Способ определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных материалов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Рвспублин(22) Заявлено 2 б 1078 (21) 2 б 77933/18-25с присоединением заявки йо(23) ПриоритетОпубликовано 300980. Бюллетень Мо 3 бДата опубликования описания 30,09.80 6 01 Н 25/18 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.К. Битюков, В.А. Петров и С.В. Степанов Институт высоких температур АН СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЧАСТИЧНО ПРОЗРАЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ1 2Изобретение относится к области Наиболее близким к изобретению по. теплофизических измерений частично , технической сущности и достигаемому прозрачных материалов, например стек- результату является способ определела, в частности, к способу определе- ния коэффициента теплопроводности ння коэффициента теплопроводйости ма частично прозрачного материала, вклютериала и может быть использовано в чающий стационарный изометрический лазерной н космической технике, в радиационный нагрев плоского образца различных устройствах преобразования и измерение температуры нагревателя энергии, в. химической технологии и и полного потока энергии 21. т.п. По известному способу может бытьИзвестен способ определения коэф- определен коэффициент теплопроводфициента теплопроводности частично ности,на основании измерения темпера- прозрачного материала, при котором туры нагревателя, полного потока два,плоских образца различной толщи- энергии и решения уравнения радианы последовательно размещают между 15 ционно-кондуктивного теплопереноса. нагревателем и холодильником, урав- Основным недостатком известного нивают тепловые потски, проходящие способа определения коэффициента через каждый из этих образцов, регу- .теплопроводности частично прозрачнолируют и измеряют при этом температу- го материала является невысокая точру нагревателя, после чего определя ность измерения, обусловленная погют искомую величину 1 . решностью измерения полного тепловоТемпературный интервал, измеренный го потока.в известном способе, практически не- Целью изобретения является повыограничен. ,щенке точности измерения коэффициенНедостатком известного способа 25 та теплопроводности частично проз- определения коэффициента теплопровод- рачного материала. ности частично прозрачного материала Цель достигается тем, что в спосоявляется то, что необходимо уравни- бе измерения коэффициента теплопровать тепловые потоки, проходящие че- водности частично прозрачного матерез каждый иэ образцов. 30 риала, включающем стационарный изотермический радиационный нагрев плоского образца материала и измерение температуры нагревателя, последовательно измеряют перепад температур на образце и температуру холодильника, после чего искомую величину определяют из выражения: у) фф)ф фдФ О О,16 где х - координата слоя (х 6-1,11); коэффициент теплопроводности; 2 Ь - толщина слоя; .Т - температура;35- частота; 3 - интенсивность тепловогоизлучения вперед (назад);,О (соь Ч), 1 - угол между направлением излучения и осью Х.Изобретение поясняется конкретным о примером выполнения способа определения коэффициента теплопроводностичастично прбэрачного материала.В качестве исследуемого образца использовано кварцевое стекло марки 25 КСГ толщиной 2,1 мм., Образец 040 мм, закрепленный в центре пластины 200 ю 200 мм, изготовленной из того же материала и толщиной, равной толщине образца, помещали в вакуумную камеру у иа расстояние 3-5 мм от ленточного вольфрамового нагревателя. Холодилвником являлись зачерненные стенки вакуумной камеры. Температуру нагревателя измеряли оптическим пирометром ЭОП-бб, а холодильника - термопарой, перепад температур на образце специальной оптической схемой.Опыт проводили следующим образом. Нагревали систему до стационарного состояния. После этого измеряли тем Оо пературу нагревателя ТН = 2773 К, перепад температур на образце - Т49,6 К, температурухолодильника Т = 291 К и полный тепловой поток 0 " 8,83 10 з Вт/м . 4Затем из выражения (1) определяли искомый коэффициент теплопрозодности. Он получился Х= 2 10 Вт/м град.Схема, которая исо для определения коэффициента теплопровод- щ ности изображена на чертеже.Плоский образец 1 частично прозрачного материала толщиной 2 Ь расположен между нагревателем 2 и холодильником 3 с температурами Тн и Тх усоответственно, отнесенными от негона некоторое расстояние. Зазор между нагревателем (холодильником) и слоем заполнен диатермической теплопровод- . ной средой с показателем преломления, равным 1.Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом. Образец 1, отнесенный от нагревателя 2 на расстояние л 2-3 мм, помещается в вакуумную водоохлаждаемую камеру, стенки которой являются холодильником 3. Системой электропитания разогревают нагреватель и образец до температуры измерения, Затем измеряют температуру нагревателя пирометром ЭОП-бб, температуру холодильника - термопарой и перепад температур на образце - оптической системой.В этом случае радиационно-кондуктивный теплоперенос определяется уравнениями переноса и энергии относительно спектральных интенсивностей вперед Ц, назад Ь) и температуры Т.Формула изобретенияСпособ определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных материалов, включающий стационарный иэотермический радиационный нагрев плоского образца и измерение температуры нагревателя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, последовательно измеряют перепад температур на образце и температуру холодильника, после чего искомую величину.определяют иэ выражения й ) о-Д(а,-а-,дауда .О, дЪ Ъ ДУс, оЮ где х - координата слоя (х 6-1,1), Х - коэффициент теплопроводности; 2 Ь " толщина слоя; т- температура;- частота; - интенсивность тепловогоизлучения вперед (назад);Р сов (М), Ю - угол между направлением излучения и осью х.источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР, Р 440588, кл. 0 01 М 25/18, 1974.2. Авторское свидетельство СССР В 473940, кл. 6 01 й 25/18, 1975 (прототип),767631 Составитель В.Гусеваоляда Техред Н.Бабурка Корректор М.Демчи Редакто Заказ 7184/3 И 3035,филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 101 Государств елам изобр сква, 3-35 Подписноного комитета СССРений и открытиЯРаушская наб д. 4/