RU2387981C1 - Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов - Google Patents

Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов Download PDF

Info

Publication number
RU2387981C1
RU2387981C1 RU2009108994/28A RU2009108994A RU2387981C1 RU 2387981 C1 RU2387981 C1 RU 2387981C1 RU 2009108994/28 A RU2009108994/28 A RU 2009108994/28A RU 2009108994 A RU2009108994 A RU 2009108994A RU 2387981 C1 RU2387981 C1 RU 2387981C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
samples
sample
heat source
temperature
heat
Prior art date
Application number
RU2009108994/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Павел Владимирович Балабанов (RU)
Павел Владимирович Балабанов
Елена Николаевна Балабанова (RU)
Елена Николаевна Балабанова
Сергей Васильевич Пономарев (RU)
Сергей Васильевич Пономарев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ")
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ")
Priority to RU2009108994/28A priority Critical patent/RU2387981C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2387981C1 publication Critical patent/RU2387981C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к тепловым испытаниям. В способе в качестве второго образца используют образец, идентичный первому образцу, эти образцы с двух сторон приводят в тепловой контакт с объемным источником теплоты. Внешние поверхности исследуемых образцов приводят в тепловой контакт с эталонными образцами, внешние поверхности эталонных образцов приводят в тепловой контакт с плоскими нагревателями. Измеряют тепловые потоки через первый и второй исследуемые образцы, вычисляют число Фурье и безразмерную среднеинтегральную температуру объемного источника теплоты, по экспериментальным данным вычисляют тангенс угла наклона прямолинейного участка графика зависимости безразмерной среднеинтегральной температуры объемного источника теплоты от числа Фурье. По зарегистрированным в ходе эксперимента данным вычисляют искомую объемную теплоемкость и теплопроводность. Технический результат - сокращение длительности эксперимента и повышение точности определения теплофизических характеристик. 3 ил.

Description

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно, к определению теплопроводности и объемной теплоемкости материалов.
Известен способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов, заключающийся в том, что измеряют толщину исследуемого образца и приводят его в тепловой контакт по плоскости с эталонным образцом, термостатируют исследуемый и эталонный образцы при начальной заданной температуре, затем подводят непрерывно теплоту к плоскости сечения внутри эталонного образца, расположенной на заданном расстоянии и параллельно плоскости контакта, при этом температуры на внешних поверхностях исследуемого и эталонного образцов поддерживают равными заданной начальной температуре термостатирования, регистрируют удельную мощность источника теплоты и измеряют с постоянным шагом во времени температуру эталонного образца в заданном сечении, на каждом шаге определяют величину динамического параметра, представляющего собой отношение температуры в заданном сечении эталонного образца на шаге измерения, номер которого на постоянное целое число меньше номера последнего шага измерения, к температуре в этом же сечении эталонного образца на последнем шаге измерения, сравнивают величину динамического параметра с заданным максимальным значением, испытания заканчивают при превышении максимального значения динамического параметра, задают максимальное значение динамического параметра в диапазоне 0,2…0,8, и определяют искомые теплофизические характеристики по формулам. (Патент РФ №2027172, МПК6 G01N 25/18, 1995).
Недостатком способа является большая длительность экспериментального определения теплофизических характеристик, обусловленная необходимостью предварительного термостатирования образцов, а также возможность определения теплофизических характеристик только тех материалов, которые имеют значения теплофизических свойств, близкие со свойствами эталонного образца.
Наиболее близким техническим решением является способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов, заключающийся в том, что измеряют толщину исследуемого образца, подводят теплоту к образцам, поддерживают температуру на внешних поверхностях образцов равной заданной температуре, регистрируют удельную мощность источника теплоты, измеряют с постоянным шагом во времени температуру в течение всего эксперимента, определяют на каждом шаге величину динамического параметра и сравнивают с максимальным значением, лежащим в заданном диапазоне, определяют искомые теплофизические характеристики по формулам, в качестве второго образца используют образец, идентичный первому образцу, эти образцы с двух сторон приводят в тепловой контакт с объемным источником теплоты, эксперимент проводят в два этапа, причем на первом этапе подводят постоянную мощность к объемному источнику теплоты, на каждом шаге во времени регистрируют среднеинтегральную температуру объемного источника теплоты и вычисляют величину динамического параметра как отношение разности скоростей изменения измеряемой среднеинтегральной температуры на первом и текущем шаге к скорости изменения среднеинтегральной температуры на первом шаге, заканчивают проведение первого этапа эксперимента при превышении заданного максимального значения динамического параметра, а на следующем шаге во времени начинают проведение второго этапа эксперимента, а именно прекращают подвод мощности к объемному источнику теплоты, на каждом шаге второго этапа вычисляют безразмерную температуру и число Фурье, проведение второго этапа эксперимента прекращают на том шаге, на котором значение безразмерной температуры становится меньше заданного значения, причем, по зарегистрированным на первом этапе эксперимента данным, вычисляют искомую теплопроводность, а по зарегистрированным на втором этапе эксперимента данным определяют искомую температуропроводность. (Патент РФ №2243543, МПК7 G01N 25/18. Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов / Мищенко С.В., Пономарев С.В., Трофимов А.В., Балабанов П.В., Пономарева Е.С. Опубл. 27.12.2004. Бюл. №36). Принято за прототип.
Недостатками известного способа являются большая длительность измерений, обусловленная необходимостью проведения двух этапов эксперимента, а также возможность измерения теплофизических свойств с заданной точностью только в тех диапазонах по теплопроводности и температуропроводности для которых определены предельные значения динамических параметров.
Такие признаки прототипа, как измерение толщины исследуемого образца, использование второго образца, идентичного первому образцу, приведение образцов с двух сторон в тепловой контакт с объемным источником теплоты, подведение теплоты к образцам, регистрация удельной мощности источника теплоты, измерение с постоянным шагом во времени температуры в течение всего эксперимента, определение искомых теплофизических характеристик по формулам, совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Технической задачей является сокращение длительности эксперимента и повышение точности определения теплофизических характеристик.
Данная техническая задача решается тем, что в способе комплексного определения теплофизических характеристик материалов, заключающемся в том, что измеряют толщину исследуемого образца, в качестве второго образца используют образец, идентичный первому образцу, эти образцы с двух сторон приводят в тепловой контакт с объемным источником теплоты, подводят теплоту к образцам, регистрируют удельную мощность источника теплоты, измеряют с постоянным шагом во времени температуру в течение всего эксперимента, определяют искомые теплофизические характеристики по формулам, дополнительно внешние поверхности исследуемых образцов приводят в тепловой контакт с эталонными образцами, внешние поверхности эталонных образцов приводят в тепловой контакт с плоскими нагревателями, подводят постоянную мощность к нагревателям и регистрируют перепад температур на поверхностях эталонных образцов в плоскости контакта эталонного образца с плоским нагревателем и в плоскости контакта эталонного образца с исследуемым образцом, вычисляют тепловые потоки через первый
Figure 00000001
и второй
Figure 00000002
исследуемые образцы, вычисляют число Фурье
Figure 00000003
и безразмерную среднеинтегральную температуру объемного источника теплоты
Figure 00000004
по экспериментальным данным вычисляют константу А как тангенс угла наклона прямолинейного участка графика функции
Figure 00000005
искомую объемную теплоемкость ср вычисляют по формуле
Figure 00000006
где λ2, λэ - соответственно теплопроводность материала объемного
источника теплоты и эталонного образца, Вт/(мК),
с2ρ2 - объемная теплоемкость материала объемного источника теплоты, Дж/(м3К),
а2 - температуропроводность материала объемного источника теплоты, м2/с,
W2 - удельная мощность объемного источника теплоты, Вт/м3,
q1, q2 - соответственно удельные тепловые потоки через первый и второй исследуемые образцы, Вт/м2,
l1, l2, l3 - координаты, определяемые через толщины первого исследуемого образца, объемного источника теплоты, второго исследуемого образца, м,
Т0 - начальная температура исследуемых образцов, К,
Figure 00000007
- среднеинтегральная температура объемного источника теплоты, К,
Figure 00000008
- соответственно среднеинтегральные температуры, измеренные на поверхностях первого и второго эталонных образцов в плоскости контакта соответствующего эталонного образца с соответствующим плоским нагревателем, К,
Figure 00000009
- соответственно среднеинтегральные температуры, измеренные на поверхностях первого и второго эталонных образцов в плоскости контакта соответствующего эталонного образца с соответствующим исследуемым образцом, К,
hэ1,hэ2 - соответственно толщина первого и второго эталонного образца, м,
τ - время, отсчитываемое с момента начала эксперимента, с, а искомую теплопроводность X определяют по формуле
Figure 00000010
где K1, K2, K3, K4, K5 χ - множители, определяемые по формулам
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
K3=Π2Π6,
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
В прототипе для измерения теплофизических свойств проводится два этапа эксперимента, причем на первом этапе эксперимента контролируют динамический параметр с целью не дожидаться фактического наступления стационарного теплового режима. Это позволяет сократить первую стадию эксперимента, но и повышает погрешность измерения теплопроводности, так как вместо стационарной среднеинтегральной температуры в расчетах используют величину, отличающуюся от фактической стационарной среднеинтегральной температуры. В отличие от прототипа предложенный способ определения теплофизических характеристик осуществляется на стадии регулярного теплового режима второго рода в один этап, что обусловливает не только сокращение длительности эксперимента, но и повышение точности измерения за счет уменьшения погрешности измерения среднеинтегральной температуры.
Искомые теплофизические характеристики определяются по точным формулам без использования в расчетах численных методов, что также повышает точность их определения.
В конструкции измерительного устройства не используются жидкостные термостаты, что удешевляет его изготовление и эксплуатацию.
На фиг.1 приведена физическая модель измерительной ячейки, реализующей предлагаемый способ. На фиг.2 изображена схема конструкции измерительной ячейки. На фиг.3 изображены графики изменения среднеинтегральной температуры объемного источника теплоты по показаниям термометра ТС3 и среднеинтегральной температуры на поверхности исследуемого образца по показаниям термометра ТС 1.
Физическая модель измерительной ячейки (фиг.1) представляет собой плоскую трехслойную систему. Слои 1 и 3 системы образованы идентичными по свойствам и размерам исследуемыми образцами, между которыми расположен слой 2, состоящий из нагревателя и термометра сопротивления, выполненных из манганиновой и медной проволок, навитых по спирали Архимеда. Такая конструкция слоя 2 позволяет сделать допущение о том, что мощность, выделяемая на нагревателе, будет равномерно распределена по всему объему слоя, а термометр сопротивления, выполненный из медной проволоки, позволяет измерять среднеинтегральную температуру второго слоя. На внешних поверхностях исследуемых образцов заданы тепловые потоки q1 и q2.
Математическая модель, описывающая температурное поле в измерительном устройстве, была сформулирована при следующих допущениях: 1) теплоперенос излучением в исследуемых образцах отсутствует; 2) температурное поле внутри системы считается одномерным; 3) термические сопротивления на границах контакта слоев отсутствуют; 4) на внешних границах исследуемых образцов заданы постоянные тепловые потоки; 5) в ходе эксперимента температура слоев системы изменяется незначительно, поэтому теплофизические свойства слоев постоянны. С учетом допущений, математическая модель получена в виде системы дифференциальных уравнений теплопроводности
Figure 00000018
с начальными условиями
Figure 00000019
и граничными условиями
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
где
Figure 00000024
- безразмерная температуропроводность i-го слоя, определяемая из выражения
Figure 00000025
λi - теплопроводность;
Figure 00000026
- безразмерная объемная мощность внутренних источников теплоты, определяемая из выражения
Figure 00000027
причем объемная мощность внутренних источников теплоты первого и третьего слоев равны W1=W3=0, а объемная мощность внутренних источников теплоты второго слоя определяется как отношение мощности Р нагревателя и объема V2 второго слоя, т.е W2=P/V2;
Figure 00000028
- безразмерная температура, определяемая из выражения
Figure 00000029
где Тi(x,τ) - температурное поле i-го слоя; Т0 - начальная температура;
Figure 00000030
- безразмерная пространственная координата;
Figure 00000031
- число Фурье, x,τ - пространственная координата и время.
Из теории теплопроводности известно, что поле температур
Figure 00000032
будет автомодельным относительно координаты Fo. Решение задачи (1)-(6) имеет следующий вид
Figure 00000033
где А - постоянный коэффициент; F^x) - функция, определяемая по следующими выражениями
где А - постоянный коэффициент;
Figure 00000034
- функция, определяемая по следующими выражениями
Figure 00000035
Константы А, C1, С21, С22, С3 определяются из четырех уравнений, составляющих граничные условия (3)-(6), а также из уравнения теплового баланса записанного для многослойной системы в виде
Figure 00000036
где
Figure 00000037
- безразмерные средиеинтегральные температуры 1-3 слоев системы, определяемые по формулам
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000040
С учетом приведенных выше уравнений и граничных условий (3)-(6) получены следующие выражения для расчета констант А, С1, С21, С22, С3
Figure 00000041
C1=Π8+C22,
Figure 00000042
Figure 00000043
C3=Π9+C22,
где
Π1=c1ρ1l1q1,
Π2=c2ρ2(l2-l1)q1,
Π3=c3ρ3(l3-l2)q1,
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000046
Figure 00000047
Figure 00000048
Учитывая, что теплофизические свойства первого и третьего слоев системы равны, обозначим с1ρ1=с3ρ3=сρ и из (7) получим выражение для расчета объемной теплоемкости исследуемых образцов
Figure 00000049
Расчетная формула для вычисления теплопроводности получена следующим образом. С учетом равенства теплопроводностей первого и третьего слоев обозначим λ1=λ3=λ. Из выражения для безразмерной среднеинтегральной температуры второго слоя
Figure 00000050
выразим λ с учетом известных выражений для констант С21, С22 и безразмерной температуры
Figure 00000051
. Получим следующую расчетную формулу
Figure 00000052
где
Figure 00000053
Figure 00000054
Figure 00000055
Figure 00000056
K3=Π2Π6,
Figure 00000057
Figure 00000058
Измерительная ячейка (фиг.2) для реализации предлагаемого способа состоит из трех частей: верхней, нижней и центральной части.
Нижняя и верхняя части измерительной ячейки полностью идентичны, поэтому приведем описание конструктивных особенностей только нижней части. На верхнюю поверхность пластины 7 из полиметилметакрилата в форме круга по спирали Архимеда приклеивается медная проволока, выполняющая функцию термометра сопротивления ТС1. Такая конструкция термометра сопротивления позволит в эксперименте измерить среднеинтегральную температуру
Figure 00000059
на верхней поверхности пластины 7 в плоскости ее контакта с исследуемым образцом. На нижнюю поверхность пластины 7 по спирали Архимеда наклеивают медную (термометр сопротивления ТС2) и манганиновую (нагреватель Н2) проволоки. Термометром сопротивления ТС2 в эксперименте измеряют среднеинтегральную температуру
Figure 00000060
на нижней поверхности пластины 7. Применение в конструкции измерительной ячейки пластины из полиметилметакрилата дает возможность вычислить величину удельного теплового потока q1, воздействующего на поверхность исследуемого образца, по формуле
Figure 00000061
где λэ - теплопроводность полиметилметакрилата (эталонного образца), hэl - толщина пластины 7.
Поверхность термометра ТС 1, непосредственно контактирующая с исследуемым образцом, защищена от загрязнения тонкой металлической оболочкой. На нижнюю поверхность термометра сопротивления ТС2 и нагревателя Н2 приклеивается пластина 8, идентичная пластине 7. На нижнюю поверхность 8 наносится слой теплоизоляции 9. В деталях 7, 8, 9 предусмотрено наличие канала 10, предназначенного для вывода концов термометров сопротивления ТС 1, ТС2 и нагревателя Н2 наружу и подключения их к контактам разъема 11. Нижняя часть измерительной ячейки установлена на подставку 12.
Центральная часть измерительной ячейки выполнена из двух тонких латунных пластин 4, между которыми располагаются, навитые по спирали Архимеда, медная (термометр сопротивления ТС3) и манганиновая (нагреватель Н3) проволоки. Пластины 4 размещены между кольцами 5 из теплоизоляционного материала и закреплены между собой болтами 6. Концы медной и манганиновой проволок подключаются к контактам разъема 13.
Нагревателем Н5, расположенным в верхней части измерительной ячейки, задают удельный тепловой поток q2 через второй (верхний) исследуемый образец. Величину удельного теплового потока вычисляют по формуле
Figure 00000062
где λэ - теплопроводность полиметилметакрилата, hэ2 - толщина пластины 7, расположенной в верхней части измерительной ячейки,
Figure 00000063
- среднеинтегральная температура по показаниям термометра ТС4,
Figure 00000064
- среднеинтегральная температура по показаниям термометра ТС5.
Измерительную ячейку помещают в вакуум-камеру 14.
Способ комплексного определения теплофизических характеристик реализуется следующим образом. На верхнюю поверхность термометра ТС1 (фиг.2) нижней части измерительной ячейки помещают первый исследуемый образец. Сверху помещают центральную часть измерительной ячейки. На верхнюю пластину 4 центральной части устанавливают второй исследуемый образец, идентичный первому образцу. Сверху на второй образец устанавливают верхнюю часть измерительной ячейки. Измерительную ячейку помещают в вакуум-камеру 14, герметично закрывают и откачивают из нее воздух до достижения небольшого вакуума. Дождавшись постоянства во времени показаний термометров сопротивления ТС1, ТС2, ТС3, ТС4, ТС5 подводят постоянное напряжение U1 к нагревателям Н2 и Н5 измерительной ячейки и постоянное напряжение U2 к нагревателю Н3. В результате в слое 2 (фиг.1) начинают действовать внутренние источники теплоты с объемной плотностью
Figure 00000065
где R - сопротивление нагревателя Н3, V=S(l2-l1) - объем второго слоя, S - площадь второго слоя, l2-l1 - толщина второго слоя.
Одновременно на поверхность исследуемых образцов будут воздействовать тепловые потоки q1 и q2 (фиг.1). Термометрами сопротивления ТС4 и ТС5 (фиг.2) контролируют перепад температур
Figure 00000066
на поверхностях верхнего эталонного образца 7. Аналогично, термометрами сопротивления ТС2 и ТС 1 (фиг.2) контролируют перепад температур
Figure 00000067
на поверхностях нижнего эталонного образца 7. По измеренным перепадам температур вычисляют удельные тепловые потоки
Figure 00000068
где hэi - толщина эталонного образца 7.
На каждом шаге во времени τ термометром сопротивления ТС3 измеряют среднеинтегральную температуру
Figure 00000069
второго слоя. Вычисляют безразмерную среднеинтегральную температуру второго слоя
Figure 00000070
и число Фурье
Figure 00000071
Определяют время наступления регулярного теплового режима второго рода. После наступления регулярного теплового режима термометром ТС3 регистрируют два показания
Figure 00000072
где τ**>τ*, вычисляют безразмерную среднеинтегральную температуру по зарегистрированным данным
Figure 00000073
и
Figure 00000074
и вычисляют А по формуле
Figure 00000075
Искомую объемную теплоемкость вычисляют по формуле (8), а теплопроводность - по формуле (9).
Рассмотрим конкретный пример реализации предложенного способа.
Для измерения теплофизических характеристик изготовлены по два образца из органического стекла толщиной 8 мм. Теплофизические свойства исследуемых образцов: λ-=0,195 Вт/(мК), сρ=1839622 Дж/(м3К). Толщина слоя 2 (фиг.1) измерительной ячейки составила 4 мм, причем пластина 4 выполнена из латуни, толщиной 1,5 мм, нагреватель Н3 и термометр ТС3 выполнены из манганиновой и медной проволок, толщиной 0,15 и 0,3 мм соответственно. Начальная температура исследуемых образцов была 20°С. В течение эксперимента напряжение к нагревателю НЗ не подводилось, а к нагревателям Н2 и Н5 подводилось напряжение 20 В. В этом случае перепад температур на эталонных образцах 7 из полиметилметакрилата при их толщине 1 мм составил порядка 1,4°С, а удельная мощность тепловых потоков q1 и q2 составила порядка 270 Вт/м2. Из показаний термометров ТС1 (верхняя кривая на фиг.3) и ТС3 (нижняя кривая на фиг.3) видно, что регулярный режим второго рода наступает при τ>400 с (кривые имеют линейный участок). Регистрируют два показания термометра
Figure 00000076
Figure 00000077
вычисляют безразмерную среднеинтегральную температуру по зарегистрированным данным
Figure 00000078
Figure 00000079
и вычисляют А по формуле
Figure 00000080
Подставив полученное значение для А в формулу (8) вычисляют объемную теплоемкость исследуемых образцов
Figure 00000081
В расчетах использовались следующие данные: с2=378 Дж/(кг °С), р2=8600 кг/м3, W2=0, q1=q2=270 Вт/м2, l1=0,008 мм, l2=0,012 мм, l3=0,02 мм.
Для вычисления искомой теплопроводности вначале вычисляют значения множителей, входящих в состав формулы (9)
Figure 00000082
Figure 00000083
Figure 00000084
K3=Π2Π6=-1,38·106,
Figure 00000085
Figure 00000086
Значение теплопроводности, вычисленное по формуле (9), составило λ=0,190 Вт/(мК).
Как видно из фиг.3, длительность эксперимента по измерению теплофизических свойств образцов из полиметилметакрилата толщиной 8 мм составила не более 600 с, тогда как при использовании метода и устройства, взятого за прототип, для измерения идентичных образцов длительность эксперимента составила 27 мин (1-й этап эксперимента) и 24 мин (второй этап эксперимента). Таким образом, применение разработанного метода и устройства позволило сократить длительность эксперимента примерно в 6 раз.
В предложенном методе не требуется контролировать значения динамического параметра, что позволяет более точно определять среднеинтегральную температуру объемного источника теплоты, а как следствие повысить точность определения теплофизических характеристик.
При обработке экспериментальных данных используются простые расчетные формулы, исключающие необходимость применения численных методов, что также приводит к повышению точности определения теплофизических свойств по сравнению с прототипом.

Claims (1)

  1. Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов, заключающийся в том, что измеряют толщину исследуемого образца, в качестве второго образца используют образец, идентичный первому образцу, эти образцы с двух сторон приводят в тепловой контакт с объемным источником теплоты, подводят теплоту к образцам, регистрируют удельную мощность источника теплоты, измеряют с постоянным шагом во времени температуру в течение всего эксперимента, определяют искомые теплофизические характеристики по формулам, отличающийся тем, что внешние поверхности исследуемых образцов приводят в тепловой контакт с эталонными образцами, внешние поверхности эталонных образцов приводят в тепловой контакт с плоскими нагревателями, подводят постоянную мощность к нагревателям и регистрируют перепад температур на поверхностях эталонных образцов в плоскости контакта эталонного образца с плоским нагревателем и в плоскости контакта эталонного образца с исследуемым образцом, вычисляют тепловые потоки через первый
    Figure 00000087
    и второй
    Figure 00000088

    исследуемые образцы, вычисляют число Фурье
    Figure 00000089

    и безразмерную среднеинтегральную температуру объемного источника теплоты
    Figure 00000090
    , по экспериментальным данным вычисляют константу А как тангенс угла наклона прямолинейного участка графика функции
    Figure 00000091
    искомую объемную теплоемкость сρ вычисляют по формуле
    Figure 00000092

    где λ2, λэ - соответственно теплопроводность материала объемного источника теплоты и эталонного образца, Вт/(мК);
    с2ρ2 - объемная теплоемкость материала объемного источника теплоты, Дж/(м3К);
    а2 - температуропроводность материала объемного источника теплоты, м2/c;
    W2 - удельная мощность объемного источника теплоты, Вт/м3;
    q1, q2 - соответственно удельные тепловые потоки через первый и второй исследуемые образцы, Вт/м2;
    l1, l2, l3 - координаты, определяемые через толщины первого исследуемого образца, объемного источника теплоты, второго исследуемого образца, м;
    Т0 - начальная температура исследуемых образцов, К;
    Figure 00000093
    - среднеинтегральная температура объемного источника теплоты, К;
    Figure 00000094
    Figure 00000095
    - соответственно среднеинтегральные температуры, измеренные на поверхностях первого и второго эталонных образцов в плоскости контакта соответствующего эталонного образца с соответствующим плоским нагревателем, К;
    Figure 00000096
    Figure 00000097
    - соответственно среднеинтегральные температуры, измеренные на поверхностях первого и второго эталонных образцов в плоскости контакта соответствующего эталонного образца с соответствующим исследуемым образцом, К;
    hэ1, hэ2 - соответственно толщина первого и второго эталонных образцов, м;
    τ - время, отсчитываемое с момента начала эксперимента, с;
    а искомую теплопроводность λ определяют по формуле
    Figure 00000098

    где K1, K2, K3, K4, K5, χ - множители, определяемые по формулам
    Figure 00000099

    Figure 00000100

    Figure 00000101

    K3=Π2Π6;
    Figure 00000102

    Figure 00000103

    Figure 00000104

    Figure 00000105
RU2009108994/28A 2009-03-11 2009-03-11 Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов RU2387981C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009108994/28A RU2387981C1 (ru) 2009-03-11 2009-03-11 Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009108994/28A RU2387981C1 (ru) 2009-03-11 2009-03-11 Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2387981C1 true RU2387981C1 (ru) 2010-04-27

Family

ID=42672746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009108994/28A RU2387981C1 (ru) 2009-03-11 2009-03-11 Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2387981C1 (ru)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494383C1 (ru) * 2012-04-06 2013-09-27 Виктор Николаевич Сафонов Способ импульсного теплового экспресс-контроля технологических жидкостей
RU2523090C1 (ru) * 2013-03-18 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО "ТГТУ" Способ определения удельной теплоемкости материалов
RU2558273C2 (ru) * 2013-12-17 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) Способ определения теплопроводности твердых тел
RU2569176C1 (ru) * 2014-06-03 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) Способ определения тепловой проводимости контактов твердых тел
RU2575473C1 (ru) * 2014-10-28 2016-02-20 Михаил Александрович Кузнецов Способ измерения влияния давления до 100 мпа на теплопроводность флюидонасыщенных пористых тел
RU2608334C1 (ru) * 2015-11-02 2017-01-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" Способ определения теплопроводности материалов
RU2613591C1 (ru) * 2015-12-01 2017-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Способ определения удельной теплоемкости сыпучих материалов
RU169620U1 (ru) * 2016-09-30 2017-03-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Устройство для определения комплекса теплофизических характеристик материалов
RU170886U1 (ru) * 2016-09-01 2017-05-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Устройство для неразрушающего контроля температуропроводности термокомпенсаторов силовых полупроводниковых приборов
CN108828004A (zh) * 2018-06-15 2018-11-16 上海卫星工程研究所 复杂传热路径产品的综合导热系数测量方法
RU2755090C1 (ru) * 2020-11-23 2021-09-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" Абсолютный способ дифференциально-сканирующей тепловой кондуктометрии

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494383C1 (ru) * 2012-04-06 2013-09-27 Виктор Николаевич Сафонов Способ импульсного теплового экспресс-контроля технологических жидкостей
RU2523090C1 (ru) * 2013-03-18 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО "ТГТУ" Способ определения удельной теплоемкости материалов
RU2558273C2 (ru) * 2013-12-17 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) Способ определения теплопроводности твердых тел
RU2569176C1 (ru) * 2014-06-03 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) Способ определения тепловой проводимости контактов твердых тел
RU2575473C1 (ru) * 2014-10-28 2016-02-20 Михаил Александрович Кузнецов Способ измерения влияния давления до 100 мпа на теплопроводность флюидонасыщенных пористых тел
RU2608334C1 (ru) * 2015-11-02 2017-01-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" Способ определения теплопроводности материалов
RU2613591C1 (ru) * 2015-12-01 2017-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Способ определения удельной теплоемкости сыпучих материалов
RU170886U1 (ru) * 2016-09-01 2017-05-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Устройство для неразрушающего контроля температуропроводности термокомпенсаторов силовых полупроводниковых приборов
RU169620U1 (ru) * 2016-09-30 2017-03-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Устройство для определения комплекса теплофизических характеристик материалов
CN108828004A (zh) * 2018-06-15 2018-11-16 上海卫星工程研究所 复杂传热路径产品的综合导热系数测量方法
RU2755090C1 (ru) * 2020-11-23 2021-09-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" Абсолютный способ дифференциально-сканирующей тепловой кондуктометрии
RU2807433C1 (ru) * 2023-04-14 2023-11-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) Способ измерения теплофизических свойств материалов и установка для его осуществления с использованием термовизоров
RU2807398C1 (ru) * 2023-04-14 2023-11-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) Способ измерения теплофизических свойств материалов и установка для его осуществления с использованием пирометров
RU2811326C1 (ru) * 2023-10-15 2024-01-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) Способ измерения теплофизических свойств материалов и установка для его осуществления с использованием датчиков теплового потока

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2387981C1 (ru) Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов
Bohac et al. Parameter estimations for measurements of thermal transport properties with the hot disk thermal constants analyzer
Zhang et al. A high-precision instrumentation of measuring thermal contact resistance using reversible heat flux
Assael et al. New measurements of the thermal conductivity of PMMA, BK7, and Pyrex 7740 up to 450K
Zhang et al. A numerical study on the influence of insulating layer of the hot disk sensor on the thermal conductivity measuring accuracy
CN101464422B (zh) 一种固体材料的导热系数测量仪
CN110220940B (zh) 一种不规则样品导热性能测试方法
Gustavsson et al. Specific heat measurements with the hot disk thermal constants analyser
CN104122469B (zh) 一种提高测量热电材料Seebeck系数精度的方法
RU2716472C1 (ru) Способ измерения удельной теплоемкости материалов
RU2568983C1 (ru) Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в лабораторных условиях
RU2523090C1 (ru) Способ определения удельной теплоемкости материалов
RU2654823C1 (ru) Способ измерения теплопроводности твердых материалов
RU2510491C2 (ru) Способ измерения степени черноты
RU2625599C9 (ru) Способ определения теплопроводности твердых тел
RU148273U1 (ru) Устройство для контроля теплопроводности пластин из алюмонитридной керамики
RU2613591C1 (ru) Способ определения удельной теплоемкости сыпучих материалов
Longo A steady-state apparatus to measure the thermal conductivity of solids
RU2478939C1 (ru) Способ измерения коэффициента температуропроводности теплоизоляционных материалов методом регулярного режима третьего рода
RU2613194C1 (ru) Способ измерения теплофизических свойств анизотропных материалов методом линейного импульсного источника теплоты
Seryakov A new method for temperature measurement using thermistors
RU2243543C1 (ru) Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов
RU2762534C1 (ru) Способ определения коэффициента теплопередачи материалов и устройство для его осуществления
RU2329492C2 (ru) Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления
RU2598699C1 (ru) Способ определения температурной зависимости степени черноты (варианты)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110312