Способ определения теплофизических свойств материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ СПУБЛИК И 25 18 59 ГОСУД АРСПО ДЕЛ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИС ТВУ У СВИДЕТ ВТОРС теплометаллМГУ,ССР1980. идетельство С 01 Н 25/1 ТЕПЛОФИЗИЧЕ равки к расчет сточником тепл ературы. Введе печивает повьпп муие ля вычисления п асстоянию межд егистратором т той поправки о очности. 1 з.п сится к определениютв материало лы,ышение точно ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Казанский государственный университет им. В.И.Ульянова-Ленина (72) С.А.Николаев, А,Н,Саламатин и Н.Г.Николаева(56) Филиппов Л.П. Измерение вых свойств твердых и жидких при высоких температурах -М.с. 141-146.Авторское св С У 1004844, кл. 8,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕ КИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛ(57) Изобретение отн испытаниям, а именно теплофизических свой Цель изобретения - и ти определения. Измерение проводят наплоском образце, зажатом между двумяпротяженными контрольными образцами,.В одной плоскости контакта задают периодические колебания теплового потока, а в другой плоскости регистрируют изменения температуры. Измеряюттермические сопротивления и теплоемкости контактных слоев, исходя из ихгеометрических размеров и теплофизических характеристик. Эти же величины могут быть определены на основании измерений постоянных составляющихтемпературы на контактных поверхностях контрольных образцов и измеренийпостоянной составляющей теплового потока. Тепловые сопротивления и теплоемкости контактных слоев используютсяИзобретение относится к тепловымиспытаниям, а именно к определениютеплофизических свойств материалов.Целью изобретения является повы 5шение точности определения.На чертеже представлена схема взаимного расположения образцов, источника тепла и измерителей температуры. 10На схеме показаны контрольные образцы 1 с известными и равными теплофизическими свойствами, представляющие собой полубесконечные среды, плоский источник 2 периодических колебаний теплового потока, например электФрический нагреватель из металлической фольги, контактные зазоры 3, включающие, в частности, клеевые слои,фольгу и диэлектрическую подложкуплоского нагревателя слои наполнителя, компенсирующие шероховатость иволнистость контактируемых поверхностей образца и контрольных тел, иссле -дуемый образец 4 в форме пластины, 2 бдатчики 5 температуры,Способ определения теплофизических свойств материалов осуществляетсяследующим образом.Задают фиксированные частоту и ам- ЗОплитуду синусоидальных тепловых колебаний нагревателя, Производят измерение амплитуды и сдвига фазы синусоидальных колебаний температуры во втором контрольном образце. Определяюттермические сопротивления теплоемкости контактных зазоров, исходя из размеров и теплофизических свойств материалов, размещенных в контактных зонах. Рассчитывают искомые характерис 40тики, при этом входящее в расчет расстояние между источником тепла и измерителем температуры корректируют сучетом указанных параметров. Повышение точности при этом непосредственно45связано с учетом влияния промежуточныхтермических слоев на характер теплопереноса в системе из исследуемого иконтрольного образцов.Когда определение свойств контакт- .ных слоев, исходя из их геометрическихи теплофизических характеристик, является не эффективным с точки зренияточности, они определяются на основании регистрации постоянных составляющих температуры на поверхностях контрольных образпов, сопрягаемых с исследуемым образцом, и регистрации постоянной составляющей теплового потока, Посредством этого достигается повышение точности, обусловленноеучетом влияния промежуточных термических слоев.П р и м е р 1, Образец (плавленыйкварц) толщиной 12 мм помещают междуконтрольными образцами из плавленогокварца с теплопроводностью 1,34 В./м К-7и температуропроводностью 8,3 10 м/с.Задают колебания теплового потока амплитудой 315 Вт/м и частотой0,0314 рад,с Чистота обработки образца и контрольных тел 8 класс. На границе сопряжения образца с полуограниченным телом помещается плоскийнагреватель выполненный из нихромовой фольги толщиной 2 10 , приклеенной на торец полуограниченного тела,с другой стороны нагревателя приклеена диэлектрическая подложка из слюдытолщиной 1 10 м. Датчики температуры расположены на торцах полуограниченных тел, а плоскость контакта иполуограниченных тел заполнена глицерином,Измеряемые параметры - амплитудаколебаний температуры равна 0,1117 К,а определяемые теплофизические свойства образца без учета параметровзазора равны соответственно Л =1,25 Вт/м К, а = 7,85 10 м/с. Какследует из данных аттестации образца,погрешность определения теплопроводности образца порядка 7%, а температуропроводности 5 У. В этом теплофизическом эксперименте параметры контактных зазоров можно определить путемизмерения толщины зазоров при известных теплофизических свойствах заполнителя, а термическое сопротивление и теплоемкость этих зазоров г2,810 м 2.К/Вт, г= О, 1 10 мК/Вт, с = 147 Дж/м К; с = 1 Дж/м 2 К, С учетом термических сопротивлений и теплоемкости контактных зазоров теплопроводность и температуропроводность образца равны соответственно1,33 Вт/м К, а = 8,28 10 м/с, Следовательно, при определении термического сопротивления и теплоемкостей зазоров с последующим учетом прИ определении теплофизических свойств образца погрешность определения умень. шается в несколько раз.П р и м е р 2. Условия проведения эксперимента те же, что в примере 1, Образец - горная порода (крупнозернистый песчаник) толщиной 15 мм. Длякрупнозернистого песчаника параметры контактного зазора нельзя опреде1332210Составитель В.Вертоградский Редактор И.Шулла ТехредМ.Ходанич Корректор А.Обручар Заказ 3825/39 Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4