Способ определения температуропроводности твердых материалов

( ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСА ТОРСНО(21): 3359091/18-25импульсом на торец образца, выполнен-( (22 2711.81 , . ного в виде стержня, и измерении (4 б 15.10.83. Бюл (ф 38.. температуры в двух точках на его (72) В.А. Рыков М В.А.Самолетов. боковой поверхности, расположенных (71) Ленинградский технологический на одной образующей, о т л и ч а юинститут холодильной промышленности щ и й с я тем, что,.с целью повыше- (53) 53 б.б(088.8) ния экспрессности определения темпе- (56) 1. Парцхаладзе К.1. В сб. .: ратуропроводности в широком дианазоне Исследования в области тепловых йз. .температур, боковую. поверхность мерений 1, М Изд.-во Стандартов, , стержня непрерывно разогревают с сох-.1971, с 35-37. ранением симметричности температур 2.Клименко М.М.,Кржижановский Р.Е. - . ного поля относительно плоскости, Ыерман В,Е. Импульсный метод .:,: проходящей через чентр стержня и па-. йредейения темнературопроводйостн."," раллельной его торцам, при отсутстТеплоФизика высоких температур",( вии теплового импульса, а после пода, 9 16,.1979, с. 1216-1223 ,: чи теплового импульса дополнительно, ;(прототип) . . :.,;измеряют температуру в двух точках, ЕФпопарно симметричных. с двумя первымиСПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРА ;. .точками относительно этой плоскости,ДНОСТИ ЙЗЕРДНХ МАТЕРИАЛОВ,.,. и по полученным даннЫм определяютйся в воздействии: тепловьэ 4, искомую величину. СИзобретение относится к измерениям теплофиэических свойств твердых конструкционных материалов и предназначено для использования в материалове дении при изучении свойств металлов, сплавов.5Известен способ определения температуропроводности материалов, в котором подают тепловой импульс на одну сторону плоского образца и измеряют температуру в выбранной точке О на его противоположной стороне и по полученным данным определяют иско- . мую величину (1 .Однако этот способ не позволяет определить температурную зависимость 15 температуропроводности в ходе одного эксперимента, а также учесть погрешность измерения, вызванную неравномерным распределением энергии теплового импульса по поверхности образца.20Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемомуезультату является способ определеия температуропроводности твердыхатериалов, заключающийся в воэдействии тепловым импульсом на торец образца, выполненного в виде стержня, и измерении температуры в двухточках на его боковой поверхности, расположенных на одной образующей, и расчете по полученным данным температуропроводности (2 .Основным недостатком даиного способа является невозможность получить температурную зависимость теплофиэических свойств исследуемого мате- З 5 риала в ходе эксперимента. Действительно, чтобы измерить температуропроводность при другой температуре, необходимо разогреть до нее образец и калориметр и дождаться, когда тем пературное поле в образце выравкяется, на что уходит значительно больше времени, чем на непосредственное измерение.Белью изобретения является повышение экспрессности определения температуропроводности в широком диапа. зоне температур.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу определения температуропроводности твердых материалов, заключающемуся в воддействии тепловым импульсом на торец образца, выполненного в виде стержня,и измерении темпеРатуРы в двух точках на его боковой поверхности, расположейных на одной образующей, боковую поверхность стержня непрерывно разогревают с сохранением симметричности температурного поля относительно плоскости, проходящей через 60 центр стержня и параллельной егбторцам, при отсутствии теплового . импульса, а после подачи теплового импульса дополнительно измеряют температуру в двух точках, попарно сим метричных с двумя первыми точкамиотносительно этой плоскости.На чертеже показана схема устройства, пояснякщая предлагаемый способ.Схема содержит Тепловой .импульс1, термопары,2; дополнительные термопары 3; массивные металлическиеблоки 4, температура которых непрерывно меняется во времени; испытуемый образец 5,Анализ температурного поля 1л(х, у, Е,) стержня длиной симекщего постоянное сечение, на по"веркность торца Х =0 которого подаюттепловой импульс, распределенныйпо этой поверхности произвольнымобразом, и боковую поверхность которого дополнительно разогревают так,чтобы его температурное поле вотсутствии теплового импульса было.симметрично относительно плоскости,проходящей через центральную точкустержня и параллельную его боковымторцам, показывает, что температуро"проводность может быть найдена поФормуле 1 2ВхР 4, еХР6 -1(ХЧЕ,-1(Х у К,+)/(Х у)1(Х 4 Ч,Е,ЯХс ХХз с ХОХз=(Х,Х 4= Ь-ХЯлЬц - время, прошедшее с момента подачи импульса до измерениятемпературопроводности, С; Х,Ч,Ъ " координаты, м;(Х,у, Е) (Х 2 у)у (Ху е) э (Х 4 фуф ф) координаты точек, в котОрых измеряется температура;а - температуропроводность, м с , )Иэ (1) можно получить для расчета (с погрешностью 4) температуропро" водности следующее выражение:а= 4- "Е ВС)3 .Непрерывный разогрев образца через боковую поверхность позволяет. получить температурную зависимость температуропроводности в ходе одного эксперимента и:.тем самым повысить , экспрессность измерений в широком диапазоне температур.То, что дополнительное тепловое воздействие осуществляют таким образом, что температурное поле стержня симметрично относительно плоскости, проходящей через центральную точку стержня и параллельной его торцам, и измеряют температуру в двух точках, попарно симметричных двум точкам, в которых осуществляется измерение по известному способу, позволяет учесть влияние теплообмена образца с окружакщей средой на точность определения температуропроводности,гфилиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная;4 что дает возможность приводить измерения,в области высоких температур (до 1500 К) при использовании теплового импульса (в частности, лазерного 3 с произвольнж пространствеиньи распределением энергии.Так как. расчетные формулы имеют место при произвольной зависимости дополнительного теплового воздействия от времени, а также при больших скоростях (0,5-1 К/с) нагрева, способ рекомендуется испольэовать при изучении теплофизических свойств конструкционных материалов непосред,ственно в ходе специальной тераообработки 9 например при термоциклиро"ванин. Скорость нагрева в 1 К/с принята за максимальную, при которойрекомендуется использовать данныйметод, так как время измерения предлагаемым способом для широкого кругаметаллов и сплавов на образцах ввиде стержней, длина которых Ы10 см,не превышает 10 с. Погрешность измерения предлагаемьм .способом состав"яяет 6-7 и определяется в основномпогрешностью определения координаттермопар (т,е. значении хх 2,х ы х).,