Способ определения теплофизических свойств твердых материалов

(56) Авторское сУ 911278, кл. САвторское св9 834480, кл. С В 3 ате оск кии инстии при Томтуте.Ю,Троицкий етельство СССР Ю 25/18, 1980. ельство СССР Н 25/18, 1979,вид Оидет 01 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР ТОРСНОМУ СВИДЕ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕС.КИХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Область применения иэобретения -исследование физических свойств веществ в частности определение теплофизических характеристик твердыхтел. Цель изобретения - повйшениеточности определения теплофизическиххарактеристик испытываемых изделий иматериалов, Цель достигается тем,что на поверхность изделия наносятслой материала толщиной 2, прозрачного для излучения нагрева. Измеряютвременной интервал ь между началомимпульса излучения нагрева и моментом наступления максимума первой проНИЯ 13,11изводной по времени кривои изменения регистрируемой избыточной температуры, Теплофиэические характеристики материала и его толщину выбирают из1 тЬ 1 1условия-- - (- - + ) Г, где .100 о юш - заданная точность определения теплофизических характеристик изде- . лия; Ь - коэффициент теплоусвояемости исследуемого иэделия, который выбирают минимальным для данного класса материалов изделия: с 6 - коэффициент теплоотдачи от поверхности наносимого материала к воздуху; ц - коэффициент теплопроводности наносимого материала, и определяют теплофизическне характеристики изделия по . . формулам а = 6,12 10 й/.; Я =З,Об 10 ) ц/СТ; Ср = 0,05 о/с .; Ь1,24 10ц/дТ , где а - коэфФициент температуропрсводности изделия; д " расстояние от точки нагрева до точки измерения температуры; % - коэффициент теплопроводности изделия; С - удельная теплоемкость изделия; Тщ - избыточная температура поверхности изделия в момент времени с ; ) - плотность изделия, Ь - коэффициент теплоусвояемости изделия; ц - мощность импульса излучения нагрева. 2 ил.Изобретение относится к исследованию физических свойств веществ,в частности к определению теплофизических характеристик твердых тел.Цель изобретения " повышение точности определения теплофизическиххарактеристик испытываемых изделийи материалов,На фиг. изображено устройство,осуществляющее способ на фиг.2 -графики, поясняющие предлагаемыйспособ; где а - импульс запуска.импульсного источника нагрева; б -тепловой импульс в - зависимостьтемпературы в точке нагрева от времени г - первая производная дт избыточной температуры по временид - сигнал на выходе измерителя временного интервала.устройство для осуществления способа включает объект 1 контроляслой 2 материала, импульсный ис-точник 3 нагрева, устройство 4 дляизмерения температуры, усилитель 5,устройство 6 для определения максимума производной, измеритель 7 временного интервала, запоминающееустройство 8, первый индикатор 9,второй индикатор 10.Способ осуществляется следующимобразом. На объект контроля 1, наппимер,из углепластика толщиной 10 мм наносят слой материала.2, используя ленту типа "скотч" толщиной 02 мм вы 1,ГтЬ 1бранньп из условия ---"- ( +7 (. 100+2 )" ", (1) где- толщинамлслоя (1 нанесенного материала;интервал времени. между началом импульса излучения нагрева и моментанаступления максимума первой произ-водной по времени кривой изменения регистрируемой избыточнойтемпературы; ш " заданная точность,определения теплофиэических характеристик изделия, 7.; Ь " коэффициент теплоусвояемости исследуемогоизделия, который выбирают минимальным для данного класса яатериаловиэделия; о - коэффициент теплоотдачи от поверхности наносимого материала к воздуху: Фм - коэффициенттеплопроводности наносимого материала,Нанесенный слой прозрачен длятеплового излучения импульсного ис"На основе измеренных значений Т и ь оператор определяет теплофизические характеристики иэделия по формулам,24 10 1/1 Т "т,а=6 3=3 40 коэффициент температуропроводности изделия;расстояние от точки нагрева до точки измерения температуры;коэффициент теплопроводности изделия;удельная теплсемкость изделия;избыточная температура вмомент времени ,плотность изделия;коэффициент теплоусвсяемости изделия. где а точника 3 нагрева, в качестве которого применящт лампу-фотовспншкуФИЛ, излучение которой с помощьюзеркального конуса подводят к поверх ности углепластика в пятне диаметром 3 мм. На расстоянии 6 мм от зоны нагрева между липкой лентойскотч" и углепластиком укрепляютмедь-константановук термопару, играющую роль устройства 4 для измеоения температуры. Сигнал термопарычерез усилитель ) постоянного токапоступает через дифференциатор, выполненный на основе КС-цепи, на ленту самопишущего прибора. При этомдифференциатор выполняет роль уст-.ройства 6 для определения максимума первой производной, а самопишущий прибор вместе с оператором, анализирующим записанный температурныйпрофиль, выполняет роль измерителя7 временного интервала, запоминающего устройства 8 и индикаторов 9 иО, На ленте самопишущего прибораотмечается импульс запуска лампывспышки, момент наступления максимума первой производной регистрируетоператор, находивший время. Нарас; -тание температурного сигнала на выходе термопары записывается во втором канале самопишуцего прибора, гдеоператор определяет температуру Тв момент времени о3 )265562В частности, измеренная температуропроводность углепластика состав- с ляет а = 3,12 10 м /с, Таким образом,.способ позволяет повысить и точность измерения в несколько раз. 5 вСпособ используется при метрологических измерениях теплофиэичес- , н ких свойств материалов и позволяет повысить точность их измерений, ис- пр ключив теплопотери излучением. 10 ма 4ирают минимальным для данного класа материалов изделия:ос, - коэффициент теплоотдачи отоверхности наносимого материала коздуху,9 ц- коэффициент теплопроводностианосимого материала;0 - толщина нанесенного слоя,озрачного для излучения нагрева1териала;с - временной интервал меящуначалом импульса излучения нагреваи моментом наступления максимумапервой производной зависимости избы-точной температуры во времени,а теплофизические характеристики иэделия определяют по Формулам; 6, 12 1 О а/с,5 3,06 10 с)/СТ (,; 0,05 с)/с) Тщ,1,24 10 с)/с) ТГ, где а -Т 40 Формула изобретения Способ определения теплофнзических свойств твердых материалов, вклю чающий импульсный нагрев излучением поверхности изделия, полубесконечного в тепловом отношении, измерение мощности тепловой энергии, измерение температуры на определенном Ю расстоянии от точки нагрева, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, на поверхность изделия наносят слой прозрачного для излучения на" 2 греза материала, измеряют временной интервал между началом импульса излучения нагрева и моментом наступления максимума первой производной по времени кривой изменения регистрируемой избыточной тЕмпературы, при этом теплофиэические характеристики наносимого материала и его толщину выбирают из условия+ -)ст)0 О м ЭП где ш - заданная точность определения теплофиэических характеристик . изделия, Х;Ь - коэффициент теплоусвояемости исследуемого изделия, который выл коэффициент температуропроводности изделия;расстояние от точки нагревадо точки измерения температуры;коэффициент теплопроводности изделия;удельная теплоемкость изделия;избыточная температура по-.верхности изделия в моментвремени сплотность иэделия;коэФфициент теплоусвояемостиизделия:мощность импульса излучениянагрева.1265562 и оставитель В,Гусеваехред И.Попович рректор Л.Латай Редактор В.Иванова аказ 5 Подписное но ений35, Р Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгор оектная,6 Ти ИИПИ Государств по делам изобре 3035, Москва, Ж 8комитета СССРи открытийаушская наб.,