Способ определения коэффициента теплопроводности

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН д 4 1 О 1 1 25/1 ИЯ; ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 6513/31-25 11.8604,88, Бюл, М им. М.В.Ломо ,Панасенко, Л рицова, И.С,П эмеряеочност измерения, Н и измеритель на одной лиц Расстояние м ест ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТАТЕПЛОПРОВОДНОСТИ(57) Изобретение относится к измерительной технике,в частности к определению теплофизических величин, Целью изоретения является упрощение процесса 801390554 А 1 измерения, расщирецие к мых объектов и повышени агревающии, охлаждающии ный элементы располагают евой поверхности образца.ежду цагревающим и ближай. ним измерительным элементом выбирают по формуле 1. /=, где 1 - толщина образца, м; .3 - цаибольщее из отношений коэффициентов теплопроводности слоев;- допустимая погрешность измерений, % Ь - расстояние между элементами, м. Способ удобен для неоднородных материалов, являющихся много- компонентными образованиями, в частности для слоистых и волокнистых систем с больщим различием свойств компонентов. 3 ил, 1390554Изобретение относится к измеритель.ной технике, в частности к областиопределения теплофизических величин,Цель изобретения - повышение точ"5ности измерения и упрощение процессапри исследовании многослойных и волокнистых пластин,На фиг. 1 показано сечение многослойной пластины и характер распространенв температурного поля при условии Ж 8; на фиг. 2 - то же, при условии Х -1; на фиг. 3 - схема измерения продольного коэффициента теплопроводности. 15Исследуемая пластина состоит иэпроводящихи изолирующих 2 слоев.К пластине прикладываются нагревающий 3, охлаждающий 4 и измерительный5 элементы. Измерительные элементыпредставляют собой термопары.Проводят теоретическое исследование структуры стационарного температурного поля в сильно неоднороднойслоистой пластинке, состоящей из чередующихся монослоев с различной проводимостью (проводящих слоев и изолирующих слоев). С этой целью строятматематическую модель температурногополя в неоднородном образце. Задачурешают численным и асимптотическимметодами. Распределение температурыпо сечению пластины существенно. зависит от соотношения толщины пластины(1), расстояния между нагревающим 3и ближайшим измерительным 5 элемента/ми 51, расположенными на лицевой стороне пластины и наибольшего отношениякоэффициентов теплопроводностисоставляющих компонентов.Учет зависимости производят без 2размерным параметром х =(3./Ь) . Причмалых значениях к.Хд, где д - допустимая погрешность измерительной аппаратуры) н переносе тепла в продольном направлении участвуют все проводящие тепло слои, температура по сечению меняется мало и пластина можетрассматриваться как квазиоднородная(фиг. 1),50Измерение коэффициента теплопровод. ности по предлагаемой схеме дает попгрешность порядка о .11 ри больших значениях:л.(Х -1) происходит существенное изменение тем- )5 пературы по сечению пластины так как в переносе тепла основную функцию выполняет первый хорошо проводящий монослой (фиг. 2 . Б этом случае погрешность измерения эффективного коэффициента теплопроводности (величина порядка ) становится существенной (так как экспериментальное значение будет занижено).Способ осуществляют следующим образом.На лицевой поверхности плоского образца с одного конца размещают нагренающий 3, а с другого располагают охлаждающий 4 элементы. Постоянный по величине тепловой поток проходит через образец. На этой же лицевой поверхности образца размещают измери" тельный элемент 5. Зная величину этого потока 4, площадь сечения Р, расстояние между термопарами Ь и разность температур на горячем и холодном концах образца (Л С=С-Сг), можно вычислить искомый коэффициент теплопроводности Я:Расстояние между нагревающим 3 и ближайшим измерительным 5 элементами выбирают исходя из условий1 Г/7 6,Способ подвода, съема тепла и контроль температуры с лицевой поверх. ности пластины представляется более удобным для комбинированных матери" алов, в частности для слоистых и нолокнистых систем, поскольку подготовка торцовой поверхности затруднена.Экспериментальные исследования, проведенные на слоистом материале (металлическая фольга - полимер) с большим отношением коэффициентов теп.лопроводности слоев Лдольга Л полимер= =1000, подтверждают зависимость погрешности измерений коэффициентов теплопроводности от значения ., 11 редлагаемый способ применим при соотношениях составляющих компонентов, лежащих в пределах (10:90)(90:10), Измерения проводят на слоистом материале, состоящем из чередующихся слоев полимера ЭДТ - 10 3=0,22 -- ) иВтмС фольги алюминия технического (Л=Вт=200 в в -) при соотношении компоненм Стов 10:90, 50:50; 90:10, Исследования проводят при разных значениях 1=1,2=(12 Ъь 7, величина которой меняетсяв зависимости от расстояния между на1 390554 вия 1 2 Фиг. 2 греванщим элементом и ближайшей измерительной термопарой (Ь).Таким образом, размещение источника тепла и термопар на лицевой поверхности пластины существенно упрощает процесс измерения и расширяет класс измеряемых объектов, отпадает необходимость шлифовки их торцов, прямоугольная форма образца перестает быть обязательной. Такое расширение класса образцов особенно важно для комбинированных материалов, в частности для слоистых и волокнистых пластин, поскольку обработка их торцовых поверхностей особенно трудоемка. Однако при указанном размещении источника нагрева и измерительных элементов точность измерения существенно зависит от расстояния между нагревающим и измерительным элементами. Погрешность измерения коэффициента теплопроводности зависит от величины 3 С и оказывается сравнимой с допустимой погрешностью измерительной аппаратуры лишь при выполнении условия 3.Ы 77 Ь. При нарушении этого условия относительная погрешность может превы" шать 50 Х,Формула изобретения Способ определения коэффициента теплопроводности, заключающийся в том, что через исследуемый образец пропускают тепловой поток, измеряют его мощность и перепад температур на нем и по измеренным величинам рассчитывают искомый коэффициент, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и их упрощения при исследовании многослойных и волокнистых пластин, подвод и съем тепла, а также измерение температуры производят на одной из поверхностей образца, а расстояние между нагревающим и ближайшим измери тельными элементами выбирают из услогде 1 - толщина образца, м;- наибольшее из отношений коэффициентов теплопроводности компонентов; о - допустимая погрешность измерительной аппаратуры, 7,; Ь - расстояние между нагревающим и ближайшим измерительным элементами, м.фиг. У Составитель В.ФилатоваТехред М.Дидык Корректор С,йекмар Редактор Н.Рогулич Заказ 1761/43 Тираж 847 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб, д, 4/5 Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4