Способ определения теплофизических характеристик материалов его варианты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО,1133525 4(51) С 01 И 2 Е ИЗОБРЕТЕН ОП МУ СВИДЕТЕЛ евно алокно твенпло следу - разцы, рату- вет- го и эталонного образцов;Сд, С - теплоемкость соответ-,ственно исследуемого иэталонного образцов;ц - круговая частота,рц, р - плотность соответственно исследуемого и эталонного образцов.2. Способ определения теплофизических характеристик матер алов, по которому на поверхность исследуемого и эталонного образцов, находящихся в тепловом контакте, воздействуют синусоидальными тепловыми потоками, регистрируют разность фаз и амплитуды тепловых потоков на поверхностях образцов, противолежащих поверхностям, подвергающимся воздействию тепловых потоков, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с"ью повышения точности и ускореопределения синусоидальньщ тепловой поток подают в плоскость теплового контакта двух исследуемых образцов различной толщины Ю и д,цел ния ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР 1 О делАм изов етений и ОткРыти(71) Институт проблем литьяАН Украинской ССР(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 771518, кл. О 01 И 25/18, 1981.2. Авторское свидетельство СССР1 Ф 748207, кл. С 01 И 25/18, 1980(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОфИЗИ 1ЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ (ЕГОВАРИАНТЫ),(57) 1. Способ определения теплофизических характеристик материалов, покоторому на поверхность исследуемогои эталонного образцов, находящихсяв тепловом контакте, воздействуютсинусоидальными тепловыми потоками,регистрируют разность фаз и амплитудытепловых потоков на поверхностях образцов, противолежащих поверхностям,подвергающимся воздействию тепловыхпотоков, отличающийсятем, что, с целью повышения точности и ускорения определения, синусоидальный тепловой поток .подают вплоскость теплового контакта образцов, увеличивают его частоту до нулевой разности фаз между синусоидами тепловых потоков, проходящихчерез исследуемый и эталонный образцы, после чего коэффициент температуропроводности и теплоемкость опре, деляют по формуламйи В - толщина соответств исследуемого и эт го образцов;А - амплитуда соответс э но синусоидальных выхпотоков через и емыйи эталонный оба - коэффициенты темпе ропроводности соот ственно исследуемогде д = д 1, - средняя температурасоответственно образца и эталона,Величины ( и (1 можно получить, 5 интегрируя тепловой поток за период от 0 до У 1 фи= Аз 1 югд; д=з 1 овг(г (1 г 1 3 1133525 циент температуропроводности по Фор-, муле (1), а теплоемкость по.формуле (2) .Расчетные формулы получены из следующих условий.Температура нагревателя 1 и тепловой поток в верхней ветви моста связаны между собой посредством пеРецаточной Функции КАналогично связаны температура нагревателя и тепловой поток на выходе нижней ветви. 4 аОткуда определяется коэффициент температуропроводности,Таким образом, для определения коэффициента температуропроводности по предлагаемому способу достаточно зпать круговую частоту, толщину датчика теплового потока.Тйплоемкость определяется следующим образом. Количество тепла, заключенное в верхней полуволне синусоиды образца иэталона, соответственно равно Й =Си РВФ беЙ С р й Эь", (1 в) где Поскольку температурные перепады ня эталонных и исследуемых образцах одинаковы (источник и приемник тепла один и тот же), то= Г, и, поделив выражение (5) на (6), полуЗ. (игПередаточные Функции образцов К и К для гармонического нагрева с точностью до 0,5 Е записываются в,ви- де оПРиняв (9) и (11), (10), (12)и поделив полученные равенства одно15 на другое, получим (2) . Вычтя полученные равенства и проведя неслож-ные преобразования, получим Формулу(4) для определения теплоемкости.Проведенные измерения при нулевой20 разности фаз между синусоидами теплового потока позволяют избежать погрешности измерения величины сдвигаФаз. При этом удешевляется экспериментальная установка. Использование25 двух исследуемых образцов позволяетуменьшить погрешность измерения благодаря отсутствию погрешности эталона. Одновременно упрощаются расчетные Формулы.ЗО Пример расчета коэффициента теплопроводности оптических стекол К толщиной 6=8 мм, 0"1 =2 мм, Круговаячастота нагрева ы =1,38, а период= 6,310 "м/с, что соответствуеттабличным данным для стекла Кпритемпературе 273 К. При этом предельная относителЬная погрешностьпо предлагаемому способу (при доверительной вероятности 0,95) определения коэффициента температуропроводности и теплоемкости составляет+2,57., а по известному способу +10 Х,т;е. погрешность уменьшается в4 раза,Предлагаемый способ значительноповышает точность и одновременноупрощает процесс определения коэффи-циента температуропроводности и теплоемкости.1133525 Составитель В.Гусе Техред,Т.Дубинчак орректорЛ,Пилипенк тор кин аказ 7 Подписное 130 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 9 Ти НИИПИ Государствпо делам изобр 35, Москва, Иаж 898 нного кетений и 5, Рауш митета СССР ткрытий ая наб., д. 4