RU1790759C - Method of measuring thermal conductivity of electroconductive specimen - Google Patents
Method of measuring thermal conductivity of electroconductive specimenInfo
- Publication number
- RU1790759C RU1790759C SU914912591A SU4912591A RU1790759C RU 1790759 C RU1790759 C RU 1790759C SU 914912591 A SU914912591 A SU 914912591A SU 4912591 A SU4912591 A SU 4912591A RU 1790759 C RU1790759 C RU 1790759C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- heat
- thermal conductivity
- ratio
- measuring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к экспрессным методам измерени коэффициента теплопроводности электропровод щих материалов , в частности низкоомных полупроводниковых материалов дл термоэлектрических преобразователей. При осуществлении способа устанавливают образец 5 на тепловы- равнивающей пластине 3. Посредством термопар 9 и 10 измер ют разности температур между внешней средой и теплокон- тактной и свободной гран ми. Далее пропускают переменный ток через .образец 5, при этом температура гепловыравниваю- щей пластины 3 поддерживаетс на прежнем уровне. Измер ют величину тока через образец и напр жени на нем, второе отношение разности температур между внешней средой и теплоконтактной и свободной гран ми посредством термопар 9 и 10. Использу измеренные значени величин, рассчитывают коэффициент теплопроводности образца. 1 ил. ел сThe invention relates to rapid methods for measuring the thermal conductivity of electrically conductive materials, in particular low-resistance semiconductor materials for thermoelectric converters. In the process, a sample 5 is mounted on the heat-equalizing plate 3. By means of thermocouples 9 and 10, the temperature differences between the external medium and the heat-contact and free faces are measured. Next, an alternating current is passed through sample 5, while the temperature of the hepal leveling plate 3 is maintained at the same level. Measure the current through the sample and the voltage across it, the second ratio of the temperature difference between the external medium and the heat-contact and free faces using thermocouples 9 and 10. Using the measured values, the thermal conductivity of the sample is calculated. 1 ill. ate with
Description
Изобретение относитс к экспрессным методам измерени коэффициента теплопроводности электропровод щих материалов, в частности низкоомных полупроводниковых материалов дл термоэлектрических преобразователей.The invention relates to rapid methods for measuring the thermal conductivity of electrically conductive materials, in particular low-resistance semiconductor materials for thermoelectric converters.
Известен способ Кольрауша измерени коэффициента теплопроводности, состо щий в пропускании электрического тока через образец, устранени вли ни теплообмена с внешней средой посредством экранных нагревателей, учете или расчете коэффициента теплопроводности тепловыделений в образце, геометрических размеров, значений электрических сигналов , снимаемых с термопар.There is a known Kohlrausch method for measuring the thermal conductivity coefficient, which consists in passing an electric current through a sample, eliminating the influence of heat exchange with the environment through screen heaters, taking into account or calculating the thermal conductivity coefficient of heat release in the sample, geometric dimensions, values of electrical signals taken from thermocouples.
Недостаток известного способа состоит в значительной сложности, обусловленной необходимостью обеспечени идеальной боковой изол ции посредством экранных нагревателей и установлени термопар в эквипотенциальных точках образца.A disadvantage of the known method is the considerable complexity due to the need to provide ideal lateral insulation by means of screen heaters and the installation of thermocouples at equipotential points of the sample.
Наиболее близким к изобретени по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ измерени коэффициента теплопроводности образца путем пропускани теплового потока через тепло- контактную грань, осуществлени теплообмена с внешней средой, измерени геометрических размеров образца и отношени электрических сигналов, определ ющих разности температур между внешней средой и теплоконтактной и свободной гран ми , учета этих параметров при расчете коэффициента теплопроводности.The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of measuring the thermal conductivity of a sample by passing a heat flux through a heat-contact face, exchanging heat with the external environment, measuring the geometric dimensions of the sample and the ratio of electrical signals that determine the temperature difference between the external environment and heat-contact and free faces, taking these parameters into account when calculating the coefficient of thermal conductivity.
Недостаток этого способа заключаетс в экспериментальной сложности, состо щей в необходимости одновременного проведени комплекса измерений как параметров, определ ющих коэффициент теплоотдачи, так и разности температур между боковой поверхностью и свободной гранью образца и внешней средой. The disadvantage of this method lies in the experimental complexity, which consists in the need to simultaneously carry out a complex of measurements of both the parameters determining the heat transfer coefficient and the temperature difference between the side surface and the free face of the sample and the external environment.
Цель изобретени -упрощение способа измерени коэффициента теплопроводности электропровод щего образца путем исключени измерений коэффициента теплоотдачи.The purpose of the invention is to simplify the method of measuring the thermal conductivity of an electrically conductive sample by eliminating measurements of the heat transfer coefficient.
Поставленна цель достигаетс тем, что пропускают тепловой поток через теплокон- тактную грань и осуществл ют теплообмен с внешней средой, измер ют геометрические размеры образца и отношение электрических сигналов, определ ющих разности температур между внешней средой и теплоконтактной и свободной гран ми , затем дополнительно пропускают через образец переменный ток и, обеспечива поддержание значений температуры тепло- контактной грани и интенсивности теплообменами такими же, как и до пропускани тока через образец, измер ют тепловыделени в образце и второе значение отношени электрических сигналов, а при расчете коэф- фициента теплопроводности учитывают оба значени отношений.The goal is achieved by passing the heat flux through the heat-contacting face and exchanging heat with the external environment, measuring the geometric dimensions of the sample and the ratio of electrical signals that determine the temperature difference between the external medium and the heat-contact and free faces, then additionally passing through the sample is alternating current and, ensuring that the values of the temperature of the heat-contacting face and the intensity of heat exchanges are the same as before passing the current through the sample, the heat ovydeleni in the sample and the second value is the ratio of the electrical signals, and for calculating the coefficient of thermal conductivity into account both the value of the ratio.
На чертеже показано устройство дл реализации предложенного способа.The drawing shows a device for implementing the proposed method.
Устройство включает в себ термобатарею 1, по одним спа м установленную на теплообменнике 2, а другими спа ми подключенную к тепловыравнивающей пластине 3, на которой через электроизолирующую пленку 4 установлены образцы 5, изготовленные из электропровод щего материала , например низкообмные полупроводниковые образцы дл термобатареи термоэлектрического холодильника.The device includes a thermopile 1, one spas mounted on a heat exchanger 2, and other spas connected to a heat-equalizing plate 3, on which samples 5 made of an electrically conductive material, such as low-volume semiconductor samples for a thermopile of a thermoelectric cooler, are installed through an insulating film 4 .
Посредством коммутационных шин 6, припа нных к теплоконтактным гран м образцов 5, и проволок 7, припа нных к свободным гран м образцов 5, последние оказываютс электрически последовательно соединенными между собой.By means of patch bars 6 soldered to the heat-contact beads of samples 5 and wires 7 soldered to the free beads of samples 5, the latter are electrically connected in series with each other.
В пространстве, окружающем образец, размещены пластина 8, на которой установлены побочные спаи термопар 9 и 10, при этом главный спай термопары 9 установленIn the space surrounding the sample, a plate 8 is placed on which side junctions of thermocouples 9 and 10 are installed, while the main junction of thermocouple 9 is installed
на одной из коммутационных шин 6 (предполагаетс , что в устройстве обеспечена высока степень изотермичное™ шин 6 всех образцов, установленных на изотермической пластине 3), а главные спаи термопарon one of the busbars 6 (it is assumed that the device is provided with a high degree of isothermal ™ bus 6 of all samples installed on the isothermal plate 3), and the main junctions of thermocouples
10 установлены на свободных гран х образцов 5. Свободные концы термопар подключены к коммутатору (на чертеже не показан), выход которого соединен с входом блока измерени (например, микровольтметра10 are mounted on the free faces of samples 5. The free ends of the thermocouples are connected to a switch (not shown in the drawing), the output of which is connected to the input of the measuring unit (for example, a microvoltmeter
В7-28).B7-28).
Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.
Подключают термобатарею 1 к источнику питани (на чертеже не показан) и обеспечивают достижение и последующую стабилизацию температуры пластины 3 на некотором уровне Т0, отличающемс от температуры окружающей среды Тс.The thermopile 1 is connected to a power source (not shown in the drawing) and the achievement and subsequent stabilization of the temperature of the plate 3 at a certain level T0 different from the ambient temperature Tc.
Предварительно провод т измерениеPre-measurement
геометрических размеров образцов: длины I, площади поперечного сечени S, периметра Р.geometric dimensions of the samples: length I, cross-sectional area S, perimeter R.
Вследствие теплообмена с внешней средой температурой Тс, определ емого коэффициентом теплоотдачи а, на образцах 5 установ тс перепады температур, а именно: температура теплоконтактной грани будет равна Т0, а температура свободной грани - равной ТгЧDue to heat exchange with the external environment with temperature Tc determined by the heat transfer coefficient a, temperature differences are established on samples 5, namely: the temperature of the heat-contacting face will be equal to T0, and the temperature of the free face will be equal to TgCh
Далее дл определени коэффициента теплопроводности последовательно провод т два цикла измерений,Further, to determine the coefficient of thermal conductivity, two cycles of measurements are carried out sequentially,
1-й цикл включает в себ измерени отношени р0 электрических сигналов, определ ющих разности температур между внешней средой (Тс) и теплоконтактной (Т0) и свободной (Tir°0 гран ми образцов 5, т.е.The 1st cycle includes measuring the ratio p0 of electrical signals that determine the temperature difference between the external environment (Tc) and the heat-contact (T0) and free (Tir ° 0 faces of samples 5, i.e.
Измер ют тепловыделение в образцах, например, посредством измерени тока через образец и падени напр жени на нем, т.е. .The heat release in the samples is measured, for example, by measuring the current through the sample and the voltage drop across it, i.e. .
При расчете коэффициента теплопроводности Я образцов в соответствии с формулойWhen calculating the thermal conductivity coefficient I of the samples in accordance with the formula
ioi У°гТсioi y ° gtc
Ti,°) -ТсTi, °) -Tc
0)0)
Из теории способа определени коэффициента теплопроводности следует, чтоFrom the theory of the method for determining the coefficient of thermal conductivity it follows that
o chw+Ј-|jshu ),o chw + Ј- | jshu),
(2)(2)
где (о Iwhere (about I
Уравнение (2) устанавливает тр ансце- дентную зависимость между теплопроводностью образца Я, его геометрическими размерами, коэффициентом теплоотдачи а.Equation (2) establishes the transcendental dependence between the thermal conductivity of sample R, its geometrical dimensions, and heat transfer coefficient a.
Здесь Ј- параметр, определ ющий увеличение интенсивности теплообмена на свободной поверхности в св зи с использованием термопар 10.Here, Ј is a parameter determining the increase in heat transfer intensity on the free surface in connection with the use of thermocouples 10.
После проведени 1-го цикла измерений провод т 2-й цикл, пропуска через образцы 5 переменный ток. При этом температуру тепловыравнивающей пластины 3 посредством термобатареи 1 поддерживают на прежнем уровне Т0, а интенсивность теплообмена не измен ют.After the 1st measurement cycle, the 2nd cycle is carried out by passing alternating current through samples 5. In this case, the temperature of the heat-leveling plate 3 is maintained at the same level T0 by means of the thermopile 1, and the heat exchange intensity is not changed.
На свободных гран х образцов 5 устанавливаютс новые значени температур Tii которые, в свою очередь, определ ют новые значени .On the free facets of samples 5, new temperatures Tii are set which, in turn, determine new values.
о about
То -ТсThat-ts
(3)(3)
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914912591A RU1790759C (en) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | Method of measuring thermal conductivity of electroconductive specimen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914912591A RU1790759C (en) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | Method of measuring thermal conductivity of electroconductive specimen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1790759C true RU1790759C (en) | 1993-01-23 |
Family
ID=21561256
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU914912591A RU1790759C (en) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | Method of measuring thermal conductivity of electroconductive specimen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1790759C (en) |
-
1991
- 1991-02-21 RU SU914912591A patent/RU1790759C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. - М,: Энерги , 1979,320 с. Авторское свидетельство СССР № 1636753, кл. G 01 N 25/18, 1988. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3733887A (en) | Method and apparatus for measuring the thermal conductivity and thermo-electric properties of solid materials | |
Buist | Methodology for testing thermoelectric materials and devices | |
Wilkins et al. | Multijunction thermal convertor. An accurate dc/ac transfer instrument | |
CN110530927A (en) | A kind of thermoelectric material Seebeck coefficient test device and method | |
RU1790759C (en) | Method of measuring thermal conductivity of electroconductive specimen | |
JP2832334B2 (en) | Thermoelectric conversion performance evaluation method and apparatus | |
US1407147A (en) | A corpora | |
Ahiska | New method for investigation of dynamic parameters of thermoelectric modules | |
KR20160064272A (en) | Thermal properties measurement sensors for thermoelectric thin film in cross-plane direction | |
US3111844A (en) | Heat rate measuring apparatus | |
Sasaki et al. | A numerical simulation of thermoelectric effects in single-junction thermal converters | |
JPH023311B2 (en) | ||
JP2006040989A (en) | Thermoelectric characteristic measuring apparatus for semiconductor element | |
Meddins et al. | An apparatus for the high-temperature measurement of thermal diffusivity, electrical conductivity and Seebeck coefficient | |
RU2280922C2 (en) | METHOD FOR RUNNING ΔТ=f(I) CURVE FOR THERMOCOUPLE LEG | |
Zhang et al. | Method for reduction of ac-dc transfer error caused by the Thomson effect for the multijunction thermal converter | |
US20110139204A1 (en) | Energy conversion efficient thermoelectric power generator | |
CN220288819U (en) | Thermocouple with constant temperature reference end | |
SU838428A1 (en) | Thermal radiation thermoelectric gage | |
JPH0510984A (en) | Alternating and direct currents difference comparison measurement method with u-shape resistance type thermo-electric a/d converter | |
JPS62165325A (en) | Lump annealing device | |
SU1379752A1 (en) | Device for measuring thermoelectric efficiency of thermocouple | |
KR101848012B1 (en) | A method for measuring thermal conductivity and figure-of-merit of thermoelectric materials | |
SU1428944A2 (en) | Thermal converter | |
Dzundza et al. | Development of high-precision hardware and software tools for automated determination of the characteristics of thermoelectric devices |