Способ определения теплопроводности материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 51)5 С 01 Ю 25/1 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нтальноеообмена10. с ГНТИМЛ ЛОПРОВОД теплофибыть исп десяти. Оба ограничения.реализовать кваэилинейньмежду поверхностью образрасположенной на расстояуса от их оси,йа фиг1 показано устройство дляосуществления предложенного способа;на фиг.2 - схема включения термопар;на фиг.3 - кривые, иллюстрирующие обработку результатов измерения температур,Устройство содержит два измерительных. прибора (например, потенциометра) 1 и 2, к которым на изолированЪных термоэлектродах 3 присоединеныэталонный 4 и рабочий 5 образцы, имеющие одинаковые размерь 1 и форму. Длякрепления образцов к термоэлектродами одновременного измерения температуры и перепада температур в характерпозволяютй профильцов и точкой,нии 1/3 радиьз водност ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИПРИ П 1 НТ СССРФ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕКИЯ ТЕСТИ МАТЕРИАЛОВ(57). Изобретение относитсязическим измерениям и можепользовано для определения Изобретение относится к теплофиэиким измерениям и может быть исдля определения теплопротериалов,Цель изобретения - упрощение спо соба и повышение точности определения искомой характеристики,Способ определения теплопроводности материалов заключается в измерении теплового состояния идентичных образцов из исследуемого и эталонного материала в моменты времени, когда температуры их поверхности в сходственных точках достигают заданного. равного значения. Для обеспечения работоспособности способа вводятся два ограничения: критерий фурье (Р ) должен быть больше 0,25, а отношение теплопроводности исследуемого материала и эталонного не должно превышать.ЯО 157861 водности материалов, Цель изобрете" ния - упрощение способа и повышение точности определения теплопроводности, Определение теплопроводноати включает измерение перепада температуры по толщине исследуемого и эталонного материалов между их поверхностью и точкой ьа расстоянии 1/3 радиуса образцов в процессе их монотонного охлаждения. Измерение перепада темпе ратуры осуществляют в моменты времени, когда температуры на поверхностях образцов в сходственных точках достигают заданного равного значения, при этом критерий Фурье должен быть не менее 0,25. 3 ил. ОЖцых точках образцов горячие спаи термопар закрепляют ца одинаковой глубине ца 1/3 радиуса от центра и ца поверхности образцов. Электропечь 6)устанавливают ца поверхности столика7 поддерживаемого пружиной 8 на оси9, Цилиндрические экраны 10 с двойными стенками жестко закрепляют нанеподвижной крышке 11, Стержни 12предназначены для фиксации поворотного столика относительно неподвижнойкрьшки. Для определения коэффициентатеплопроводцости эталонный 4 и рабочий 5 образцы нагревают в электропечи 56 до заданной температуры, после чегоопускают столик 7, выводя иэ цилиндрических экранов 10 нагретые образцы,поворачивают столик 7 до упора и поднимают его. При этом нагретые образцы 20оказываются внутри охлаждаемых экранов10 ца воздухе,Процесс охлаждения эталона и рабочего образцов внутри охлаждаемыхэкранов описывается следующими уранцециями:для эталонаЭт3 Одля образцайСбобРЮ фобр(аоб "о ) р б ъ (2)оргде- коэффициент теплоотдачи; 35Л - теплопроводцость;дГ. - перепад температуры по толщине образца;г - радиус образца;Р - боковая поверхность образца; 40температура окружающей средыи поверхности образца соответственно.Индекс "обр" относится к исследуемому образцу, а индекс "эт" - к образцу из эталонного материала.Поскольку образец и эталон изготовляются одинаковых размеров и формы, а термопары устанавливаются в сходственных точках ца равных расстояниях 5 Омежду спаями 9 то рэт=ргГэт=гоб Кроме того, если измерение теплопроводцости производить в моменты .времени, когда температуры на поверх ности образца и эталона равны Г - то, разделив выражение (1) наМэгвыражение (2), находим: эт(3)дбр эт атойПри получении уравнения (3) учитывается, что для моментов, когда- коцнективные составляющие коэффициентов теплоотдачи от образца о(о ри эталона оэт к окружающему воздухус температурой г.д=ддеш равны, оказываются равными в эти моменты и лучистые составляющие коэффициентов теплоотдачи 1,б и 1 , причем при выполнении экранов из материалов со сте-пенью черноты Я на порядок меньше,чем у образцов (например; при б =0,030,04), последнее условие 1,б - о/ ,.выполняется при различных интегральных коэффициентах излучения поверхно-стей эталона и образца.Следовательно, для нахождения коэффициента теплопроводности по предложенному способу достаточно измеритьтемпературы в двух сходственных точкахисследуемого образца. Предложенныйспособ не имеет ограничений по числуодновременно исследуемых образцов ипозволяет получить температурную зависимость коэффициента теплопронодности в любом интервале температур.На фиг,3 в качестве примера показаны кривые охлаждения рабочего образца (кривая м ) и эталона (кривая о)внутри охлаждаемых экранов, при этомкривые д и 6 характеризуют изменениетемпературы ца поверхности образцаи эталона, а кривые В и- перепадтемператур дг. на 1/3 радиуса от центра и на поверхности образца и эталона, Для нахождения теплопроводностипри некоторой темпратуре, напримерчерез координату г проводитсяпрямая, параллельная оси времени(абсцисс),до пересечения с кривымиизменения температур на поверхностиобразца (кривая О) и эталона (кривая6), из точек пересечения проводятся.прямые, параллельные оси ординат,до пересечения с кривыми измененияперепадов температур. Полученные точ-.ки пересечения дают значения йС,бв моменты когда шб р/е а р 19 этЭти значения подставляются в расчетное уравнение (3),Аналогично определяются значениякоэффициентов теплоправодности придругих температурах,Таким образом, предложенный способдостаточно прост н реализации, позволяет за один опыт определить темпера 5 1573612 6 турные эанггсггггостгг теггзгоггр. водности, щим вычислением искомой характеристиу большого числа образцов. 11 ри выпол- ки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, ненни услония, что отличие коэКфици- с целью упрощения способа и повьппения ентон теплопроводности образца и эта- точности, охлаждение исследуемого и5лона не более чем в пять раз, погреш- эталонного образцов с отногпением тепность способа не превьппает 37., при лопроводностей не более пяти осуществразнице в 10 раз погрешность достига- ляют в среде с постоянной температует 5,27, рой, а перепад температуры по толщинеобразцов измеряют на расстоянии 1/3, Формула изобретения радиуса от оси и на их поверхностиСпособ определения теплопронодно- н сходственных точках при критерии сти материалов в режиме их монотонного Фурье не менее 0,25 в моменты времени,охлаждения, включающий измерение пере- когда теггпературы на поверхностях обпада температуры по толщине исследуе разцов достигают заданного равного мого и эталонного образцов с последую- значения.1578612 ь В,Марченкданич Корректор Т.Палий БандуР ак аж 495 ственного комитета по 113035, Москва, Жи ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго Гагарина Заказ 1912 ВНИИПИ Госу Составите Техред М,зобретени Раушская одписное м и открыти наб., д. 4/