Способ определения теплофизических характеристик материалов

(51) 5 С 01 М 25/1 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИДЕТЕПЬСТВУ К АВТОРСНО ается тепловых ис измерения теплофи Изобретениепытаний, а имен рои, ься вово вухот ер ения емпеазец -атериалов. ческих характ ти ширение за счет при испытанво времени т информативно ного измерен ачи среды. способа сос ях сред с измпературой ити за счетя коэффициен" ол зовани ющейся ирение лнител мен та теплоо сваю ит в сле иост т форме пласти ермостатируюПеремещают зец в ара. ратур спо т и цилинд исходн и тем ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В,П, Конышев, Н.Н. Ивашенкова и Г,ВНазарова(56) Чудновский А,Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов, М.: Физматиздат, 1962, с. 155-158.Авторское свидетельство СССР Р 1460684, кл, С 01 И 25/18, 1986(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕС-КИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области тепловых испытаний, а именно к измерению теплофизических характеристик материалов, Цель изобретения - расширение области применения способа за Цель изобретения - рласти применения способ 2счет использования при испытаниях сред с изменяющейся во времени температуро и расширение информативности за счет дополнительного измерения коэффициента теплоотдачи среды. Используют образцы в форме пластины, цилиндра или шара.Термостатируют образец при исходной температуре, Помещают его в среду с постоянным коэффициентом теплоотдачи, Допускается монотонное изменение температуры среды за счет ее теплообмена с образцом. Регистрируют изменение температуры образца в двух точках и изменение температуры среды. Положительный эФфект способа - возможность проведения испытаний в средах с изменяющейся температурой,а также возможность получения дополнительной по сравнению со способом-прототипом информации - коэффициента теплоотдачи среды. образец в среду с постоянным ко циентом теплоотдачи с температу которая может монотонно изменят времени. Регистрируют изменения времени температуры образца в д точках на различных расстояниях центра и температуры среды. Изм ведут до момента установления т ратуры равновесия в системе обр среда.По полученным данным рассчит коэффициент температуропроводно кроме того, имеется возможность полнительно рассчитать коэффици теплоотдачи(К 2 - х 2)Т(х3 - Т, Г 3й с -аТ - температура термостатиорования;Тс - темпеРатУРа сРеды, 10Т (со ) - установившаяся темперастура среды;Т - температура образца;х х - расстояние от центраобразца до точек измерения температур (х( х) уС - время- параметр формы тела. = 1 для цилиндра, 20д = 2 для шара)К - расстояние от центра доповерхности образца- теплопроводность образца.П р и м е р 1, Температуропроводность железа и коэффициент теплоотдачи для спокойной воды определяли втемпературном интервале (0-100) С спомощью железного шара радиусомК = 5 см, в центре которого (г=О) ина поверхности (г =К) закрепляли дветермопары, выводы которых подсоединяли к четырехканальному самописцутермографа. Шар выдерживали при Т, =100 С в температурно-регулируемойпечи, а потом быстро помещали в ледя- З 5ную воду, объем которой пятикратнопревосходил объем шара, и регистрировали кривые охлаждения Т(г=О, г),Т(г =К г) и Тс(г) в течение 10 -с4015 мин, причем "холодные" спаи всехтрех термопар .помещали в другой сосуд с ледяной водой, сохранявший в течение опыта температуру 0 С, Послестабилизации, температуры воды, ох"45лаждающей шар, определяли величинуТ ( со)Она оказалась равной 14,5 С.Далее графически (с помощью планиметра) определяли площади, заключенные, между кривыми охлаждения Т(г,=О; Г),Т(г=К; г) для шара и кривой нагре 50ва Т,(Г) для воды.Температуропроводность определялипо формуле (1). Значение а для желегза получилось равным 21,1 10 м сКоэффициент теплоотдачи воды определяли по Формуле (2)(К 2 х 2)Тхл - Т1 л (2) являющейся частным случаем формулы (2) для образца в форме шара, Значение соказалось равным 2000 Вт/м 2 К,П р и м е р 2. Температуропроводность алюминия и коэффициент теплоотдачи спокойной воды определяли в температурном интервале (22-62) С по теплофизической схеме примера 1 с помощью алюминиевой пластины с размерами 6"2424 см, в центре которой1(х, =0) и на поверхности (х = - ) были2установлены термопары, выводы которых, как и вывод термопары, фиксирующей изменение температуры Т(С) среды, охлаждающей пластину, подсоединяли к четырехканальному самописцу термографа. Пластину выдерживали при Т = 62 С и быстро помещали в воду с Т с(0) = 22 С, объем которой пятикратно превосходил объем пластины, и в течение 10 мин снимали кривые охлаждения Т(х,=О, С), Т(х 2 =1г) и кривую нагрева Тс(г) относительно сосуда с водой, сохранявшейо в течение опыта температуру Т з = 22 С, После стабилизации температуры воды определяли ее величину Т с( со), оказавшуюся равной 28,5 С, Далее графически определяли площади Я, и Б 2 меж 1 ду кривыми Т(х,=0, г), Т(х = - г) и кривой Т (г) соответственно, Получено а = 82,4 10 ь м с-, с(= - 1799 Вт.м - К Положительный эффект способа -возможность проведения испытаний сиспользованием сред с изменяющейся вовремени температурой, что расширяетобласть его примененияКроме того,положительный эффект состоит в расширении информативности способа-прототипа: помимо температуропроводностиимеется возможность измерения коэффициента теплоотдачи среды,Способ может найти применение примассовых измерениях теплофизическихсвойств материалов и при оценке теп"лоотдачи охлаждающих сред..ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский. комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 5 15396Формула изобретения Способ определения теплофизических характеристик материалов, состоящий5 в том, что термостатируют образец при исходной температуре и измеряют эту температуру, перемещают его в среду с постоянным коэффициентом теплоотдачи, регистрируют изменение во времени 10 температур в двух точках образца разностоящих от его центра, о т л и 2 Л КТХ, С 3 - Т 1 Х "3 стемпературопроводность материала, мСкоэффициент теплоотдачи среды,Вт.м- К -" 20 температура термостатирования,температура среды; установившаяся температура среды;температура образца расстояния от центра образца до точек изме 29 6ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса исследуемых образцов и расширения информативности за счет дополнительногоизмерения коэффициента теплоотдачи, регистрируют изменение температуры среды во времени, а искомые величины определяют по соотношениямТ,-Т,( )3 (Х - Х,3 а 12(1+0 1 Т(Х С- ТХ,4) а") , ТСХ;- Т (Яа; рения температур образца (Х, сХ );время;параметр формы тела (1 = 0 для пластины,- 1 для цилиндра,2 для шара); расстояние от центра до поверхности образца;теплопроводность образца, Вт.мК