Способ измерения коэффициента температуропроводности твердых конструкционных материалов

Союз СоветскихСоциапистическихРеспубики Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 911278(5)М. Кл, С 01 й 25/18 9 мударственый квмптвт СССР пв делам изобретений н открытий(088,81 Дата опубликования описания 07.03,82(71) Заявитель Ленинградский технологический институт хпромышленности 54 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ. КОЭФФИЦИЕНТА ТЕМПЕРАТУРОПРО Т 8 ЕРДЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛ 08СТИ Целью иэобретени шение скорости изме области температур. ляет ся повыии в широко лпульс Изобретение относится к измерению теплофизицеских свойст в т вердых конструкционных материалов ипредназначено для использования в материаловедении при изучении свойствметаллов сплавов и т. и.Известен способ определения коэффициента температуропроводности материалов при котором на одну сторонуплоского образца подают тепловойимпульс и измеряют температуру водной точке на его противоположнойстороне и по полученным данным определяют коэффициент температуропроводности г 11 т 1.Однако данный способ не позволяетучесть погрешность измерения, вызваннуюнеравномерным распределением энергиитеплового импульса по поверхности образца,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигае"мому результату являешь ся способ,согласно которому тепловой и подают на торец образца, выполненного в виде стержня, и измеряют температуру в двух точках на его боковой по верхности, расположенных на одной образующей, и по полученным данным 5определяют коэффициент температуропроводности 2 ,Недостатком данного способа является отсутствие возможности получить тптемпературную зависимость теплофизицеских свойств исследуемого материала в ходе одного эксперимента (чтобы измерять температуропроводностпри другой температуре, необходимо 1разогреть до нее образец. и калориметр и дождаться, когда температурное поле в образце выравняется, на что уходит значительно больше времени, цем на непосредственное измеренйе).911278 5 10 13 формула изобретения а. Хз -Охи - -,:где СИ Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения коэффициента температуропроводности твердых конструкционных материалов, заключающемуся в том,что тепловой импульс подают на торец образца, выполненного в виде стержня с постоянным поперечным сечением, и измеряют температуру в двух точках на его боковой поверхности, расположенных на одной образующей стержня, боковую поверхность стержня дополнительно нагревают до совпадения иэотермических линий с его образующими, а после подачи теплового имПульса измеряют перепад температур е двух точках о 1 носительно третьей, распо" ложенной на той же образующей , и по полученным данным определяют коэффи циент температуропроводности.На чертеже показана схема реализации предложенного способа.На схеме обозначены направление, воздействия теплового импульса 1, термопары 2, массивный металлический блок 3, температура которого ме" няется во времени, образец 1 исследуемого материала,Анализ температурного поля стерж" ня й = й(х,у, г,Г ) с постоянным поперечным сечением, на поверхность торца которого при Х=О,подают тепло" вой импульс, распределенный по этой поверхности производным образом, и который дополнительно разогревают так, чтобы его образующие были изо" термическими линиями, показывает, что коэффициент температуропроводности может бьп ь найден по формуле цх-х,хг,г,М(хъ,у,гни)ЬСХ ЧЧ.С ) Мхг Т )- время, проаедвее с момента подачи импульса до иэ"мерения коэффициента температуропроводности;х,у,г - координаты;(х = х , у, г) - координаты трехточек, в которых измеряется темпе"ратура.,При выводе формулы (1) считалось,что теплопотери с переднего орцапренебрежимо малы (В 1 Ф 0,05), поэтому данный способ рекомендуется испольэовать при пониженных температурах (ниже комнатных, например, в области 150 - 300 К), когда тепло- обменом образца с окружающей средой можно пренебречь.Если имеет место неравенство8 Ои х - х, (2) тогда расчетная Формула (1) упрощается и а определяют по Формулек,-х Цх 1 д 2 р)-И-зЯЯ С 6= Яи4 и ИХ=ХДг,СИ(Х=ХЗ,12;Г)Время С., через которое подают следующий тепловой импульс, находят из неравенства4 ВЗАД6,Ъ -Ч -8)где д - толщина образца.Итак, из формулы (1) или (3 ) поданным эксперимента находят коэфФициент температуролроводности, а из неравенства (4 ) находят время,через которое подают следующий тепловой.импульс. Непрерывный дополнительный разогрев образца 4 через его боковую поверхность позволяет получить тем пературную зависимость коэффициентатемпературопроводности . в ходе одного эксперимента и тем самым повысить экспрессность измерений в аирокойобласти температур.Предлагаемый способ может использоваться при изучении свойств твердых конструкционных материалов (ме- таллов, сплавов ), а также при создании промышленных образцов теплофизических приборов. Способ измерения коэффициента температуропроводности твердых конструкционных материалов, заключающийся в том, что тепловой импульс подают на торец образца, выполненного в виде стержня с постоянным поперечным сечением, и измеряют температуру .в двух точках на его боковой поверхности, расположенных на одной образующей, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения скорости измерений, боковую поверхность стержня дополнительно нагревают до совпадения иэотер911278 Сост ааиук Твхф 4 Вд ель Ь.витекА;Фабмнец ор И.Миколайеааа ееееееиЕЛЭВНИИПИ ктор А.ф к нц ее е вавве Тираа 33ударстеенногоизобретенийва, 3-)5, Рауваа е ав ее аеее ПодписноСССРйд. М 5 комитети открыская наб по дея 113635, Мо е евг. Ужгород, ул, Проектная, 4 атент 5ми ческих линий с е го образующи-ми, а после подачи теплового им"пульса измеряют перепад температурв двух точках относительно третьей,расположенной на той же образую%ей,и по полученным данным определяют.коэффициент температуропроводности.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 61. Исследовайие в области тепло вых измерений. М Изд-во стандартов, 1971 с. 35-37. з 2. Клименко М. М. и др. Импульснййметод определения температуропровод;ности.а"Теплофизика высоких температур", 1979, т. 17, с. 121 б