Способ измерения теплопроводности твердых материалов

2) Авторы изобретения ергеев и А. С. Уманский О(71) Заявите И Б ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ(54 Изобретение относится к исследова- не совпадает с истинным перепадом темнию тепЛофизических характеристик, а ператур в образце, что приводит к сушестименно к методам измерения теплопровод- венной погрешности получаемого значения ности твердых, в том числе частично теплопроводности.прозрачных материалов, Наиболее близким к предлагаемомуИзвестен способ измерения теплоцро- ф является способ, в котором термоцары водности с помощью размещаемого в рабо- монтируют вне образца в металлических чей ячейке плоского образца, изготовлен- пластинах рабочей ячейки, контактирую- ного иэ исследуемого материала. На ио- щих с поверхностью образца 2.следуемом образце с помощью нагрева- Недостатком такого способа является теля, ймеющегося в рабочей ячейке, сое наличие контактного термического сопродают перепад температур и тепловой по- тивления между поверхностями образца и ок, по измеряемой величине которых вы- рабочей ячейки, вследствие чего иэмерячисапот теплопроводность материала по емый перепад температур отличается от известному соотношению. Перепад темпе- истинного перепада температур в образце. ратур измеряют термопарами, размещен- Контактное термическое сопротивление зна13ными в образце на заданном расстоянии щггельно увеличивается вследствие продруг от друга 11. гиба пластины, что приводит к дополниНедостатком способа является несои тельной погрешности. Пластина прогиба- падение температуры королька термопары ется под действием термических напряс температурой прилегающего к корольку яиаий, возникающих иэ-за перепада темслоя частично прозрачного материала из- ператур. Прогиб пластины приводит к появза падающего на королек излучения, вви- ленив газового зазора между поверхнооду чего измеряемый перепад температур тими образца и контактирующими с ними т(2) Тираж 910 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 поверхностями рабочей ячейки,что приводит к дополнительной погрешности, обусловленной термическим сопротивлением газового слоя,о11 ель изобретения - повыш ение точности измерения теплопроводности эа счет снижения контактного сопротивления.Указанная пель достигается тем, что в способе измерения теплопроводности создают тепловой поток через плоский образец, размещая его между "горячей" и "холодной" пластинами и измеряя на нем перепад температур, причем образцу придают выпукло-вогнутую форму и создают на нем такой перепад температур, отношение которого к стреле прогиба образца равно заданной величине.Межд металлическими пластинами рабочей ячейки, снабженными термопреоб-, разователями для измерения температур,помешают образец исследуемого материала. Между контактирующими поверхностями при отсутствии перепада температур имеется зазор за счет того, чтообразец предварительно шлифуют и полируют, вследствие чего он становится выпукло-вогнутым, при этом вогнутая сторонаконтактирует с "горячей пластиной, авыпуклая - с "холодной"Включают нагреватель рабочей ячейки и на образце создают и поддерживают перепад температур,при котором образец распрямляется иплотно беэ зазора прилегает к пластинам.Стрела прогиба линейно связана с перепадом температур,. авй (1)где ь - перепад температур между поверхностями образца;А - температурный коэффициент линейного расширения материала;"и - стрела прогиба;д - диаметр образца;Н - толщина образца,формулу (1) можно переписать в виде ъ ад ВН откуда видно, что отношение стрелы про гиба к перепаду температур является постоянным, не зависящим от величины д 1; и определяется только размерами образца и коэффициентом линейного расширения д материала образца, что позволяет заранее рассчитывать величину 1 М.Затем измеряют температуру и тепловой поток.ТеплопроВНИИПИ Заказ 8310/59 водность образна рассчитывается при этомпо формуле (1), но перепад температурЬ 1 на нем определен при этом более точно, чем н известных способах, причем по 5грешность определения перепада температур может быть уменьшена в 5-8 раэ,Способ осушествляот следуюшим образом.Рассчитывают величину(д и выбирают перепад температур д 1, которыйподдерживают во время опыта. По выбранному перепаду температур определяют стрелу прогиба И и образец шлифуют иполируют так, что поверхности его стано 15вятся сферическими со стрелой прогиба,равной И, Например, у стекол с 1. =10 .Для образца диаметром 5 и толщиной 5 ммимеем Ьее =10 50 -1БОвыбранного перепада температур, напри 0 мер 10, образец изготавливается сострелой прогиба 0,01 мм. При последующем размешении образца в рабочую ячейку,регулируют нагреватель, например, с помошью изменения величины электрического25 тока, проходящего через него, так, чтона образце создается перепад температурд 1, при этом образец распрямляется иплотно прилегает к поверхности ячейки,контактное термическое сопротивление30 снижается до минимума и точность результатов измерения теплопроводности повышается.Предлагаемый способ позволяет получить более точные данные и повысить надежность и качество рабочих средств изме.рения,Ф о р м у л а и з о б р е т е н,и яСпособ измерения теплопроводноститвердых материалов, в котором создают40тепловой поток через плоский образец,размещая его между "горячей и "холоднойф пластинами и измеряя на нем перепадтемператур, отлич аю ши йся,тем, что, с целью повышения точности45измерения, образцу придают выпукло-вогнутую форму и создают на нем такой перепад температур, отношение которого кстреле прогиба образца равно заданнойвеличине.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Сергеев О, А. и Мень А, А. Теплофизические характеристики полупрозрачныхматериалов, МИэд-во стандартов, 1977,с. 182.55 2. Там же, с. 185 (прототип).