Способ определения теплопроводности материалов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских С зЦИаЛИСтИЧЕСКИХ Республик(т 01 И 25/18 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к исследованию тепло-Физических характеристикматериалов .и может быть использованодля определения теплопроводности диэлектриков и других плохих проводников тепла.Известен способ определения теплопроводности материалов нагрева, заключающийся в измерении стационарногораспределения температурв которомнагрев (охлаждение) испытуемого образца простой геометрической Формы(шара, цилиндра) проводится либо всреде с постоянной температурой, либо с постоянной скоростью, и по изменению температурного поля в образце со временем расчетом определяютсятеплофизические характеристики испытуемого материалаРЗ,Недостаток этого способа - сложность создания экспериментальных условий, при которых нагрев испытуемогообразца происходил бы в среде с постоянной температурой,Наиболее близким к предлагаемОмуявляется способ определения теплопроводности материалов с использованием прямого электрического нагрева,предполагающий радиальную изотермичность образца и линейную связь тепловых потерь с температурой. В этомспособе используют нагрев образцов вФорме длинного цилиндра иль проволокипрямым пропусканием электрическоготока, с тем, чтобы получить пространственное распределение температуры в образце близким к одномерному,Затем измеряют температуру по длинеобразца и расчетом определяют коэффициент теплопроводности материалаиспытуемого образца ).,Однако известному способу присущиограничения на размер и форму исследуемых образцов и экспериментальная15 -сложность создания условий, при которых теплоотдача с боковой поверхностиобразца линейно зависит от температуры, Эти ограничения существенно сужают класс материалов, которые можноисследовать этим способом, Причемизвестным способом удается определять теплопроводность лишь компактных металлов и сплаве . а измерятьтеплопроводность тепло ляторов, вчастности зернистых систем, известным способом нельзя.Цель изобретения - расширение класса исследуемых материалов.Поставленная цель достигается тем,30 что согласно способу, заключакявемч857827 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 7231/1 Тираж 907 ПодписноеФилиал ППП "Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4 ся в пропускании тока через образеци регистрации изменения его температуры, при регистрации изменения токачерез образец измеряют минимальноенапряжение, при котором происходиттепловой электрический пробой, а коэффициент теплопроводности определяютиэ соотношения аб )ь3 ТЦт) -- . -где 0 - минимальное напряжение, прикотором возникает тепловойэлектрический пробой;б - проводимость материала образца;Т - температура; 15А - коэффициент теплопроводности.Таким образом, по экспериментально измеряемой величине минимального пробивного напряжения, и известной зависимости электропроводности материала от температуры расчетом из соотноше.ния определяют теплопроводность материала.П р и м. е р, Предлагаемым способом определяют теплопроводность засыпки порошка двуокиси урана при комнатной температуре. Порошок двуокиси урана помещают в диэлектрическую обойму, представляющую собой трубку из органического стекла с внутренним диаметром 8 мм, и заключают между ЗО двумя молибденовыми электродами. Через стенку обоймы к центру засыпки подводят хромель-алюмеливую гермопару с толщиной проволок 0,2 мм для регистрации температуры порошка, для созда ния надежного контакта электроды слегка поджимают, причем давление на порошок не превосходит 5 в -высота столба засыпки составляет 10,5 мм. Посредством электродов за ыпку ПО )О подключают во внешнюю эле трическую цепь.С использованием внешнего нагревателя и источника низкого напряжения определяют зависимость электросопротивления (электропроводности) засыпки двуокиси урана от температуры (от комнатной до +80 С). Затем низковольтный источник отключают от электродов и на засыпку от высоковольтного источника подают некоторое напряжение и регистрируют изменение тока через засыпку и изменение температуры в ее центре. Если температура и ток изменяются со временем плавно, т.е. имеет место джоулев разогрев образца, 55 то испытуемый образец отключают от источника напряжения, выдерживают некоторое время, достаточное для выравнивания температуры по сечению засыпки, и затем вновь подводят напряжение, но уже большей величины. Эту операцию повторяют до тех пор, пока подаваемое на засыпку напряжение не вызывает ее электрического пробоя, регистрируемого по скачкообразному изменению температуры в центре засыпки и тока в электрической цепи.По найденной таким образом величине минимального пробивного напряженбия и определенному ранее значению д, расчетным путем из соотношения вычисляют теплопроводность материала засыпки. Так для порошка двуокиси урана при укаэанных условиях величина теплопроводности оказалась равной 0,3 ьтК КИспользование предлагаемого способа определения теплопроводности позволяет расширить класс экспериментально исследуемых материалов, что является весьма важным при проектировании и разработке новых, а также оптимизации режимов существующих теплотехнических конструкций. Способ определения теплопроводности материалов, заключающийся в пропускании тока через образец и регистрации изменения его температуры, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса исследуемых материалов, при регистрации изменения тока через образец измеряют минимальное напряжение, при котором происходит тепловой электрический пробой, а коэффициент теплопроводности определяют из соотношения дбА(т)= - -ВТгде б - электропроводность материалаобразца;У - минимальное напряжение, прикотором возникает тепловойэлектрический пробойуТ - температура образца;Х - коэФФициент теплопроводностиматериала образца.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Филлинов Л.П. Измерения тепловых свойств твердых и жидких металловпри высоких температурах. М., 1967,с. 76"90.2, Пелецкий В.Э, и др, Высокотемпературные исследования тепло- иэлектропроводности твердых.тел. ИЭнергия, 1971, с. 6).-69 (прототип) .