Способ определения коэффициента теплопроводности

1 у Д"ЪфрОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ пп 458752 Союз Советских Социалистических Республикавт. свидетельства виси мо 51) М. Кл, 6 01 п 25/ Х 43+ 22) Заявлено 17.07.73 (21) 1945530/26-2 тнением заявкирисо Государственный камите Совета Министров СССР(32) Приоритет 0,01,75, Бюллетеньания описания Об.03.7 Опубликовано 3) У 36,2(088 по делам изобретений н открытийата опубли Авторыизобретения едосеев, Г, Г. Лопатина, А. В. Лаврентьев и И. Г, Варщавска Институт физической химии АН СССР 1) Заявител(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭфф ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ Н Настоящее изобретение относится к способам определения теплофизических свойств веществ и может быть использовано для нахождения коэффициента теплопроводности твердых материалов при температурах выше 800 С,Известны стационарные и нестационарные методы определения коэффициента теплопроводности. Общим для всех известных способов является контактный нагрев и контактное измерение температуры, что приводит к нарушению образцов и требует значительного размера образцов.С целью разработки бесконтактного способа определения коэффициента теплопроводности твердых тел, который бы позволял быстро определять искомую величину на образцах малого размера (до 3 мм в поперечнике), образец нагревается монохроматическим излучением оптического квантового генератора (лазера) и измеряется температура поверхности образца, предварительно покрытого слоем пироуглерода толщиной, значительно меньшей толщины образца, путем пирометрирования на длине волны, отличной от длины волны излучения лазера; причем образец помещается в разряженную среду, когда конвективным теплообменом можно пренебречь по сравнению с лучистым теплообменом.Образец покрывают графитом, помещая его в среду углеродсодержащего газа, например ацетилена, чтобы степень черноты поверхности образца приближалась к единице. Толщина слоя графита должна быть такой, чтобы его 5 тепловое сопротивление было значительноменьше теплового сопротивления образца; при нагреве образца до необходимой температуры графит в этом случае воспринимает температуру твердого тела. Покрытие графитом из бавляет от необходимости учитывать коэффициент степени черноты изучаемого материала, так как степень черноты графита известна и практически равна единице.Определение коэффициента теплопроводнос ти производится в следующем порядке.Приготавливается образец исследуемого материала. Образец закрепляется в держателе и помещается в кварцевый шаровидный реактор. Затем реактор ставится под откачку, вакуумируется до 10 - 4 мм рт, ст, и наполняется углеродсодержащим газом до давления 1 - 10 мм рт. ст. После этого реактор закрепляется на трехкоординатном столике, установленном у оптического квантового генератора так, 25 чтобы образец был в поле действия лазерного пучка, а его плоскость - перпендикулярно оси пучка. Включают ОКГ и образец нагревается до тех пор, пока не покроется тонким слоем графита. Пирометром измеряется темпераЗ 0 тура на обеих сторонах образца, на длинеТолщина,Материал кал п/п см см сек град 3,3 102,5 10 23 5 10 - 43,7 104,5 10 з1,8 10Двуокись цирконияГрафитАсбестКварцНитрид бораАлмаз 1290 - 1145 1130 - 1100 1323 в 9 1153 в 10 1150 в 10 1215 в 11 0,20,30,10,15.0,20,2 Пр едмет изобретения Составитель А, ВолковРедактор Д. Цветкова Техред Г. Дворина Корректор Н. Стельмах Заказ 509/12 Изд.1059 Тираж 902 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 волны видимой области спектра производитсянесколько за.перов и выводится средняя,Тепловоц поток, излучаемый образцом схолодной стороны, равен:1, - = Т,. Но этот же поток должен передаваться теплопроводностью от горячей стороны к холодной: откуда коэффициент теплопроводности равен;74/,: 1 а2Ниже приводятся примеры осуществления способа.Пример 1.Определение коэффициента теплопроводности двуокиси циркония.Изготавливается образец из двуокиси циркония толщиной 2 мм, образец закрепляется в держателе, помещается в реактор, который ставится под откачку, и после получения вакуума порядка 10 в " мм рт. ст, реактор наполняется ацетиленом до 10 мм рт. ст. Способ определения коэффициента теплопроводности твердых тел при высоких температурах в стационарном режиме нагрева, включающий измерение градиента температуры в исследуемом образце, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью ускорения процесса опПосле этого реактор устанавливается натрехкоординатный столик, чтобы образец был в поле действия лазерного пучка, а его плоскость - перпендикулярно оси пучка. Для на грева используется ОКГ типа ЛГи образец прогревается до тех пор, пока он не покроется топким слоем графита.Пирометром измеряется температура наобеих сторонах образца, производится по три 10 замера, а затем выводится средняя температура. После этого вычисляют коэффициент теплопроводности двуокиси циркония:2 0,2 см 12,4 10 2 1,7 10 ф 25 ) =1 а145. - 3,3.10 - зсм сек градПроводились также опыты по определению 30 коэффициента теплопроводности графита, асбеста, кварца, нитрида, бора, алмаза.Все данные приводятся в таблице,ределения, образец нагревают инфракрасным монохроматическим излучением в среде угле родсодержащего газа, например ацетилена,при давлении 1 - 10 мм рт. ст., затем покрывают его слоем графита толщиной менее 1 мк, измеряют температуру двух сторон образца оптическим методом и по этим температурам 40 находят коэффициент теплопроводности.