Способ определения теплофизических свойств жидкостей

П/ Д. Кухарчик

1

1

В. Г. Белкин, B. М. ?Нбень, И. И. Жолнерович; . и А. С. Скрипко (72) Авторм изобретения

Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им, акад. А. Н. Севченко (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относйтся к теплофизическим измерениям и может быть использовано для анализа процессов теплопередачи в жидкостях. Известен способ измерения твплоемкос- ти, включающий непрерывный нагрев плоских образцов, примыкающих с двух сто. рон к пластине с известной теплоемкостью, . и регистрацию во времени температуры в ряде точек по тогппине образна 1) .. Недостаток способа - пригодность только для материалов (жидкостей) с теплопроводностью значительно меньшей центральной пластины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения теплофизических свойств жидкостей, основанный на том, что в жидкости формируют тепловую решетку, а о теплофизических свойствах жидкости судят по характеру изменения во времени, дифрагированного на решетке излучения оптического квантового генератора f2) .

Недостатком данного способа определения теплофизических свойств жидкостей . является то, что для сформирования тепловой решетки, в результате облучения жидкости двумя сходящимися лучами ОКГ, в жцдхость приходится вводить различного рода поглотители, например органические красители, или увеличивать интенсивность излучения ОКГ, так как жидкости имеют незначительный коэффициент поглощения оптического излучения. Однако, все это приводит к ошибкам при измерении теплофиэических свойств жидкостей, так как при введении поглотителя измеряются теплофизические свойства системы жидкость-поглотитель, а повышение интенсивности электромагнитного излучении приводит к формированию дополнительной решетки, за счет изменения свойств вещества при воздействии сильного электро-. магнитного поля.

Бель изобретения — повышение точности измерения теплофизических свойств жидкостей, p,2

Q=

Вф 2дф

3 9818

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения теплофизических свойств, основанному на том, что в жндкости формируют тепловую решетку, а о теппофизических свойствах жидкости судят по характеру изменения во времени дифрагированного на решетке излучения ОКГ, исследуемую жидкость приводят в контакт с оптически полупрозрачной металлической пленкой, погло1- 10 шаюшей инфракрасное излучение, и облу- чают двумя сходящимися лучами источниza когерентного инфракрасного излучения.

На чертеже изображена структурная схема устройства для осуществления. предлагаемого способа.

Устройство содержит импульсный инфракрасный квантовый генератор 1, систему 2 для формирования двух сходящихся лучей, состояшую иэ одного полу- 20 прозрачного и трех глухих зеркал, систему 3, обеспечивающую контакт исследуемой жидкости и поглошающей пленки, изготовленную в виде закрытой кюветы, на одну из внутренних сторон которой 25 нанесена оптически полупрозрачная металлическая пленка, поглощающая инфракрасное излучение, оптический квантовый генератор 4, например, гелий-неоновый.

ОКГ, блок 5 регистрации дифрагированно- 30 го излучения„состоящий из фотоэлектронного умножителя и устройства индикации дифрагированного импульса, например, запоминающего осциллографа.

Предлагаемый способ реалиэуетоя следующим образом.

При облучении оптически полупрозрачной металлической пленки За двумя сходящимися лучами инфракрасного квантового генератора 1, вследствие 0 поглощения пленкой энергии инфракрасного излучения в ней формируется тепловая решетка, так как два сходящих луча инфракрасного. квантового генератора образуют в ее плоскости интерференционную картину. Дакная тепловая решетка формируется также и в исследуемой жидкости

56, так как она находится в контакте с металлической пленкой.

Создание в исследуемой /жидкости тепловой решетки приводит также к

$0 формированию в ней дифракционной решет ки, вследствие локального изменения показателя преломления.

Освещая полученную тепловую дифракционную фазовую решетку лучом (ОКГ 4, получаем дифрагированный импульс излучения, .который регистрируется системой

5. Интенсивность дифрагированного излу75 Ф чения 1 при малом значении дифракционной эффективности ((З%), после окончания действия импульса квантового генератора 1, определяется следу1ощей формулой =1 4в . где 10 — интенсивность излучения восстанавливающего ОКГ 4;

А — некоторая постоянная величина, определяемая свойствами исследуемого вешества3 ,ъ ?/.ь2

vp P jli а- время релаксации;

Л вЂ” период тепловой дифракционной решетки;

g — коэффициент температуропроводности; - время.

Из данной формулы следует, что если измерить промежуток времени Ь 6, в течение которого интенсивность дифрагированного излучения 1 измениться в 8 раэ, то коэффициент температуропроводности исследуемого вещества определяется по следующей формуле

Так как / легко определяется иэ условий эксперимента, а величина д 6 определяется по осциллограмме релаксации дифрагированного импульса, то по данной формуле легко высчитывается значение коэффициента температуропроводности исследуемой жидкости. Блок регистрации дифрагированного излучения может быть изготовлен так, чтобы срезу показывать значение коэффициента температуропроводности, определяемое по вышеприведенной формуле.

Использование предлагаемого способа измерения теплофизических свойств жидкости позволяет повысить точность измерения коэффициента температуропроводности, так как в исследуемую жидкость не вводится никаких поглотителей и оно не испытывает воздействия сильного злектрсьмагнитного поля. Предлагаемый способ прост в реализации и может быть широко использован для экспресс-измерения коэффициента температуропроводности жидкостей в различных технологических процессах, Формула изобретения

Способ определения теплофизических свойств жидкостей, заключающийся в том, 5, 981875 4 что в жидкости формируют тепловую pe . сходящимися лучами источника когеренвшетку, а о теплофиэических свойствах ного инфракрасного излучении. жидкости судят по характеру изменения Источники информации, во времени дифрагированного на решетке принятие во внимание при экспертизе излучения оптического квантового гене З 1. Кириллов В..Н, и др. Метод и ус ратора, о т л и ч а. ю щ .и и с я тем, тановка для комплексного определения что, с. целью повьпыения точности изме-. теплофиэических характеристик Аистовых рений, исследуемую жидкость приводят неметаллических материалов. Инженернов контакт с оптически полупрозрачной физический журнал, 1969, 34 3, с. 18. металлической пленкой, поглощающей ин- 10 2. Авторское свидетельство СССР фракрасное излучение, и обпучают двумя No 568303, кл. Q.01 К 25/18, 1972.

Составитель Г. Кулаков

Редактор Н. Киштулинец Техред З.Палий КорректорУ. Пономаренко

Заказ 9700/62 Тираж 887 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, S, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент«, r.. Ужгород, ул. Проектная, 4