RU2611080C1 - Установка по определению критического значения лучистого теплового потока для различных материалов и веществ - Google Patents
Установка по определению критического значения лучистого теплового потока для различных материалов и веществ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2611080C1 RU2611080C1 RU2016102050A RU2016102050A RU2611080C1 RU 2611080 C1 RU2611080 C1 RU 2611080C1 RU 2016102050 A RU2016102050 A RU 2016102050A RU 2016102050 A RU2016102050 A RU 2016102050A RU 2611080 C1 RU2611080 C1 RU 2611080C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat flux
- radiant heat
- sample
- critical value
- installation
- Prior art date
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
Images
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
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/12—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
- G01J2005/123—Thermoelectric array
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения пожароопасных свойств материалов и веществ. Предлагается установка по определению критического значения лучистого теплового потока. Установка включает плоскую радиационную панель, выполненную в виде рядов из металлических спиралей, намотанных на керамические трубки; рамку для образца и измерительную аппаратуру. При этом установка дополнительно содержит блок управления для регулирования теплового потока от радиационной панели, который регулирует тепловой поток в предложенной установке, с помощью термопары, установленной в керамических трубках. Кроме того, измерительная аппаратура представляет собой термопары, закрепленные на испытуемом образце. Технический результат - повышение точности измерений и уменьшение теплопотерь при проведении испытаний. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Заявляемое техническое решение предназначено для определения пожароопасных свойств материалов и веществ, а именно определения критической плотности лучистого теплового потока. Под критической плотностью лучистого теплового потока понимается - плотность лучистого теплового потока, при котором происходит самовоспламенение или воспламенение материалов и веществ.
В настоящее время известны установки определения комплекса теплофизических свойств твердых материалов, см., например, патент РФ №2284030 от 20.09.2006. Сущность вышеуказанного решения заключается в следующем. Приводят в тепловой контакт плоские поверхности образцов исследуемого и эталонного материалов, полуограниченных в тепловом отношении. В плоскости контакта располагают линейный источник нагрева и датчик температуры на заданном расстоянии от линии нагрева. Осуществляют мгновенное тепловое импульсное воздействие от линейного источника, при этом измеряют датчиком избыточную температуру от момента подачи теплового импульса до момента регистрации заданного отношения избыточной температуры к скорости нагрева, а также интегральное значение избыточной температуры на данном временном интервале. Для определения теплофизических свойств исследуемого материала используют математическую модель.
Наиболее близким источником является патент РФ №2374631 от 27.11.2009, в котором описана установка по определению критического значения лучистого теплового потока. Данная установка включает: ИК-излучатель, представляющий, по сути, радиационную панель, выполненную в виде плоскости рядов из металлических спиралей, намотанных на керамические трубки; место для образца и измерительную аппаратуру.
Технический результат, решаемый предлагаемым техническим решением, - повышение точности измерений и уменьшение теплопотерь при проведении испытаний.
Технический результат достигается тем, что установка по определению критического значения лучистого теплового потока включает: плоскую радиационную панель, выполненную в виде рядов из металлических спиралей, намотанных на керамические трубки; рамку для образца и измерительную аппаратуру. При этом установка дополнительно содержит блок управления для регулирования теплового потока от радиационной панели, который регулирует тепловой поток в предложенной установке, с помощью термопары, установленной в керамических трубках. Кроме того, измерительная аппаратура представляет собой термопары, закрепленные на испытуемом образце.
Для уменьшения теплопотерь образец с торцов термоизолируется. А термопары закреплены на испытуемом образце по диагонали.
Кроме того, измерительная аппаратура дополнительно включает средства для регистрации температуры на поверхности радиационной панели.
Сущность технического решения поясняется Фиг. 1, на которой представлена предлагаемая установка.
Основными элементами разработанной опытной установки являются: радиационная панель - 2, специальная рамка для образца - 1, блок управления для регулирования теплового потока от радиационной панели - 3 (далее - блок управления) и измерительная аппаратура (4 - шкала для определения расстояния от панели до образца); источник питания электроэнергией - 5 (Фиг. 1).
Радиационная панель 2 представляет собой плоскость из рядов из металлических спиралей, намотанных на керамические трубки, генерирующую тепловой поток с помощью электрической энергии.
Регулирование теплового потока в предложенной схеме опытной установки возможно с помощью термопары, установленной в керамическую трубку через блок управления 3, либо изменением расстояния между радиационной панелью и образцом.
Методика проведения эксперимента при статическом испытании.
На образец подается тепловое импульсное воздействие, осуществляемое лучистым тепловым потоком известной плотности, при проведении статических испытаний изменение лучистого теплового потока возможно через блок управления. На испытуемом образце по диагонали закрепляются термопары для замера температуры на поверхности образца. С торцов образец термоизолируется, чтобы уменьшить теплопотери при проведении испытаний. При проведении испытаний измеряется температура на поверхности радиационной панели и на поверхности испытуемого образца.
При проведении эксперимента производится фиксация времени, с момента закрепления образца в рамку до его самовоспламенения или воспламенения, а также обеспечивается измерение температуры на обогреваемой и необогреваемой поверхностях образца и радиационной панели.
Показателем воспламенения служит искра на поверхности образца, а показателем самовоспламенения - вспышка продуктов пиролиза при поднесении источника зажигания (фитилька) на расстоянии 1 см от облучаемой поверхности.
Расчет действительного критического значения лучистого теплового потока для различных материалов и веществ производится по следующей формуле:
где qкр - критическая плотность теплового потока для материалов, Вт/м2; εпр - приведенная степень черноты системы; σ0 - постоянная Стефана-Больцмана, 5,7 Вт/(м2⋅К4); T1 - температура излучающей поверхности, К; Т2 - температура на поверхности облучаемой поверхности материалов, К; ϕ2-1 - коэффициент облученности между излучающей и облучаемой поверхностями.
Приведенная степень черноты системы определяется по формуле
где εи - степень черноты излучающей поверхности; εм - степень черноты материала, определяется по справочникам.
Коэффициент облученности между излучающей и облучаемой поверхностями при квадратной форме излучателя и параллельном расположении образца определяется по формуле
где b - ширина излучающей поверхности, м; h - длина (высота) излучающей поверхности, м; r - расстояние между излучающей поверхностью и облучаемой поверхностью, м.
Степень черноты излучающей поверхности определяется по формуле
q - максимально возможный лучистый тепловой поток от радиационной панели при данном расстоянии Вт/м2 (определялся при калибровке панели в начале методики проведения эксперимента).
Методика проведения эксперимента при динамическом испытании.
На образец подается тепловое импульсное воздействие, осуществляемое лучистым тепловым потоком, изменение плотности лучистого теплового потока во времени известно. На испытуемом образце по диагонали закрепляются термопары для замера температуры на поверхности образца. С торцов образец термоизолируется, чтобы уменьшить теплопотери при проведении испытаний. При проведении испытаний измеряется температура на поверхности радиационной панели и на поверхности испытуемого образца.
При проведении эксперимента производится фиксация времени, с момента закрепления образца в рамку до его самовоспламенения или воспламенения, а также обеспечивается запись измерения температуры на обогреваемой и необогреваемой поверхностях образца и радиационной панели во времени.
Показателем воспламенения служит искра на поверхности образца, а показателем самовоспламенения - вспышка продуктов пиролиза при поднесении источника зажигания (фитилька) на расстоянии 1 см от облучаемой поверхности.
Описанное выше техническое решение позволяет быстро и удобно проводить испытания образцов на предмет самовоспламенения или воспламенения материалов, из которых оно состоит.
Claims (4)
1. Установка по определению критического значения лучистого теплового потока, включающая: плоскую радиационную панель, выполненную в виде рядов из металлических спиралей, намотанных на керамические трубки; рамку для образца и измерительную аппаратуру, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит блок управления для регулирования теплового потока от радиационной панели, который регулирует тепловой поток в предложенной установке, с помощью термопары, установленной в керамических трубках, при этом измерительная аппаратура представляет собой термопары, закрепленные на испытуемом образце.
2. Установка по определению критического значения лучистого теплового потока п. 1 формулы, отличающаяся тем, что образец с торцов термоизолируется.
3. Установка по определению критического значения лучистого теплового потока по п. 1 формулы, отличающаяся тем, что термопары закреплены на испытуемом образце по диагонали.
4. Установка по определению критического значения лучистого теплового потока по п. 1 формулы, отличающаяся тем, что измерительная аппаратура дополнительно включает средства для регистрации температуры на поверхности радиационной панели.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016102050A RU2611080C1 (ru) | 2016-01-22 | 2016-01-22 | Установка по определению критического значения лучистого теплового потока для различных материалов и веществ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016102050A RU2611080C1 (ru) | 2016-01-22 | 2016-01-22 | Установка по определению критического значения лучистого теплового потока для различных материалов и веществ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2611080C1 true RU2611080C1 (ru) | 2017-02-21 |
Family
ID=58458832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016102050A RU2611080C1 (ru) | 2016-01-22 | 2016-01-22 | Установка по определению критического значения лучистого теплового потока для различных материалов и веществ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2611080C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2773268C1 (ru) * | 2021-04-16 | 2022-06-01 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Устройство и способ измерения плотности падающих тепловых потоков при тепловакуумных испытаниях космических аппаратов |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005315762A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 熱物性測定方法及び装置 |
| RU2284030C2 (ru) * | 2004-03-30 | 2006-09-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Способ определения комплекса теплофизических свойств твердых материалов |
| RU2374631C2 (ru) * | 2008-01-21 | 2009-11-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Способ определения комплекса теплофизических свойств твердых материалов |
| RU2378957C2 (ru) * | 2008-02-29 | 2010-01-20 | Владимир Владимирович Филатов | Способ определения теплофизических характеристик дисперсных пищевых продуктов |
| RU2521131C2 (ru) * | 2012-01-11 | 2014-06-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского | Способ и устройство для измерения степени черноты |
-
2016
- 2016-01-22 RU RU2016102050A patent/RU2611080C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2284030C2 (ru) * | 2004-03-30 | 2006-09-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Способ определения комплекса теплофизических свойств твердых материалов |
| JP2005315762A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 熱物性測定方法及び装置 |
| RU2374631C2 (ru) * | 2008-01-21 | 2009-11-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Способ определения комплекса теплофизических свойств твердых материалов |
| RU2378957C2 (ru) * | 2008-02-29 | 2010-01-20 | Владимир Владимирович Филатов | Способ определения теплофизических характеристик дисперсных пищевых продуктов |
| RU2521131C2 (ru) * | 2012-01-11 | 2014-06-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского | Способ и устройство для измерения степени черноты |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2773268C1 (ru) * | 2021-04-16 | 2022-06-01 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Устройство и способ измерения плотности падающих тепловых потоков при тепловакуумных испытаниях космических аппаратов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4195935B2 (ja) | 熱物性測定方法及び装置 | |
| Cannas et al. | Modeling of active infrared thermography for defect detection in concrete structures | |
| US6971792B2 (en) | Device and method for measuring absorbed heat flux in a fire test apparatus | |
| JP5070570B2 (ja) | 熱膨張率測定方法及び測定装置 | |
| Dietenberger | Ignitability analysis using the cone calorimeter and LIFT apparatus | |
| RU2611080C1 (ru) | Установка по определению критического значения лучистого теплового потока для различных материалов и веществ | |
| RU2468360C1 (ru) | Способ измерения интегрального коэффициента излучения поверхности теплозащитных материалов | |
| RU2694115C1 (ru) | Способ определения степени черноты поверхности натурного обтекателя ракет при тепловых испытаниях и установка для его реализации | |
| Yang et al. | Experimental study on downslope fire spread over a pine needle fuel bed | |
| RU2510491C2 (ru) | Способ измерения степени черноты | |
| RU2521131C2 (ru) | Способ и устройство для измерения степени черноты | |
| RU2568983C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в лабораторных условиях | |
| RU2530441C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля комплекса теплофизических характеристик твердых строительных материалов и установка для его осуществления | |
| RU2534429C1 (ru) | Способ измерения теплофизических свойств твердых материалов методом плоского мгновенного источника тепла | |
| Pinzer et al. | Breeding snow: an instrumented sample holder for simultaneous tomographic and thermal studies | |
| RU2688911C1 (ru) | Способ измерения интегрального коэффициента излучения поверхности твердого материала | |
| Arkhipov et al. | Technique of measuring the emissivity coefficient | |
| Krankenhagen et al. | Determination of the spatial energy distribution generated by means of a flash lamp | |
| Zharova et al. | Technique of measuring the emissivity coefficient of solid materials surface | |
| RU2655741C1 (ru) | Термографометрическая рулетка | |
| RU123519U1 (ru) | Устройство для измерения степени черноты | |
| CN104897305B (zh) | 一种高气压下电火花点火能量标定系统及方法 | |
| Padrah et al. | Design and implementation of a laboratory equipment For studying Heat transfer by Conduction | |
| RU2734062C1 (ru) | Способ измерения теплопроводности строительных материалов | |
| Antoš et al. | Experimental Study of a Boundary Layer on a Heated Flat Plate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180123 |