Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов

(9 01 й 25 1 ГОСУДАРСГВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВ ЛЬСТВУ ОПРЕДЕ- АРАКТЕой теплофизики рукторско-техно- периментальеплофизического ута технической шутин во СССР8, 1985.во СССР , 1981. при льнойкотором темпеточке (Т 2) дого значенют темпера(Тз) точках идля расчетаости. в дополниоего максиот момент рвай (Т 1) и т эти значе- емпературостигает св ия, В эт туру в пе использую тепло- и т ально змеря ретьей ия уж ровод я реализации олубесконечтериала устаник 1 тепла и рмопарами 2, икуляру к ли- поверхности-р; - а( - ,+ - ) =О, (йт ФТ ФТдх аг пульса на исту следящую енную к трем омент време(71) Институт техническАН УССР и Опытное констлогическое бюро с эксн ы м производством тприборостроения Инститтеплофизики АН УССР(56) Авторг,ое свидетельсМ 1193555, кл. 6 01 М 25/Авторское свидетельсМ 834480, кл. 6 01 И 25/1 Изобретение относится к эксперименальной теплофизике и может быть испольовано для определения тепло- и емпературопроводности материалов неазрушающим методом,Цель изобретения - повышение точности.На чертеже дана схема длпредлагаемого способа.На плоской поверхностиного в тепловом отношении манавливают импульсный источдатчик температуры с тремя терасположенными по перпенднейному источнику тепла наисследуемого материала 3.После подачи теплового иточник тепла включают в рабсистему(не показана), подклютермопарам, и регистрируют м(54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГОЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХРИСТИК МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано для определения тепло- и температуропроводности материалов не- разрушающим методом. Цель изобретения - повышение точности. На плоской поверхности исследуемого материала устанавливают линейный источник тепла, После подачи теплового импульса замеряют температуру в трех точках, расположенных по перпендикуляру к линейному источнику тепла. Причем измерение температур осуществляют в момент достижения в средней точке максимального значения температуры. 1 ил. Формулы для расчета указанных характеристик получены из решения уравнения теплопроводности при действии импульсного линейного источника тепла на поверхности полуограниченного в тепловомнии материала:ат 0 д прих =О,Я=О; (3)дк 10 прих ) ОЕ= О;Д х=о (4) х-+ оогде Т - температура;Х,Е,У - координаты;т- время;аЯ- коэффициенты температуропроводности и теплопроводности;0 - количество тепла, выделяемое с единицы длины линейного источника тепла в единицу времени;д (1) - единица времени (дельта-функция),Решение системы уравнений (1 К 4) для поверхности тела (Е=О) имеет вид ХТ(х,т)=2 -- ехр( 4 г) Ц Отсюда в момент времени измерения (т = ъизм) температур при условии достижения в Тг максимальной температурыТг = макс, (6) получают Т 1 =0 Х 12 ла Ги,ехр (4 а деизм)Тз =2 ла аага аа аазмехр( - ). Используя выражение (7) для вычисления соотношений Т 1/Т 2; Т 1/Тз и Т 2/Тз, получают зависимость для расчета а и А исследуемого материала Х 3 - Х 1 Т 14 деизми (Т ) Тэ(8) Л - ехр - ), (9) 0 Х 1 2 лтизмТ 2 ( 4 а деизм где Х 1, Хг. Хз - координаты расположения термопар на поверхности материала. Формула (9) получена из второго равенства (7). Для подтверждения положительного эффекта от использования изобретения проведен параметрический расчет теплового состояния исследуемого материала при заданных значениях теплопроводности и температуропроводности материала гЯ =170; а =5,8 10 - ).В моментдостижения вточке Х 2 максимального значения температуры расчетная величина температуропроводности составляет 5,8228" х 10 м /с. Для моментов времени до и после-5 2достижения в точке Хг максимального значения температуры расчетные значения температуропроводности соответственно составляют 5,84310 м /с и 5,945 10 м /с,Наличие оптимального времени измерения температуры (при Тг= макс), соответ ствующего минимальному значению погрешности определения искомых характеристик, связано с наибольшим тепловым откликом эоны исследуемого материала, в которой расположены точки измерения температуры материала. Использование данного изобретения позволяет повысить точность определения тепло- и температуропроводности материаловнеразруша 1 ощим методом,Формула изобретенияСпособ комплексного определения теплофиэических характеристик материалов,включающий нагрев плоской поверхности материала линейным импульсным источникомтепла постоянной мощности, измерение в заданный момент времени температуры в двухточках, расположенных по перпендикуляру клинейному импульсному источнику тепла, ипоследующий расчет искомых характеристик,о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с цельюповышения точности, измеряют температурув дополнительной точке, расположенноймежду двумя первыми точками, температуру40 в которых регистрируют в момент достижения максимальной температуры в дополнительной точке, а искомые характеристикиопределяют по формулам:Х -Х 145 Т 14 гизм 1 п ( - )ТзА = О/(2 л деизмТ 2) ехр ( - Хг/4 а деизм),где аЯ - соответственно температуропроводность и теплопроводность исследуемого материала,Х 1,Х 2,Хз - координаты точек, в которыхизмеряется температура;Т 1,Т 2,Тз - измеренные значения температур в точках Х 1,хг,хэаизц время достижения максимальногозначения температуры в дополнительной точке Хг;0 - количество тепла, выделяемого с единицы длины линейного источника тепла.1635099 Составитель В,МарченкоТехред М,Моргентал Корректор Л,Пилипенко Редактор М.Петрова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 752 Тираж 390 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раущская наб 4/5