Способ определения теплофизических свойств материалов

528486 Сояа Соввтскнх Сонналнстнчвокнх Рвол 1,олдн(б 1) Дополнительное к авт. свид-ву 122) Заявлено 04.07.75 (21) 215117 М.Кл.- б 01 Я 25/1 рисоединением заявки Государственный комитет(23 орит Совета Министров СССпо делам нзооретенийн открытий 3) УДК 620.179.13(088.8) юллстепь ЪЪ 3 сания 23.09.76 43) Опубликовано 15,09.76.45) Дата опубликования оп 72) Авторы Л, Таубин. А, Бочков, Л, А. Королев зоо етения 71) Заявител РЕДЕЛ ЕИИЯЙСТВ МАТЕРИАЛИзобретение относится к осласти измерительнойтехники, в частности к измерению теплофизических свойств твердых материалов и изделий и моокет быть использовано для контроля тепловых свойств многослойных изделий.Известен способ определения теплопроводности, заключающийся в электронном нагреве образца, измерении теплового потомака и температур образца. Причем, температуру образца определяют при этом оптическим пирометром в специально выполненных в образце пирометричеоких каналах 1.Известен также опособ измерения теплофизических свойств материалов, например температуропрсводности твердых материалов, заключающийся в нагреве образца электронной бомбардировкой, создании в цем плоской температурной волны, регистрации периодического изменения во времени теплового потока и температуры поверхности образца 12.Однако известный способ не применим для определения теплофизических свойств многослойных материалов и изделий. Кроме того, как следствие, он не предусмотр ч для определения теплопроводцссти тонких слоев многослойных материалов и изделий,Целью, изобретения является неразрушающее определение теплофизических свойств отдельных многослойных материалов,1;с,оо -;.;.ц1 Гфтрк":т к с :. -:есмй Это достигается тем, что по предлагаемому способу в процессе измерений изменяют величину сдвига фаз теплового потока и при каждом фиксированном значении сдвига фаз измеряют частоту и амплитуду колебаний теплового потока за образцомпричем количество фпксированнтях значений сдвига фаз выбирают равным числу слоев материала с различными теплофизическцми свойствами, а по измеренным частотам и амплитудам колебаний расчетным путем определяют теплофизические свойства.Измерение частот и амплитуд колебаний прц нескольких различных значениях сдвига фаз позволяет составить необходимое число уравнений с соответствующим числом неизвестных. Решение этих уравнений дает возможность определить как теплофизические свойства отдельных слоев, так и эффективную теплопроводность изделия в целом.П р и м е р. Образец в виде трехслойной тонкостенной трубы (Хвн=20 люлю, тт =24 лтл), в которой наружный и внутренний слои одинаковые (Мо), а внутренний - керамика (А:Оз),установлен симметрично относительно нагревателя, расположенного внутри образца. Нагреватель выполнен из вольфрамовой нити. Подавая ца нить:переменное напряжение, создают в образце температурную волну с определенной частотой и амплитудой колеба) в в) с а,3ос г=1,2,3,Составитель А. Волков Техред М. Семенов 1(орректор В. Гутман Редактор И. Шубина Заказ 834/1071 Изд.1566 Тираж 1028 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, )К-З 5, Раушская наб., д. 4/5Тип. Харьк, фид. пред. Патент ния, Так как в данном случае изделие представляет собой трехслойную трубу, в которои два слоя, имеют одинаковые теплофизические свойства, то необходимы измерения при двух различных значениях сдвига фаз,Непосредственно в опыте 1 при двух значениях сдвига фаз р 1 = 120 и ср) = 180 измеряют частоты колебаний о)1=7 Ги, и о)2=24 Гц с помощью генератора ГЗ. Фазочувствительным вольтметром определяют величины амплитуд колебаний, соответствующие указанным,величинам сдвига фаз, значения амалитуд колебаний получены равными А=4,8 и А,=З. Затем, подставляя числовые значе 15 ния указанных величин, а также плотности материалов и толщин слоев образца в решаемую на ЭВМ систему уравнений вида: получают значения теплолроводности молибдена при Т = 500 К, равной Л = 155 Вт/мХ Хград; С=260 Дж/кг . град, теплопроводность среднего слоя Л, = 2,2 Вт/и град и теп- Зо лоемкость С = 1100 Дж/кг град.ЛДалее по формуле Л=аСТ или а =С Т находим значения теплопроводности.При реализации данного способа допусти- З 5 мо подводить переменный тепловой поток к образцу как косвенно, так и за счет непосредственного контакта, т. е. прямым пропусканием тока через иеталлические слои.Погрешность способа составляет не более 15/ Спосоо определения теплофизических свойств материалов, заключающийся в нагреве образца переменным тепловым потоком, отличающийся тем, что, с целью неразрушающего определения теплофизических свойств отдельных слоев многослойных материалов, в процессе измерений изменяют величину сдвига фаз теплового потока и при каждом фиксированном значении сдвига фаз измаряют частоту и амплитуду колебаний теплового потока за образцом, причем количество фиксированных значений, сдвига фаз выбирают равным числу слоев материала с различными теплофизическими свойствами, а по измеренным частотам и амплитудам колебаний расчетным,путем определяют теплофизические свойства материала. Источники информации, принятые во внимание,при экспертизе:1. Д. Л. Тимрот, В. Э. Пелецкий. сТВТ, т. 3, 2, стр. 223, 1965 г,2. Л. П. Филиппов, Измерение тепловых овойств пвердых и жидких металлов при высоких температурах. М. 1967 г., стр, 132 (прототип).