пленок иэ Ç0 исследуемого материала особенно из металлов, тем более из тугоплавких одно- и многокомпонентных сплавов, отличающихся высокой хрупкостью, сложность процесса измерения, включающего определение трех параметров, а следовательно, и сравнительно невысокая точность определения теплопроводности.

Цель изобретения — повышение точности и расширение по температуре диапазона измерений, упрощение процесса измерений.

Поставленная цель достигается тем, что газ подают через образец пористого материала с постоянным массовым расходом и измеряют величину повьвяения давления газа со стороны входа его в образец, нагретый до установившегося теплового состояния, о чем судят по прекращению изменения непрерывно регистрируемого давления газа перед образцом, после чего величину теплопроводности материала определя- ют расчетным путем.

Образец из исследуемого пористого материала выполняют в виде пластины любой конечной толщины. Выбор толщины и размеров пластинки осуществляют иэ условия, чтобы в геометрических

Формула изобретения размерах сбразца полностью сохранялись свойства исследуемого материала.

Одну из бсковых поверхностей пластинки зачерняют.

Пластинку устанавливают в герметический корпус, в котором пластинка являешься одной из стенок. Внут ренняя полость корпуса выполняет роль ресивера газа. При помощи системы подвода и регулирования газа устанавливают постоянный массовый расход . газа через пористую пластинку. Измеряют датчиком давления величину давления ràýà перед входом в пластинку в исходном состоянии, соответствующую установленному массовому расходу га.за и коэффициенту гидравлического сопротивления пористой структуры.пластинки, и далее непрерывно. После этого поверхность пластинки со стороны выхода газа подвергают воздействию равномерного лучистого теплового по- 20 тока известной интенсивности.

По достижении установившегося теплового режима пластинки, о чем судят по прекращению роста давления газа, измеряют величину установившегося давления газа при постоянном установленном вначале массовом его расходе.

Повыаение цавления газа при постоянном массовом расходе, равное разности величин давления газа в установившемся и исходном тепловом состоянии пластинки, является следствием его объемного теплового расширения из-за нагрева при прохождении через пористую структуру пластинки, нагретую лу- З чистым тепловым потоком известной интенсивности.

Лналитически установлена и экспериментально проверена пропорциональная зависимость величины повышения давления газа при прохождении через 4О пористую структуру нагреваемой пластинки и величины коэффициента теплопроводности пористого материала.

Зависимость имеет вид: где Х - к ээффициент теплопроводнос- 5О ти пористого материала при температуре, m - массовый расход газа на единицу площади поверхности пористой пластинки, кг . Я с„- теплоемкост ь газа, —.— -:.

Бж

g — - тепловой поток на единицу площади поверхности пористой О пластинки-образца, +†кг е--,У коэффициент гидравлического сопротивления пористой струк- Я туры образца пластинки толщиной, м, Р - давление газа перед пористой пластинкой, соответствующее установленному массовому расходу газа через пластинку в исходном состоянии, 8 ° ь Р - повышение давления газа вследствие теплового расширения при прохождении через пористую структуру образцапластинки, нагретой эталонным лучистым потоком „ > равное разности величин давления газа перед входом в образец в установившемся в исходном тепловом состоянии о.

Величина установившейся средней по толщине температуры пластинки, нагретой эталонным лучистым тепловым потоком g, определяется из зависимости где То — температура газа в корпусе ресивере в исходном состоянии, Ко;

Π— толщина образца-пластинки,м.

Предлагаемым способом можно измерять теплопроводность пористых материалов при повышенных температурах.

Величину температуры нагрева пластинки регулируют за счет изменения массового расхода газа или величины лучистого теплового потока.

Пределы применимости способа ограничиваются радиационной прозрачностью газа и температурой нагрева пластинки, которая не должка превышать температуру начала структурных изменений материала.

Способ определения теплопроводности пористых материалов путем воздействия на поверхность образца постоянйого лучистого теплового потока известной интенсивности и измерения давления газа в объеме, в который помещен образец исследуемого материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений по температуре„ газ подают с постоянным массовым расходом и измеряют величину повышеиия давления газа со стороны входа его в образец, нагретый до установившегося теплового состояния, о чем судят по прекращению изменения непрерывно регистрируемого давления газа перед сбраэцом, пос813221

Составитель A. Волков

Редактор М. Петрова Техред E.Гаврилешко Корректор М. Шаров и

Заказ 758/52 Тираж 907 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ле чего величину теплопроводности материала определяют расчетным путем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 458752, кл. 6 01 и 25/18, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

У 295037, кл. 6 01 и 25/18, 1977 (прототип).