Способ измерения теплопроводности твердых образцов

(,).613232 О П,И С А Н И ЕИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Сониалистических Республин(22) Заявлено 13,10.75 (21) с присоединением заявки Го (23) Приоритет -(43) Опубликовано 30,06.78 (45) Дата опубликования о( 2182596,18-25 Государственный ко(инте Совета Министров СССР оо делам изобретений УДК 536,2 (088.8 юллетень хЪ саш;я 20.06.7 и открытий(71) Заявител осударственное специальное конструкторское бю теплофизического приборостроения 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ ОБРАЗЦОВ 1 2ние дцап прощенцех н,ическим ия тепСпосоо относится к области теплофизичес(ких измерений и может найти применение в тех областях науки и техники, где необходимо измерять теплопроводность твердых образцов, например, в теплофизическом прибо ростроении.Известен способ измерения теплопроводности 1 путем создания тепловых потокоз в исследуемых и эталонных образцах с помощью регулируемых нагревателей и измерения 1 О температурных перепадов на образцах.Способ включает следующие операции.В исследуемом и эталонном образце одновременно создают параллельные тепловые потоки. 15Поддерживают равными перепады температур на образцах путем регулировки мощностей нагревателей.По достижении стационарного теплопередачи измеряют мощности н телей и температурчый перепад на о образцов.По измеренным величинам определяют ,коэффициент теплопроводности.К недостаткам известных способов следует отнести трудоемкость, необходимость применения эталонов теплопроводности, ограничение диапазона измерения величин,Ближайшим к изобретению тех решением является способ измерен30 лопроводност 1( методом сравнения 21, согласно которому по перепаду температур нд эталоне определяот тепловой поток через образец ц по измеренному переца(ду цд образце определяют теплопроволцость образца,К недостаткам этого способа следует отнести тот факт, что в настоящее время круг материалов для этдлонов теплопроводност: достаточно узок, Поэтому точность измерения течлопроводностц ооразцов, теплопроводность которых лежит в промежутке между двумя соседними эталонамц, ограничена, По этой причине диапазон цзмеряемых величин теплопроводности также ограничен.Цель изобретения - расшире а- зона измерений с одновременным уь,Предлагаемыи способ отличается от известного тем, что при нагревании подают электрическую мощность известной величины и одновременно жидкость, например воду, с известным расходом,ц регистрируют относительную величину теплового потока через образец, затем прекращают подачу жидкости и подбирают такую мощность, чтобы относительная величича теплового потока через образец осталась неизменной по отношению величин мощности до и после подачи жидкости и определяют искомую величину по соотношению:На ца: рсватель подастся ц измеряетсямоцюсть о:цозрехецно подается с помощьцо цасоса ж:,кость. После установленя10 раз:Овесого состояния рсгистрирхется сцгцапч тсцломсра. 3 тем:Ос,крацается подачаж:.кост; хОпНось арсзателя хеньшастся ло тех ор,:ока з равновесном состоя 1 ц сигнал с тспломера не установится5 ца том же урозне, что и до прекращения полажилкос гц. Измеряется новое значенгцеакопОсти агре:ателя, По измеренным величинам мо;ццостц;о и после подачи жидкости:о соотношс:ю 3) о.релеляют искомую20 зс иццу,Г:особ мест преиммцестза перед известным, так как зе.цчиной сравнения з данномслучае является величина произведсгця тсллосмкости жцлкости на ее расход, которая25 может:лазо регулироваться з широком дцпзое, Тецлосхкость ряда жидкостей;остаточно точно известна. Измерение же расхода жлкостц це представляет особой сложности,г е 117,11 2(3) Равенство (3) является расчетным соотношением предлагаемого способа. Из соотноше:ия (3) видно, то измерение теплопрозодцо.ти ооразца практическц сзолится к .;змерсцию отношения мщосйэлскт;1 ясского нагревателя при известном расходе жцдкости, 1 Рг 6+ , - 1 55 Измерение теплопрозолцост образца о предложенному спосооу сз;.,: 1;я к следующим операциям.Образец одним торцом устанавливается а термостатированное основание, ца котором установлен термоэлектрцческцй тсцломер или любой другой природы). На;ругом его торце размещается нагреватель, созмсщснОо где Т -5 - 1 с -65 мощность нагревателя 1 ри подаче жидкости;мощность цагревателя после прекращения подачи жцлкости; площадь сечения образца; высота образца;телоемкость жц;хост; весовой расхзд жцлкост; постоянная прбора, опредсляемая экспепимсцтально.Сущность .1 ре:ложеного спосооа зак,110- чается в следующем. При подаче ца одц Нз торцов образца олцовременцо электрической мощности и жилкост: с 1 ззестным расходом, через образец пойдет тепловой поток, кото 1 ый может быть зарегистрирован, например,помощью термоэлсктрцческого тспломера, установленного на противоположном торце образца, Тепловой баланс образца прц этом зыражается сле;уопим разе:ством: 1 Г 1 = л ,Т + сБХТ+ ЯХТ, 5 1 где ЛТ - Среа: тем:ерагур между ца:рсзаемым торцом образца и е:о основанием..При црекращецци подач ж.косгц тсло- зОЙ Оаланс Ооразца:рцпцмас Г слс;уоцНЙ : 1 И Г 2 =- , ЛТ - ,ХТ (г)Так как относ:тельая величина те,1 лоного потока на образце одинакова в обоих случаях, то перепал температуры ца образце ; акже одинаков.Поделив рвс 1,слза (1) (2) и выделив :., получим: 1 ьй с жидкостным те:1 лообменнцком, Тепловыо.цен такм Ооразом, что тсмцсратура жидкости, покидающей его, практичсскц не отличается от температуры нагрс за еля. Формула изобретеня Сособ измерения теплопрозодцостц твердых образцов путем сравнения тепловых по токов, отличающийся тем, что, с цельюрасширения диапазона измерений с олцозремсц.ь м упрО еццсх 1, В 1 сследс.Ох сор азце создают тепловой поток путем подачи на нагрсзатсль электрической мощности ц одновре ме:Но жидкости, ца.ример воды, по Лостижепц стациоцар:-ого режима тс:лопередачц, измеряют зсли 1 ину теплового потока через образец, расход жидкости и поданное значец:с электрпиеской мощности, затем прскра щают цодачм жцлкости и:т, тем регулировкимощ.ости нагревателя добиваются равенства тегнового тотока з стационарном режиме велс,лсвцсй место ло прекращения пола ж.лкосп, и по цзмеречным значениям хОщцостц нагревателя ло ц после подачи ж.кости определяют цскомю зелцчинх по соотошс;1 ю: мощость 1 агрезателя прц подачежидкости;мощность нагревателя после прекращения подачи жидкости;плоцадь сечения образца;высота ооразца;теплоемкость жидкости;613232 Составитель А. ВолковТехред А. Камышникова Редактор Н. Коляда Корректор В. Гутман Заказ 341/558 Изд.474 Тираж 1122 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Тип, Харьк, фил. пред. сПатенть 6 - весовой расход жидкости;у - постоянная прибора, определяемаяэкспериментально. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССРЛз 359582, кл. 6 01 Х 25/18, 1969. 2. Иоффе А. Ф, Полупроводниковые тер 5 моэлементы. М. - Л., 19 бО, с. 54 - 55.