Способ комплексного определениятеплофизических характеристикматериалов

Союз Советскнк Соцнаинстнческнк РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК. АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ щ 817563(22) Заявлено 220279 (21) 2758736/18-25с присоединением заявки Йо(51)М. Кл.з Гоеударетаенаия аонатет СССР ао делан нзобретеняя я открытаяКиевский технологический институт пищевой промышленности(71) Заявитель ИЫлйя" ;(54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к теплофиэнческим измерениям.Известны способы комплексного определения теплофизических характеристик (ТФХ) материалов в плоском. слое в кваэистационарном тепловом режиме, т.е. при нагреве (охлаждении) образца тепловьи потоком постоянной мощности или при постоянной скорости иэ мерения температуры. В этих способах измеряют температуры в различных точках образца в функции времени либо температуры и тепловой поток, идущийна нагрев образца (1).Однако точность измерений по этим 15 способам невелика, а их осуществление . достаточно сложно..Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ, включающий двухсторонний на грев двухсоставного образца тепловым потоком постоянной, мощности, измерение после достижения квазистационарного режима температур поверхности образца и его центра, измерение суммарного теплового потока, поглощаемого образцом. Образец для таких измерений составляют иэ двух одинаковых пластин, разместив между ними спай термопары, показания которой принимают эа температуру центра, ана внешних поверхностях термоэлектрическими тепломерами измеряют тепловой поток, поглощаемый образцом 21,Однако для измерений требуютсяобразцы значительных размеров (толщина более 20 мм) . Кроме того, время нерабочей стадии режима велико,способ практически непригоден дляисследования ТФХ жидкостей иэ-эавозникающей в образце конвенции иошибка измерений составляет 5-10 .Цель изобретения - повышениеточности измерений.Укаэанная цель достигается тем,что тепловой поток пропускают сквозьобразец, воздействуя на одну из поверхностей образца тепловым потокомпостоянной плотности а температурувторой поверхности, изменяя с постоянной скоростью, равной,(0,250,45)Ч,/срЬ, и по результатам измерений для любого момента определяюттеплофизические характеристики последующим формулам817563 40 Формула изобретения 50 ЬО где Л - коэффициент теплопроводности;с - массовая теплоемкостьа - коэффициент температуропроводности;9 - плотность; 5толщина образца;0, р- плотности теплового потокана поверхностях образца;перепад температур;Ц - скорость изменения температуры.Кроме того, поддерживают постоянным перепад температур на образце,изменяя температуры обеих его поверхностей с одинаковой скоростью, равной (О, 3 - О, 6) ьа/й 2.Измерения проводят следующим образом,Плоский образец размещают междуповерхностями источника и приемникатепла, оснащенными датчиками темпе фратуры и плотности теплового потока.В первом варианте способа источниквыделяет в сторону образца тепловойпоток постоянной мощности, а температуру приемника изменяют спостоянной скоростью, Во втором вариантеразность температур источника и приемника тепла подцерживают неизменной,а их температуры изменяют с одинаковой постоянной скоростью.В обоих вари.з 0антах способа скорости изменения температуры задают такими, чтобы, тепловой поток проходил сквозь образец, а соотношение плотностей теплового потока на входе в образец и на выходеиэ него было в пределах 1,35 - 1,85,при которых достигается наибольшаяточность измерений. В тот момент, когда плотности теплового потока через обе поверхностиобразца стабилизируются во времениустанавливается квазистационарныйтепловой режим. При этом, измерив для любого времени одновременно плотности теплового потока через обе по" верхности образца и температуры в тех же точках, можно рассчитать значения теплофизических характеристик образца.Обоснование возможности определения ТФХ по результатам таких измерений получено из решения задачи для двухстороннего нагрева неограниченной пластины от источника с постоянно плотностью теплового потока,Рассматриваем в пластине лишь тонкийплоский слой, расположенный по однусторону от осевой плоскости пластины параллельно ее поверхностям. Еслиплотности теплового потока, проходящего через поверхности этого слоя,будут неизменны во времени, то для такого слоя будут справедливы закономерности квазистационарного режима,т,е, скорости изменения температурыдля каждой точки при неизменностиТФХ равны и постоянны, а распределе ние температур в слое описываетсязаконом параболы. Это значит, чтополя плотностей теплового потока итемператур описываются известнымиуравнениями, из которых получаем следующие формулы для определения ТФХ Все значения ТФХ, получаемые по этим формулам, .соответствуют средне- интегральной температуре слоя 1, определяемой по следующей формуле1+В аМ -)ба,+11где 1 и стемпературы поверхнос 2тей слоя,В этой формуле второй член.определяет отклонение значения среднеинтегральной температуры слоя от среднеарифметической температуры. При соотношении плотностей теплового потока с 1 /Ч 2 с 1,45 это отклонение можно не учитывать.Предлагаемый способ позволяет проводить измерение температур и плотностей теплового потока лишь на поверхностях образца, исследовать ТФХ тонких слоев жидких и твердых материалов . Время опыта уменьшено за счет сокращения начальной (нерабочей) стадии режима.Предлагаемый способ целесообразно использовать для быстрого и точного исследования температурных зависимостей комплекса ТФХ твердых и жидких материалов,1. Способ комплексного определения теплофизических.характеристик материалов в плоском слое в, квазистационарном режиме путем измерения температур и плотностей теплового потока на поверхностях, образца, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, тепловой поток пропускают сквозь образец, воздействуя на одну из его поверхностей тепловым потоком постоянной плотности, а температуру второй поверхности изменяя с постоянной скоростью, равной (0,.25-0,45)ц /срЬ, и по результатам измерений для любого момента определяют теплофизические характеристики по следующим фор- муламЗаказ 1321/57 Тираж 907 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретенийи открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где р - коэффициент теплопроводности)с - массовая теплоемкость;а - коэффициент температуропро"водности;у - плотность;Ь - толщина образцамии Ч - плотности теплового потокана поверхностях образца;д 1 - перепад температур;ц - скорость изменения температуры,2. Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что поддерживают пос тоянным перепад температур на образце, изменяя температуры обеих егоповерхностей с одинаковой скоростью,равной (0,3 - 0,6)да/Ь Источники инфорМации,принятые во внимание при экспертизе1. Чудновский А,ф. Теплофизические характеристики дисперсных мате"риалов. М., ГИФМЛ, 1962, с. 173-190.1 О2. Полубояоинцев Д.Н., Дудоров И.Г.в ."Заводская лаборатория", 1965,т. 31, 9 11, с, 1410-1412 (прототип).