RU2184952C2 - Process of non-destructive inspection of thermophysical characteristics of materials - Google Patents

Process of non-destructive inspection of thermophysical characteristics of materials Download PDF

Info

Publication number
RU2184952C2
RU2184952C2 RU2000118987A RU2000118987A RU2184952C2 RU 2184952 C2 RU2184952 C2 RU 2184952C2 RU 2000118987 A RU2000118987 A RU 2000118987A RU 2000118987 A RU2000118987 A RU 2000118987A RU 2184952 C2 RU2184952 C2 RU 2184952C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
point
materials
heat source
predetermined ratio
heat
Prior art date
Application number
RU2000118987A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000118987A (en
Inventor
И.Н. Ищук
Т.А. Фесенко
В.В. Обухов
Original Assignee
Тамбовский военный авиационный инженерный институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тамбовский военный авиационный инженерный институт filed Critical Тамбовский военный авиационный инженерный институт
Priority to RU2000118987A priority Critical patent/RU2184952C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2184952C2 publication Critical patent/RU2184952C2/en
Publication of RU2000118987A publication Critical patent/RU2000118987A/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: thermal physics, quality inspection of heat insulation coats. SUBSTANCE: process of non-destructive inspection of thermophysical characteristics of materials consists in pulse heating of surface of examined heat insulation material and in measurement of temperature values in specified test point. Surface of material is heated by point pulse heat source and measurements are taken in one point only before time moment when relationship between temperature value and its time differential value reaches certain, preset ratio and desired-for thermophysical characteristics of materials - thermal diffusivity and heat conductivity are found by computation proceeding from duration of time interval before onset of ratio specified in advance. EFFECT: simplified process of thermophysical measurements. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технической физике, в частности к теплофизическим измерениям. Область применения - контроль качества теплоизоляционных покрытий. The invention relates to technical physics, in particular to thermophysical measurements. A scope - quality control of heat-insulating coatings.

Известен импульсный способ определения теплофизических характеристик материалов (ТФХ), состоящий в импульсном тепловом воздействии по прямой линии на поверхность образца и регистрации момента времени τ0, соответствующего максимуму температуры Тmax (Фомин С.А., Петров О.А., Вирозуб А. И. Импульсный метод определения ТФХМ без нарушения их сплошности. // Расчет конструкций подземных сооружений. Киев, 1976 г., с 66-71).A known pulsed method for determining the thermophysical characteristics of materials (TPC), consisting of a pulsed thermal effect in a straight line on the surface of the sample and registration of a point in time τ 0 corresponding to the maximum temperature T max (Fomin S.A., Petrov O.A., Virozub A. I. The pulsed method for determining TFHM without violating their continuity. // Design of underground structures. Kiev, 1976, p. 66-71).

Недостатком этого способа является низкая точность определения τ0.
Известен также способ, наиболее близкий к данному техническому решению, определения ТФХ, состоящий в импульсном тепловом воздействии по прямой линии на поверхность образца и регистрации момента времени τ1, когда соотношения температур в двух точках x1 и х2 будет удовлетворять заданному значению (авторское свидетельство СССР 834480, кл. G 01 N 25/18, 1979).The disadvantage of this method is the low accuracy of determining τ 0 .
There is also known a method that is closest to this technical solution, the determination of TFC, consisting in pulsed thermal exposure in a straight line to the surface of the sample and recording the time instant τ 1 , when the temperature ratios at two points x 1 and x 2 will satisfy the specified value (copyright certificate USSR 834480, class G 01 N 25/18, 1979).

Недостатком этого способа является сложность проведения измерений в результате использования двух каналов непрерывного контроля температур. The disadvantage of this method is the difficulty of taking measurements as a result of using two channels of continuous temperature control.

Техническим результатом изобретения является упрощение проведения теплофизических измерений. The technical result of the invention is the simplification of thermophysical measurements.

Сущность изобретения заключается в следующем: на теплоизолированной поверхности исследуемого материала помещают точечный импульсный источник тепла, выделяющий количество тепла, равное Q. После подачи теплового импульса в момент времени τ0, когда соотношение между значением температуры и ее дифференциальным по времени значением в заданной точке контроля r достигнет определенного, наперед заданного соотношения:

Figure 00000002

ТФХ материалов определяют по формулам
Figure 00000003

Figure 00000004

где а - коэффициент температуропроводности;
τ0 - момент наступления наперед заданного соотношения;
r- расстояние между источником тепла и термодатчиком;
λ - коэффициент теплопроводности;
Q - количество тепла, выделяемого точечным источником тепла;
k - значение наперед заданного соотношения.The essence of the invention consists in the following: on the heat-insulated surface of the test material, a point-like pulsed heat source is placed that emits an amount of heat equal to Q. After a heat pulse is applied at time τ 0 , when the ratio between the temperature value and its time-differential value at a given control point r will reach a certain predetermined ratio:
Figure 00000002

TFC of materials is determined by the formulas
Figure 00000003

Figure 00000004

where a is the coefficient of thermal diffusivity;
τ 0 - the moment of advance of the predetermined ratio;
r is the distance between the heat source and the temperature sensor;
λ is the coefficient of thermal conductivity;
Q is the amount of heat generated by a point heat source;
k is the value of the predetermined ratio in advance.

Приведенные формулы получают на основании следующих рассуждении. Для полуограниченного тела величина избыточной температуры при воздействии импульса тепла бесконечно малой длительности от точечного источника, расположенного на его поверхности, описывают выражением

Figure 00000005

на основании которого дифференциальное значение температуры по времени представляют как
Figure 00000006

На основании выражений (1), (4), (5) получают формулу для определения коэффициента температуропроводности (2). Подставив найденное значение коэффициента температуропроводности (2) в выражение (4) получают формулу для определения коэффициента теплопроводности (3).The given formulas are obtained on the basis of the following reasoning. For a semi-bounded body, the excess temperature when exposed to an heat pulse of infinitely short duration from a point source located on its surface is described by the expression
Figure 00000005

on the basis of which the differential temperature value over time is represented as
Figure 00000006

Based on the expressions (1), (4), (5), a formula is obtained for determining the thermal diffusivity coefficient (2). Substituting the found value of the coefficient of thermal diffusivity (2) into expression (4), we obtain a formula for determining the coefficient of thermal conductivity (3).

На фиг. 1 показана схема реализации предлагаемого способа. На теплоизолированной поверхности исследуемого материала 1 помещают точечный импульсный источник тепла 2, выделяющий количество тепла, равное Q. На расстоянии r от источника тепла располагают термодатчик 3. После подачи теплового импульса в заданной точке контроля поверхности исследуемого материала фиксируют дифференциальное по времени значение температуры и ее абсолютное значение до момента наступления заранее заданного соотношения. In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of the proposed method. A point-type pulsed heat source 2 is placed on the heat-insulated surface of the test material 1, emitting an amount of heat equal to Q. A temperature sensor 3 is placed at a distance r from the heat source. After applying a heat pulse, the temperature differential in time and its absolute value are recorded at a given point of control of the surface of the test material value until a predetermined ratio occurs.

На фиг. 2. приведены расчетные графики изменения значений температуры и ее дифференциальных по времени значений при Q=0.5 Дж; а=5•10-7 м2/c; λ=0.5 Вт/м•К; r=2.5•10-3 м; k=1.In FIG. 2. The calculated graphs of the temperature values and its time differential values at Q = 0.5 J are shown a = 5 • 10 -7 m 2 / s; λ = 0.5 W / m • K; r = 2.5 • 10 -3 m; k = 1.

По аналогии в случае действия линейного источника тепла, импульсно выделяющего (равномерно по всей длине) количество тепла Q1 (в расчете на единицу длины), температурное поле в точке контроля будет описываться выражением

Figure 00000007

а производная температуры по времени
Figure 00000008

Коэффициенты температуро- и теплопроводности рассчитывают по формулам
Figure 00000009

Figure 00000010

Аналогично получаются расчетные формулы при использовании плоского источника тепла.By analogy, in the case of the action of a linear heat source, which pulsely emits (uniformly over the entire length) the amount of heat Q 1 (per unit length), the temperature field at the control point will be described by the expression
Figure 00000007

and the derivative of temperature with time
Figure 00000008

The coefficients of thermal and thermal conductivity are calculated by the formulas
Figure 00000009

Figure 00000010

Similarly, calculation formulas are obtained using a flat heat source.

Применение предлагаемого способа позволяет использовать только один канал измерений, повысить быстродействие, т.к. момент наступления заданного соотношения всегда наступает раньше значения максимума температуры, уменьшить энергопотребление источником тепла в случае использования точечного источника тепла. The application of the proposed method allows you to use only one measurement channel, to improve performance, because the moment of the onset of the predetermined ratio always occurs earlier than the maximum temperature, reduce the energy consumption of the heat source in the case of using a point heat source.

Claims (1)

Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов, заключающийся в использовании импульсного нагрева поверхности теплоизолированного исследуемого материала и измерении значений температуры в заданной точке контроля, отличающийся тем, что нагрев поверхности материала осуществляют от точечного импульсного источника тепла, измерения производят только в одной точке контроля до момента времени, когда соотношение между значением температуры и ее дифференциальным по времени значением достигнет определенного наперед заданного соотношения, а искомые теплофизические характеристики материалов рассчитывают по формулам
Figure 00000011

Figure 00000012

где а - коэффициент температуропроводности;
τ0 - момент наступления наперед заданного соотношения;
r - расстояние между источником тепла и термодатчиком;
λ - коэффициент теплопроводности;
Q - количество тепла выделяемого точечным источником тепла;
k - значение наперед заданного соотношения;
T(r,τ0) - значение температуры в заданной точке контроля в момент наступления наперед заданного соотношения k.A method of non-destructive testing of the thermophysical characteristics of materials, which consists in using pulsed heating of the surface of a thermally insulated test material and measuring temperature values at a given control point, characterized in that the surface of the material is heated from a point pulsed heat source, measurements are made at only one control point until time when the ratio between the temperature value and its time differential value reaches a certain Ed predetermined ratio, and the desired thermal characteristics of the materials is calculated by the formulas
Figure 00000011

Figure 00000012

where a is the coefficient of thermal diffusivity;
τ 0 - the moment of advance of the predetermined ratio;
r is the distance between the heat source and the temperature sensor;
λ is the coefficient of thermal conductivity;
Q is the amount of heat generated by a point heat source;
k is the value of the predetermined ratio in advance;
T (r, τ 0 ) is the temperature value at the given control point at the moment when the predetermined ratio k occurs.
RU2000118987A 2000-07-17 2000-07-17 Process of non-destructive inspection of thermophysical characteristics of materials RU2184952C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000118987A RU2184952C2 (en) 2000-07-17 2000-07-17 Process of non-destructive inspection of thermophysical characteristics of materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000118987A RU2184952C2 (en) 2000-07-17 2000-07-17 Process of non-destructive inspection of thermophysical characteristics of materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2184952C2 true RU2184952C2 (en) 2002-07-10
RU2000118987A RU2000118987A (en) 2002-07-10

Family

ID=20237978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000118987A RU2184952C2 (en) 2000-07-17 2000-07-17 Process of non-destructive inspection of thermophysical characteristics of materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2184952C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2184952C2 (en) Process of non-destructive inspection of thermophysical characteristics of materials
RU2184953C2 (en) Process of non-destructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2179717C2 (en) Process of non-destructive test of thermal-physical characteristics of materials
RU2594388C2 (en) Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat-insulating coatings
RU2149389C1 (en) Method of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2149388C1 (en) Method testing thermophysical characteristics of materials
RU2150694C1 (en) Method of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2150695C1 (en) Process of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2161301C2 (en) Method of non-destructive determination of thermal physical properties of materials
RU2255329C1 (en) Method of measuring thermo-physical properties of materials
RU2551389C1 (en) Method of determining thermal conductivity of heat-shielding coatings of highly thermally conductive materials
RU2179718C2 (en) Process of non-destructive test of thermal and physical characteristics of materials
RU2192000C2 (en) Procedure of nondestructive test of thermal-physical characteristics of materials
RU2018117C1 (en) Method of complex determining of thermophysical properties of materials
RU2328724C1 (en) Method for identification of solid materials thermal properties complex
RU2184954C2 (en) Method of non-destructive test of thermophysical characteristics of solid materials
RU2324165C1 (en) Method of identifying system of thermo-physical properties of hard materials
RU2287807C1 (en) Method for determining thermo-physical properties of multi-layered building structures and products
RU2224244C2 (en) Method of temperature waves meant for determination of thermophysical properties of materials
RU2216011C2 (en) Method of complex determination of thermal and physical characteristics of substance
RU2698947C1 (en) Method for nondestructive inspection of thermophysical characteristics of construction materials and articles
RU2801079C1 (en) Method for determining a complex of thermal, acoustic and mechanical properties of solid materials
RU2179719C2 (en) Process of non-destructive inspection of thermal-physical characteristics of materials
RU2436078C1 (en) Method of determining thermal properties of materials
Oliferuk et al. Analysis of the modified impulse method for determining the thermal diffusivity of materials