SU1004843A1 - Способ неразрушающего контрол теплопроводности и температуропроводности материалов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к теплофизическим измерени м может быть использовано при исследовании теплопроводности Д. и те 1пературопроводности а теплонагруженных строительных конструкций и обЬвктов холодной техники.

Известен способ, согласно которому дл  измерени  теплопроводности на плоском участке исследуемого тела pcisмецают зонд в виде пластины с точечным нагревателем на контактной поверхности . О величине теплопроводности суд т по времени наступлени  максимальной температу1Ж1 на рассто НИИ 4 мм от нагревател . Зонд градуируетс  на наборе образцовых материалов.

Недостатком известного способа  вл етс  предположение о равномер- . ности начального температурного пол  в Материале, поэтому он не может примен тьс  дл  исследовани  теплонагруженных конструкций. Кроме того, способ характеризуетс  необходимостью градуировки устройства на наборе образцовых мер теплопроводности.

Известен также способ комплексного определени  теплопроводности Д. и температуропроводности С1 материалов , основанный на закономерност х распространени  тепла от линейного импульсного источника на поверхности исследуемого тела, согласно которему измер ют врем  наступлени  и амплитуду пика температурного возмущени  на поверхности исследуемого тела на фиксированном рассто нии

to от нагревател  с последующим расчетом величин Л и а по известным формулам| 23 .

Однако способ не применим к исследованию материалов с градиентом температуры в направлении, перпен15 дикул рном поверхности. Кроме того, предположение об адиабатизации поверхности тела, положенное в основу вывода расчетных формул, исключает возможность применени  данного

20 метода к исследованию эффективных теплоизол торов.

Claims (3)

1. Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ неразрушающего контрол  теплопроводности и температуро25 проводности при наличии в них градиента (температуры в направлении, перпендикул рном поверхности, заключающийс  в поддержании на круглой ш1О11{адке поверхности исследуе30 мого тела посто нного перегрева относительно начальной температуры поверхности и измерении тепловой энергии, поступающей в тело через пло1цадку 33 . Однако величины теплопроводности и температуропроводности вычисл ют по наблюдаемым в опыте значени м теплового потока и температуры в центре нагревател  на основании заранее составленных таблиц. Теоретическа  модель метода предполагает равномерность температурных полей в исследуемом теле и эталоне и делает невозможным исследование материала с градиентом температуры в направлении, перпендикул рном повер ности. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  теплопроводности и температуропроводности материалов за счет учета теплового потока, поступающего из матери ала. Цель достигаетс  тем, что соглас но .способу контрол  теплопроводност материалов, заключающемус  в поддер жании на круглой площадке поверхности исследуемого тела посто нного перегрева относительно начальной температуры поверхности и измерении тепловой энергии, поступающей в тело через площадку, дополнительно пр вод т измерение тепловой энергии через интервал времени 30-40 мин с темпера урами перегрева, отношение которых составл ет 1,5-2, и по результатам обоих измерений контрол руют необходимые параметры. Сущность способа заключаетс  в следующем, Исследуемый рассматрива етс  как полуограниченный массив с посто нными теплофизическими характеристиками X и а . Начальное температурное поле Т, bZ / где ti градиент температуры в направлении, перпендикул рном поверхности (К/м) , ось Z имеет ноль на поверхности тела и направлена вглубь материала. Начина  с момента времени О, на круговой области радиуса Г на поверхности тела i О скачком поднимаетс  и поддерживаетс  посто нна  температура Tj,;. При этом, если теплообменом с части поверхности материала Z-O,гУГо можно пренебреч по сравнению с энергией, поступающе в материал черей контактное п тно Г Го .то энерги  может быть найд на по известной формуле. Зависимость поправки на температу ный градиент вдоль оси Z от вели чины перегрева Т, позвол ет исключи ее вли ние на результат измерени  теплопроводности А- . Действительно , провод  опыты при двух значени х перегрева Т«, , получим соответ ,ственно два значени  VCOJ Vo)-X-xf-f: ,С01--Л- - JjT, Исключив Ь из системы С1 и (2 получим расчетную формулу метода т PVI /лх / п --(о} t.r-Y-CV,(OWa{0). KI Ki Наклон пр мой(1) определ етс  комплексом ./уа и, следовательно, позвол .ет рассчитать величину темпераЬуропроводности О л о,- 4-Го Л ° 1C v где i)i-dv/dZ. Выбор температур перегрева Т|(; и Т может быть сделан на основании следующих соображений. Предположение о посто нстве коэффициентов переноса Х- и CJ , как показывает опыт, ограничивает величину перегрева в пределах 10-15 К, Из (3 видно, что точность учета поправки на градиент температуры тем вьние, чем больше разность TK - Т|. С другой стороны, так как величина Т,;ограничена, то увеличение разности Т, Т| может быть достигнуто лишь за счет снижени  величины перегрева Т, Однако такое снижение приводит к снижению точности измерени  величин Т| и V,,(0), Опыты показывают, что оптимальным  вл етс  отношение f.,/1 1,5+2, Возможность учета температурного градиента при Т.. О можно получить из соотношени  /Qz-Ur.b-C. . . И) Знак минус в формуле(4)показывает , что энерги  поступает через контактную площадку от тела в термозонд , поддержающий требуемые граничные услови  на поверхности. Сопоставление соотношений (1) и (4) позвол ет получить расчетные формулы дп  искомых характеристик Д: и а , Однако практическое осуществление такого режима нецелесообразно, так как приведение, измерительного зонда в состо ние с Tj;, О, т,е, в состо ние с температурой, равной начальной температуре материала, требует создани  громоздкой системы регулировани  температуры и приводит к существенному возрастанию времени опыта . Формула изобретени  Способ неразрушающего контрол  теплопроводности и температуропроводности материалов. заключающийс  в поддержании на круглой площадке поверхиости исследуемого тела посто н ного перегрева относительно начальной температуры поверхности и измерении тепловой энергии, поступающей в тело через площадку, о т л ичающи .йс  тем, что, с целью повышени  точности измерений за счет учета теплового потока, поступающего из материала, дополнительно провод т измерение тепловой энергии через интервал времени 30-40 мин с температурами перегрева, отношение которых составл ет 1,5-2 и по резул татам обоих измерений контролируют обходимые параметры. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Рыбаков В.И., Матвеев Ю.А. и др. Прибор с точечным нагревателем дл  определени  коэффициентов теплопроводности изотропных материалов. Научные труда НИИМОССТРОЯ. Вып.6, М. , 1969.
2. 2.Фомин С.Л., Петров О.А. и др. Расчет конструкций подземных сооружений . Сборник, Киев, Будивельник, 1976, с. 66-71,
3. 3.Серых Г.М., Гергесов Б.А. Изв.ВЫСШ.учеб.заведений. Пищева  технологи , 1976, 2, с.162-163 (прототип) .