Способ определения коэффициентов температуропроводности и теплопроводности образцов материалов

3О НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПИ С А оц 717637 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, Кл. Гевударстввннмй квинтет ССС.Р ао звлам нзабветеннй и атврытнйДата опубликования описания 28,08,80(72) Авторы изобретения А, Г. Бережной и В, М. Ройтман Московский ордена Трудового Красного Знамениинженерно-стройтельный институт(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ 1Изобретение относится к области опре.деления тепловых свойств образцов материалов в широкоминтервале температурв режиме нестационарного температурного поля,Известны импульсные способы определения коэффициентов температуропроводности и теплопроводности, основанныеиа закономерностях распространения теплового импульса в образцах материаловЩ10Однако при испытаниях в широкоминтервале температур использование этих "способов связано с большими затратамивремени, необходимыми для достижениясостояния теплового равновесия образца5материала с окружающей средой при проведении каждого опыта.Известен также способ определениякоэффициентов температуропроводности итеплопроводности образцов материалов,в режиме нестационарного температурного поля при помощи нагревателя и датчиков температуры, в котором включаютнагреватель, фиксируютпродолжительность 2его действия до момента отключения, после чего замеряют температуры через определенные промежутки времени и по полученным данным находят искомые коэффициенты .23 Способ состоит в следующем. Опытный образец снаряжают выключателем и датчиками температуры, затем помещают в термостат и задают требуемую по условиям опыта температуру, выдержйвают образец до установления "состояния теплово- го равновесия с окружающей средой и фиксируют температуру образца, после чего включают нагреватель на .заданный отрезок времени, поддерживают постоянство мощности нагревателя, фиксируют эту величину, а также продолжительность действия нагревателя, максимальное значение температуры и времени наступления максимального значения температуры в контрольных точках образца и по полученным данным определяют коэффициенты температуропроводности и теплопроводности.Испытания по известному способу вшироком интервале температур связаны сбольшими затратами времени, так как необходимым условием для проведения опытов является достижение состояния тепло;вого равновесия образца с окружающейсредой на каждом температурном уровне,что может быть достигнуто только с помощью ступенчатого прогрева образца.При проведении широкотемпературных исследований это сводит к нулю основноедостоинство известного способа - быстроту получения искомых коэффициентов.Более эффективным и рациональным вданном случае при определении температурных зависимостей искомых коэффициентов представляет комбинированное использование достоинств непрерывного разогрева образца с быстротой проведения единичного опыта известного способа. 2 ОЭто становится возможным благодарятому, что при линейном изменении температуры среды, окружающей образец, на-,чиная с определенного момента времениразность температур двух любых точектела является величиной постоянной и втечение короткого промежутка временипроведения опыта может изменяться только от воздействия теплового источника,влияние которого можно учесть, воспольэовавшись принципом суперпозиции тепловых полей,Цель предлагаемого иэобретения -сокращение времени определения температурных зависимостей искомых коэффи- З 5циентов. 10 Поставленная цель достигается тем, что до момента включения нагревателя в среде, окружающей образец, изменяют 4 О температуру с постоянной скоростью, измеряют и сравнивают значейия температур и их разностей по сечению образца, по мере изменения температуры образца фиксируют настуйление средней темпера туры образца, при достижении средней температуры обраца, равной заданной температуре опыта производят включение нагревателя и по полученным данным определяют искомые коэффициенты, Причем, с целью повышения точности способа, производят контроль скорости изменения температур по сечению образца путем определения этой величины перед включением нагревателя в течение двух последователь 55 ных интервалов времени, равных продолжительности действия нагревателя и после-. дуюших замеров температур. 717637 4Предлагаемый способ состоит в следукицем. Образец материала, снаряженныйнагревателем и датчиками температуры,помещают в среду, температуру которойизменяют с постоянной скоростью, периодически перед включениемнагревателяизмеряют и сравнивают значения температуры и разности температур внутри образца, фиксируют наступление средней температуры образца, равной температурепроведения единичного опыта, после чегопроизводят включение нагревателя, фиксируют продолжительность его действиядо момента отключения, и замеряют температуру внутри образца через определенные промежутки времени и по полученным данным находят искомые коэффициенты, еС целью, повышения точности способапроизводят контроль скорости изменениятемпературы по сечению образца в местах заложения датчиков температуры инагревателя путем определения этой величины в течение двух последовательныхинтервалов времени, равным продолжительности действия нагревателя и последуюших замеров температуры.Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором показана динамикаразвития полей температур в контрольных точках образца в момент проведения единичного опыта по предлагаемомуспособу:- температура в месте. заложенияИнагревателя;1 - температура в месте заложениядатчика температуры;1 к - температура на поверхности образца,На чертеже изображено также расположение датчиков в образце, где 1 - испытуемый образец; 2 - дифференциальнаятермопара для контроля развития температурного поля в контрольной точке образца г; 3 - дифференциальная термопара для контроля установления тепловогорежима образца; Ф - термопара для контроля изменения температуры образца;5-линейный источник тепла,Пример реализации предлагаемого способа.Определялись коэффициенты температуропроводности и теплопроводности образцов пористой керамики объемым весом= 0;84 г/с 4 в диапазонотемператур 20-30 С. Длина линейногоисточника тепла 1. = 0,25 м, расстояние между нагревателем и датчиком717637 8мененйя температуры образца фиксируютнаступление средней температуры образца равной заданной температуре опыта,которую определяют путем непрерывнойрегистрации значений температур внутреннего источника тепла и в контрольнойточке образца до момента, когда ихсреднеарифметическое значение становится равным заданной температуре опыта,при достижении которойпроизводят вюпочение внутреннего источникатепла и пополученным данным определяют искомыекоэффициенты. Способ определения коэффициентов температуропроводности и теплопровод ности образцов материалов, заключающийся в том, что включают нагреватель, фиксируют продолжительность его дей.ствия до момента отключения, после чего замеряют температуру внутри образца через определенные промежутки времени, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени определения температурных зависимостей искомых коэффициентов, разогревают образец в .квазистационарном режиме, по мере изО 20 РрРм арогррба рдра /60,Тираж 101 ЦНИИ каз 9 Подписн иал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 7собствует более быстрому внедрению в практику новых материалов и изделий .с точки зрения оперативности определения их характеристик теплопереноса. формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Дмитрович, А. Д, Определение тепло- физических свойств строительных материалов М., Стройгнз, 1963, с, 65 118.2. Авторское свидетельство СССР % 127843, кл. ( 01 М 25/18, 1960.