Способ определения теплопроводности материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ш 6 01 й 25/18 гНИЯ" ." Й,НИЕ ОМУ С 83 О АВТОРСН ЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочный институт им. С. Орджоникидзе(56) 1. Попов Ю.А. и др. Обнаружениеотслоений в трехслойных изделиях сиспользованием быстродействующеготепловуэора. - "Дефектоскопия", 1975,И 6, с. 62.2. Попов Ю.А., Некоторые особенности применения активного тепловогометода контроля. " "Дефектоскопия",1975, Ю 2, с. 56 (прототип)801032382 А(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, включающий на-. грев поверхности исследуемого образца подвижным точечным источником энер гии, измерение температуры поверхности образца по линии перемещения источника энергии датчиком температуры; двигающимся с фиксированным отставанием от источника энергии, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения погрешности определения, последовательно с исследуемым образцом дополнительно устанавливают эталонный образец, измеряют начальные температуры образцов,.определяют предельные избыточные темпера- фе туры, с помощью которых рассчитывают искомую величину.Изобретение относится к технической физике и может быть использованопри определении теплофизическихсвойств твердых тел.Известен способ определения теплофизических свойств твердых тел, заключающийся в том, цто поверхностьтела, теплофизические особенности которого предстоит исследовать, нагревают в течение определенного интервала времени равномерно распределенным источником, а затем после выключения источника через некоторое время задержки регистрируют температурное распределение нагретой поверхности и по температурным аномалиям судято наличии областей, отличающихся отсоседних областей измененными тепло"проводностью и температуропроводностью1 .26К недостаткам указанного способаотносится необходимость строгого выдерживания временного интервала нагрева образца и временной задержкимежду моментом окончания нагрева и 25моментом регистрации температурногораспределения нагретой поверхности.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигае 1мому результату является сгюсоб оп"зоределения теплопроводности материалов, включающий нагрев поверхностиисследуемого образца подвижным точечным источником энергии, измерениетемпературы поверхности образца полинии перемещения источника энергиидатчиком температуры, двигающимся сфиксированным отставанием от источника энергии 1. 2).Основной недостаток известного сгю соба состоит в большой гюгрешностиизмерения искомой величины,Цель изобретения - уменьшение погрешности определения теплопроводности материалов.Поставленная цель достигается, тем,цто согласно способу определения теплопроводности материалов, включающемунагрев поверхности исследуемого образца подвижным точечным источником энер- .50гии, измерение температуры гюверхности образца по линии перемещения источника энергии датчиком температуры,двигающимся с фиксированным отставанием от источника энергии, последовательно с исследуемым образцом дополнительно устанавливают эталонный образец, измеряют начальные температурыобразцов, определяют предельные избыточные температуры, с помощью которых рассчитывают искомую величину.На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа.Источник 1 энергии и датчик 2 температуры помещены над эталоном 3 с известным коэффициентом теплопроводности и исследуемыми образцами 4, На чертеже стрелкой обозначено направление перемещения источника 1 энергии и датчика 2 температуры отно. сительно эталона .3 и образцов 4,Способ осуществляют следующим образом.Вначале измеряют начальные температуры эталона с известным коэффициентом теплопроводности и исследуемых образцов, коэффициенты теплопроводности которых предстоит определить, Начальные температуры можно определить, перемещая только датчик температуры вдоль поверхностей эталона и образцов. Затем сосредоточенный.источник 1 тепловой энергии постоянной мощности (например, электрическую лампу с зеркальным отражателем и с пятном нагрева, сфокусированным на поверхности нагреваемых образцов) и датчик 2 температуры (например, бесконтактный датчик, регистрирующий температуру нагретой поверхности гю электромагнитному излучению), жестко 1связанный с источником 1 и гюэтому имеющий постоянное расстояние отста. вания, перемещают с постоянной скоростью вдоль поверхностей эталона и образцов в направлении, обозначенном стрелкой. При этом расстояние отстава. ния датчика 2 температуры от источ" ника 1 устанавливают таким, чтобы выполнялось соотношение х 7 5 ФК где х " расстояние отставания;К - коэффициент сосредоточенностиисточника, который позволяетрассматривать источник какточечный. Толщина эталона 3 с известным коэф" фициентом теплопроводности и исследу" емых образцов 4 должны быть не меньше расстояния отставания, чтобы можно было рассматривать процесс их нагрева как нагрев точечным источником полу" бесконечного тела.В процессе нагва для эталона 3 и для каждого исследуемого образца 4 измеряют предельную температуру нагреваемой поверхности по линии движения источника.З 032382Затем по разности предельной температуры нагрева и начальной темпера- турц эталона определяют избыточнуюпредельную температуру нагрева по"верхности эталона 3 с известным коэф д фициентом теплопроводности. Далее по т разности предельной температуры нагре. с ва и измеренной ранее начальной тем-. н пературц каждого из исследуемых об- д разцов 4 определяют. избыточную пре в дельную температуру нагрева поверх- и ности для каждого из исследуемых об- о разцов 4:Известно, что при нагреве поверх- з ности полубесконечного тела точечным 15 н подвижным источником избыточная пре- с дельная температура поверхности этого с тела в точке, перемещающейся вслед г за источником по линии его движения с такой же скоростью, определяется 20 а Формулой Т ТэтДалее по найденной избыточнодельной температуре для каждогоостальных исследуемых образцовределяют коэффициент теплопроводпри помощи последней формулы. й пре з ос Составитель В. Битюков Редактор А. Лежнина Техред И,Тепер Корректор Г,Реюетникаказ 539 М 4 Подписноекомитета СССРоткрытийкая наб., д. Тираж 873 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений3035, Москва, Ж, Рау жгород, ул. Проектная,лиал ППП "Патент",Т = - избыточная предельная температура нагреваемой поверхнос ти полубесконечного тела в точке, следующей за источни" ком по линии движения источ" ника с такой же скоростью; - мощность источника; 30 - коэффициент теплопроводностиполубесконечного тела; 4х - расстояние отставания точки,в которой определяется температура тела, от источника.Эта Формула является справедливой ля эталона с известнцм коэффициеном теплопроводности .Эт, которому оответствует найденная в результате агрева и измерений избыточная преельная температура Тэт, и для перого исследуемого образца с теплороводностью АОР, которую предстоит пределить; при этом для первого ис" следуемого образца определена в реультате нагрева и измерений избцточая предельная температура ТИБР . По" кольку величина .ц/2 Вх остается потоянной во время всего процесса нарева и измерений и коэффициент теплопроводности эталона ,известен,избыточная предельная температура Т этого эталона определена, то для первого исследуемого образца коэффициент теплопроводности определяют по формуле