CS255063B1 - Device for simultaneous measuring thermal and temperature conductivity especially of planary deformable materials - Google Patents
Device for simultaneous measuring thermal and temperature conductivity especially of planary deformable materials Download PDFInfo
- Publication number
- CS255063B1 CS255063B1 CS858455A CS845585A CS255063B1 CS 255063 B1 CS255063 B1 CS 255063B1 CS 858455 A CS858455 A CS 858455A CS 845585 A CS845585 A CS 845585A CS 255063 B1 CS255063 B1 CS 255063B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- metal plate
- metal block
- thermal
- temperature
- metal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/36—Textiles
- G01N33/367—Fabric or woven textiles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Description
Vynález se týká zařízení к současnému měření tepelné a teplotní vodivosti zejména plošných a deformovatelných materiálů.The invention relates to a device for the simultaneous measurement of thermal and thermal conductivity, in particular of flat and deformable materials.
Zfialost tepelné a teplotní vodivosti materiálů je nezbytnou podmínkou optimálního využití materiálů v praxi, oba parametry jsou pak nezbytné к výpočtům tepelných polí v materiálech při jejich tepelném zpracování. Známá zařízení к současnému měření tepelné a teplotní vodivosti zejména tuhých a sypkých materiálů jsou založena nejčastěji na měření doby průchodu tepelného impulsu od tepelného zdroje trvale umístěného bud na povrchu nebo přímo v materiálu až к teplotnímu čidlu umístěnému nejčastěji v materiálu. Dle vzorců známých v aplikované termomechanice se pak z doby průchodu impulsu stanoví teplotní vodivost materiálu, z amplitudy resp. tepelného obsahu impulsu v místě měření lze pak vypočítat tepelnou kapacitu materiálu.The maturity of the thermal and thermal conductivity of the materials is a necessary condition for optimal use of the materials in practice, both parameters are then necessary for calculating the heat fields in the materials during their heat treatment. Known devices for the simultaneous measurement of thermal and thermal conductivity, in particular of solid and loose materials, are mostly based on measuring the time of thermal impulse passing from a heat source permanently placed on the surface or directly in the material up to the temperature sensor placed most often in the material. According to the formulas known in the applied thermomechanics, the thermal conductivity of the material is determined from the time of impulse passage. The heat capacity of the pulse at the measuring point can then calculate the heat capacity of the material.
Popsané zařízení lze použít к měření tepelné a teplotní vodivosti pouze spojitých materiálů o relativně vysoké tepelné kapacitě, aby vůbec došlo к odvodu tepla ze zdroje a aby tepelná kapacita čidla, například mikrotermočlánku, byla podstatně nižší než tepelná kapacita materiálu.The described apparatus can be used to measure the thermal and thermal conductivity of only continuous materials of relatively high thermal capacity, in order to dissipate heat from the source at all and to have a thermal capacity of a sensor, such as a micro-thermocouple, substantially lower than the thermal capacity of the material.
К měření tepelné vodivosti při ustáleném se v podledních letech používá nového prvku, takzvaného plošného čidla tepelného toku, tvořeného diferenciálním multitermočlánkem měřicím teplotní spád na tenké nekovové destičce. Měřený materiál se z obou stran obklopí kovovými deskami o známé a stabilizované teplotě, přičemž mezi jednu z desek a měřený materiál se ještě vloží tenké čidlo tepelného toku. Tepelná vodivost materiálu je pak přímo úměrná velikosti tepelného toku v ustáleném stavu a tloušťce materiálu, a nepřímo úměrná teplotnímu rozdílu mezi oběma deskami.In recent years, a new element, the so-called surface heat flux sensor, consisting of a differential multi-thermocouple measuring the temperature gradient on a thin non-metallic plate, is used to measure the thermal conductivity at steady state. The measured material is surrounded on both sides by metal plates of known and stabilized temperature, while a thin heat flow sensor is inserted between one of the plates and the measured material. The thermal conductivity of the material is then proportional to the magnitude of the heat flow at steady state and the thickness of the material, and inversely proportional to the temperature difference between the two plates.
Nevýhodou popsané metody a souvisejícího zařízení je možnost měření pouze tepélné vodivosti, neboř zařízení pracuje v ustáleném režimu, zatímco teplotní vodivost lze měřit pouze v režimu neustáleném.The disadvantage of the described method and the associated device is the possibility of measuring only thermal conductivity, since the device operates in steady state mode, whereas thermal conductivity can only be measured in non-steady state mode.
U nové měřicí metody dle československého АО č. 250 316 je zmíněné plošné čidlo tepelného toku využito novým způsobem к měření hodnoty úměrné teplotní vodivosti materiálu. Jednak z desek o známé stabilizované teplotě, dále označovaná jen blok nese na své rovinné ploše tenké plošné čidlo tepelného toku. Blok s čidlem se náhle přiloží na měřený materiál a z časového průběhu tepelného toku lze pak dále dle vztahů známých z termomechaniky pro ohřev takzvaného polomasivu vypočítat hodnotu úměrnou teplotní vodivosti materiálu. Součinitelem úměrnosti je hodnota tepelné vodivosti materiálu, kterou je nutno stanovit jiným způsobem eventuálně na jiném zařízení.In the new measuring method according to the Czechoslovak AO No. 250 316, the above-mentioned surface heat flux sensor is used in a new way to measure the value proportional to the thermal conductivity of the material. One of the plates of known stabilized temperature, hereinafter referred to only as the block, carries on its planar surface a thin surface heat flux sensor. The sensor block is suddenly applied to the measured material and the value proportional to the thermal conductivity of the material can then be calculated from the time course of the heat flux according to the relations known from thermomechanics for heating the so-called semi-solid. The proportionality factor is the value of the thermal conductivity of the material, which has to be determined in another way or on another device.
Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení к současnému měření tepelné a teplotní vodivosti zejména plošných deformovatelných materiálů podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že sestává z kovového bloku o známé nebo stabilizované první teplotě tj, v němž je umístěn topný prvek a čidlo teploty a který je pohyblivě spojen s kovovou deskou pro uložení vzorku materiálu, která má známou nebo stabilizovanou druhou teplotu t2, odlišnou od první teploty tir přičemž к vnější ploše kovového bloku přivrácené ke kovové desce je připevněno plošné čidlo tepelného toku a do kovové desky je umístěno další čidlo teploty. Kovový blok může být spojen s kovovou deskou prostřednictvím výkyvného kloubu, suvného vedení nebo paralelogramu. Vnější plocha kovového bloku, přivrácená ke kovové desce, může být opatřena tepelnou izolací.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the device for the simultaneous measurement of the thermal and thermal conductivity of the particularly deformable materials according to the invention. It consists in that it consists of a metal block of known or stabilized first temperature, ie in which a heating element and a temperature sensor are located, and which is movably connected to a metal plate for receiving a sample of material having a known or stabilized second temperature t 2. different from the first temperature T ir к said outer face of the block facing towards the metal plate is attached planar heat flux sensor, and a metal plate is positioned further temperature sensor. The metal block may be connected to the metal plate by means of a pivot joint, a sliding guide or a parallelogram. The outer surface of the metal block facing the metal plate may be provided with thermal insulation.
Při použití zařízení podle vynálezu lze například tepelnou a teplotní vodivost plošné textilie stanovit během 10 sekund, což je minimálně lOOkrát dříve než u známých zařízení, u nichž lze navíc teplotní vodivost nespojitých materiálů, například textilií, určit pouze s velikou chybou. Známá zařízení jsou dále oproti zařízení podle vynálezu značně robustní a komplikované.By using the device according to the invention, for example, the thermal and thermal conductivity of the fabric can be determined within 10 seconds, which is at least 100 times earlier than in known devices in which the thermal conductivity of discontinuous materials such as textiles can be determined with great error. Furthermore, the known devices are considerably robust and complicated compared to the device according to the invention.
Vynález a jeho účinky jsou blíže vysvětleny v popise příkladu jeho provedení podle přiloženého výkresu, který znázorňuje schematicky v náryse zařízení к současnému měření tepelné a teplotní vodivosti zejména plošných deformovatelných materiálů podle vynálezu.The invention and its effects are explained in more detail in the description of an exemplary embodiment according to the accompanying drawing, which shows schematically in a front elevation of a device for the simultaneous measurement of the thermal and thermal conductivity of especially flat deformable materials according to the invention.
Kovový blok 2 je opatřen tepelnou izolací 2 a je pomocí paralelogramu 2 kyvné spojen s kovovou deskou £, na níž je při měření položen nebo připevněn měřený vzorek 2 materiálu. Teplota kovové desky £ je měřena dalším čidlem 6 teploty. Teplota kovového bloku 2 stabilizuje a je v němž umístěn elektrický topný prvek 2 s čidlem 2 teploty. Na měřicí ploše kovového bloku 2 3e připevněno nejméně jedno plošné čidlo 9 tepelného toku, připojené pomocí pohyblivého kabelu 10 к neznázorněnému elektronickému vyhodnocovacímu zařízení. Pohyblivým kabelem 10 je připojen rovněž topný prvek 2 a čidlo 2 teploty к neznázorněnému regulátoru teploty.The metal block 2 is provided with thermal insulation 2 and is connected, by means of a parallelogram 2, to a metal plate 6, on which the measured material sample 2 is laid or fixed during measurement. The temperature of the metal plate 6 is measured by another temperature sensor 6. The temperature of the metal block 2 stabilizes and in which the electric heating element 2 with the temperature sensor 2 is located. The measurement surface of the metal block 2, 3 and secured at least one surface 9 of the heat flux sensor, connected by a movable cable 10 к not shown electronic evaluation device. The heating element 2 and the temperature sensor 2 are also connected to the temperature controller (not shown) by the movable cable 10.
Zařízení к současnému měření tepelné a teplotní vodivosti zejména plošných deformovatelných materiálů podle vynálezu se pomocí plošného čidla tepelného toku měření jednak velikost tepelného impulsu při rychlém přiložení vyhřátého kovového bloku 2 ha měřený vzorek 2 materiálu, jednak ust.álený tepelný tok mezi kovovým blokem 2 a kovovou deskou 4, je-li měřený materiál umístěn mezi kovový blok a kovovou desku.Apparatus к simultaneous measurement of thermal conductivity and diffusivity in particular printed deformable materials of the invention with the surface heat flow measurement sensor, first, the size of the rapid heat pulse applying a heated metal block 2 ha measured sample 2 of material partly ust.álený heat flux between the metal and the metal block 2 plate 4 when the measured material is placed between the metal block and the metal plate.
Při měření se nejprve stabilizuje teplota kovového bloku 2 na hodnotě první teploty t.^ a teploty materiálu se ustálí na odlišné teplotě kovové desky, tedy druhé teplotě t2. Poté se zapne registrace času v elektronickém zařízení, například liniovém zapisovači, a kovový blok 2 doposud vzdálený od vzorku 2 materiálu, se rychle ve směru a přiloží na vzorek 2? materiálu. Vzájemné pohyblivé spojení kovového bloku 2 a kovové desky 2 nezbytné к dosažení definovaného přítlaku mezi kovovým blokem 2/ vzorkem 5 materiálu a kovovou deskou a jejich vzájemně přesné polohy. Přítlak je nutný к zajištění dostatečného tepelného kontaktu.In the measurement, first stabilizes the temperature of the metal block 2, to a first temperature value t. ^ And the temperature of the material is stabilized at a different temperature of the metal plate, a second temperature T 2. Then, the time registration in the electronic device, for example a line recorder, is switched on, and the metal block 2 so far distant from the material sample 2 is quickly in the direction and applied to the sample 2? material. The movable connection of the metal block 2 and the metal plate 2 necessary to achieve a defined downward pressure between the metal block 2 / material sample 5 and the metal plate and their exact positions relative to each other. The pressure is required to ensure sufficient thermal contact.
Časový průběh tepelného toku je po přiložení plošného čidla 2 tepelného toku na vzorek 2 materiálu registrován a nakonec je snímána hodnota ustáleného tepelného toku sloužící к výpočtu tepelné vodivosti materiálu. Tento ustálený tepelný tok pak vystupuje z kovového bloku 2/ prochází vzorkem 2 materiálu a nakonec vstupuje do desky o druhé teplotě t^ nižší než teplota kovového bloku 2л tedy první teplota t1.The time course of the heat flux is registered after application of the heat flux surface sensor 2 on the material sample 2 and finally the value of the steady heat flux is used to calculate the thermal conductivity of the material. This steady-state heat flux then exits the metal block 2 / passes through the material sample 2 and finally enters the plate at a second temperature t 1 lower than the temperature of the metal block 2 1, i.e. the first temperature t 1 .
Výpočet hledané tepelné a teplotní vodivosti nebo tepelné kapacity materiálu, která je podílem tepelné a teplotní vodivosti, lze pak provést z naměřených hodnot různými způsoby. U většiny z nich se nakonec hodnota tepelné vodivosti dosazuje do vztahu pro výpočet teplotní vodivosti. V tomto vztahu vystupuje příkladně doba měření nebo doba příslušné jisté konkrétní hodnotě tepelného toku.Calculation of the desired thermal and thermal conductivity or the thermal capacity of the material, which is a fraction of thermal and thermal conductivity, can then be performed from the measured values in various ways. For most of them, the thermal conductivity value is eventually correlated with the thermal conductivity calculation. In this relation, for example, the measurement time or the time corresponding to a particular heat flux value results.
Poté se měření opakuje s jiným materiálem. Z jednoho měření proběhlého výše uvedeným postupem lze stanovit oba hledané parametry. V tomto smyslu je nutno chápat použitý termín současné měření tepelné a teplotní vodivosti.Then the measurement is repeated with another material. From one measurement performed by the above procedure both parameters can be determined. In this sense, it is to be understood that the term simultaneous measurement of thermal and thermal conductivity is used.
Nevýhodou zařízení dle vynálezu je skutečnost, že parametry kovových materiálů a polovodičů, jejichž tepelný odpor je nižší než tepelný odpor čidla tepelného toku, lze měřit s vyšší chybou. Pokud není materiál deformovatelný při jistém definovaném přítlaku, nelze rovněž jednoduchým způsobem zajistit dobrý tepelný kontakt mezi plošným Čidlem 9 tepelného toku a vzorkem 2 materiálu a mezi vzorekm 5 materiálu a kovovu deskou 2·A disadvantage of the device according to the invention is that the parameters of metallic materials and semiconductors whose thermal resistance is lower than the thermal resistance of the heat flow sensor can be measured with a higher error. Also, if the material is not deformable at a certain defined downforce, good thermal contact between the heat flux surface sensor 9 and the material sample 2 and between the material sample 5 and the metal plate 2 cannot be easily achieved.
Zařízení podle vynálezu najde proto uplatnění při měření tepelné a teplotní vodivosti zejména u deformovatelných plošných materiálů, jako například textilií, plastů a pěnových materiálů, přičemž v těchto oblastech použití vysoce předčí známá zařízení svou přesností, operativností a jednoduchostí.The device according to the invention therefore finds application in the measurement of thermal and thermal conductivity, in particular in deformable sheet materials such as textiles, plastics and foam materials, and in these areas of application the known devices are highly superior in their accuracy, operability and simplicity.
Claims (5)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS858455A CS255063B1 (en) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | Device for simultaneous measuring thermal and temperature conductivity especially of planary deformable materials |
DE19863638483 DE3638483A1 (en) | 1985-11-25 | 1986-11-11 | Device for simultaneously measuring the thermal conductivity and diffusivity of a material, in particular a deformable laminar material |
JP61276872A JPS62148845A (en) | 1985-11-25 | 1986-11-21 | Device for simultaneously measuring thermal and temperature conductivity of flat deformable material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS858455A CS255063B1 (en) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | Device for simultaneous measuring thermal and temperature conductivity especially of planary deformable materials |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS845585A1 CS845585A1 (en) | 1987-06-11 |
CS255063B1 true CS255063B1 (en) | 1988-02-15 |
Family
ID=5435082
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS858455A CS255063B1 (en) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | Device for simultaneous measuring thermal and temperature conductivity especially of planary deformable materials |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62148845A (en) |
CS (1) | CS255063B1 (en) |
DE (1) | DE3638483A1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5080495A (en) * | 1989-08-30 | 1992-01-14 | Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. | Method and apparatus for measuring thermal diffusivity by ac joule-heating |
ES2084531T3 (en) * | 1993-08-31 | 1996-05-01 | Habotex Hans Bors Consulting | APPARATUS AND METHOD FOR THE ANALYSIS OF POROUS MATERIALS. |
GB9403157D0 (en) * | 1994-02-18 | 1994-04-06 | In Her Britannic Majesty S Gov | Foodstuff component meter |
FR2738913B1 (en) * | 1995-09-20 | 1997-12-05 | Inst Textile De France | MODULE AND DEVICE FOR MEASURING THE COMFORT PROPERTIES OF A PARTICULARLY SHAPED PRODUCT |
US6923570B2 (en) * | 2003-09-11 | 2005-08-02 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Thermal interface material characterizing system |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2245247A5 (en) * | 1973-09-26 | 1975-04-18 | Ctre Ex Etu Batiment | Measurement of thermal conductivity and diffusivity - is obtained from recording of thermal shock effects on isolating materials |
SU1122955A1 (en) * | 1983-06-29 | 1984-11-07 | Тамбовский институт химического машиностроения | Method of determination of material thermal physical characteristics |
-
1985
- 1985-11-25 CS CS858455A patent/CS255063B1/en unknown
-
1986
- 1986-11-11 DE DE19863638483 patent/DE3638483A1/en active Granted
- 1986-11-21 JP JP61276872A patent/JPS62148845A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3638483C2 (en) | 1992-02-27 |
JPS62148845A (en) | 1987-07-02 |
DE3638483A1 (en) | 1987-05-27 |
CS845585A1 (en) | 1987-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0145027B1 (en) | Measuring thermal conductivity and apparatus therefor | |
US4840495A (en) | Method and apparatus for measuring the thermal resistance of an element such as large scale integrated circuit assemblies | |
US6331075B1 (en) | Device and method for measuring thermal conductivity of thin films | |
EP0347571B1 (en) | Method of determining the thermal conduction coefficient of a material, and instrument for the measurement of same | |
US3788135A (en) | Peel adhesion apparatus and method | |
US5065106A (en) | Apparatus and method for analyzing dielectric properties using a single surface electrode and force monitoring and adjusting | |
CS255063B1 (en) | Device for simultaneous measuring thermal and temperature conductivity especially of planary deformable materials | |
Buliński et al. | Application of the ASTM D5470 standard test method for thermal conductivity measurements of high thermal conductive materials | |
US3527081A (en) | Differential scanning calorimeter | |
US5795064A (en) | Method for determining thermal properties of a sample | |
JP3103963B2 (en) | How to measure thermal conductivity | |
Alves et al. | Analysis of the thermal environment inside the furnace of a dynamic mechanical analyser | |
KR102459172B1 (en) | Apparatus for long-term durability test of soldering or welding junction and the test method thereof | |
CN216117421U (en) | Accurate pressurized test machine | |
Al Ashraf | Thermal conductivity measurement by hot disk analyzer | |
White | Accuracy of thermocouples in radiant-heat testing: Investigation aimed at determining the accuracy of thermocouples in measuring surface temperatures of metallic specimens subjected to radiant heating | |
Assael et al. | Toward standard reference values for the thermal conductivity of high-temperature melts | |
JPH08152391A (en) | Material testing machine | |
SU787967A1 (en) | Apparatus for determining heat conduction of salt ments | |
JPH03195942A (en) | Machine and method for pencil scratch testing for painted film | |
SU911278A1 (en) | Method of measuring hard construction material temperature conductivity | |
JPH0454434A (en) | Thermal weight measuring instrument | |
Danilova et al. | R113 boiling heat transfer modeling on porous metallic matrix surfaces | |
JP2022045788A (en) | Thermal conductivity deriving method and measurement device | |
JPS59141046A (en) | Differential thermal analysis apparatus |