SU1004844A1 - Material thermal physical property determination method - Google Patents
Material thermal physical property determination method Download PDFInfo
- Publication number
- SU1004844A1 SU1004844A1 SU813352970A SU3352970A SU1004844A1 SU 1004844 A1 SU1004844 A1 SU 1004844A1 SU 813352970 A SU813352970 A SU 813352970A SU 3352970 A SU3352970 A SU 3352970A SU 1004844 A1 SU1004844 A1 SU 1004844A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- sample
- thermal
- temperature
- control sample
- amplitude
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
ренной. температуры зависит от подводимой энергии, тепловых свойств образца , теплообмена свободной поверхности образца с окружающей средой И т.д.renna. temperature depends on the energy input, the thermal properties of the sample, the heat exchange of the free surface of the sample with the environment, etc.
Кроме того, возникают дополнительные погрешности из-за измерени температуры в плоскости контакта исследуемого образца и контрольного образца . Поведение изотермических линий в зоне контакта двух тел показывает , что при измерении температуffti в плоскости контакта датчик может находитьс либо в зоне единичного теплового п тна, либо в зоне повышенного теплового сопротивлени , что и приводит к значительным случайным погрешност м.In addition, additional errors arise due to temperature measurements in the contact plane of the sample and the control sample. The behavior of isothermal lines in the contact zone of two bodies shows that when measuring temperature in the contact plane, the sensor can be either in the zone of a single thermal spot or in the zone of increased thermal resistance, which leads to significant random errors.
Целью изобретени вл етс повышение точности определени теплофизических свойств материалов. 29-оА.л/5е/-М ,VW -t fe o l/S--fe о 4-AxVa;o/2c o К ,... ...,;( v() . ). nr-s t-uKVouo/iao 1 H- Ay /gtijCarcco lS j .НГеГ где ,a,U - теплопроводность, температуропроводность и толщина исследуемого образца соответственно; ОгОо теплопроводность, тем- 45 пературопроводность контрольных образцов; go/U; - амплитуда и частота синусоидальных колебаНИИ теплового потока; to амплитуда синусоидальных колебаний регистрируемой температуры; т - сдвиг фазы синусоидальных колебаний регистри- 55 руемой температуры относительно синусоидалБных колебаний теплового потока; рассто ние между поверхностью первого контрольного образца, контактирунадей с исследуемым образцом,и точкой регистрации температуры.The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the thermophysical properties of materials. 29-oAl / 5e / -M, VW -t fe o l / S - fe o 4-AxVa; o / 2c o K, ... ...,; (v ().). nr-s t-uKVouo / iao 1 H-Ay / gtijCarcco lS j .ГГГ where, a, U - thermal conductivity, thermal diffusivity and thickness of the sample under investigation, respectively; OHO thermal conductivity, temperature permeability of control samples; go / u; - amplitude and frequency of sinusoidal oscillations of the heat flux; to amplitude of sinusoidal fluctuations of the recorded temperature; m is the phase shift of sinusoidal oscillations of the recorded temperature relative to sinusoidal biases of the heat flow; the distance between the surface of the first control sample, the contact with the test sample, and the temperature recording point.
Цель достигаетс тем, что согласно способу определени теплофизических свойств материалов, заключающемус - в том, что привод т в тепловой контакт исследуемый образец в виде пластины и контрольный образец в виде полубесконечного тела, затем воздействуют на поверхность исследуемого образца, противоположную контрольному образцу, периодическими колебани ми теплового потока и регистрируют изменение температуры контрольного образца, поверхность образца, подвергаемую тепловому воздействию, привод т в тепловой контакт со вторым дополнительным.контрольным образцом в виде полубесконечного тела, выполненного из того же материаша, что и первый контрольный образец, а определение теплофизических свойств -осуществл ют по формулам 5 e -Ч1;- Ь (-f-) - -4iib% |C05-Jf На чертеже показана схема, по сн юща способ определени тепловых свойств материалов. Схема содержит полубесконечные тела 1 и 2 (с точки зрени распространени тепловых колебаний с известными и равными тепловыми свойствами, например плавленый кварц или полиметилметакрилат , плоский источник тепловых колебаний 3,представл ющий собой, например, нагреватель из металлической фольги, исследуемый образец 4 в виде пластины или пленки и датчик 5 температуры. Вывод расчетных выражений дл определени тепловых свойств материалов получают из решени математической задачи. Считают, что начальна температура равна нулю, а плотность теплового потока нагревател pasHa Qo(t)--%C05(.Wc,t). Математическа формулировка эада5 дл трехслойной модели имеет следующий вид в безразмерных координаTax: ).1, ,fo70. .lX№. ,F, (y,Fo).9VtfX,fo) , 3Fo эх iVO, a),Fo),2,i; 6)X«O.W(V,Fo)Wi(x,Fo7: .9waOt,Fo),.aw, . ЭХ ЭХ )XH,Wa(4,fo)Wi{V,o), A .Fo).-&W tyvFo) 9X -эх «eint/Wi(X,Fo)/,,Fo) Решение данной задачи, незави «ее от начальных условий, дл си соидсшьных колебаний ищут в виде oCX,Fo)Uj(x e ;.jr,«,i. Общее решениедифференциальны уравнений дл UjCX) записываетс дующим образом: О, W- С.е , иа( V4uJ7A . tH(x)C4e Константы С, , С и Q|. опр л ютс , исход из граничных услов -- С,-Сд,1-т:т,(с-,,-с.)1 г Cv6 -GjfC V MV(fe)(fe)V--- - узы , 0 S AX-/CUo/2ao «The goal is achieved by the fact that, according to the method for determining the thermophysical properties of materials, which consists in that the test sample is brought into thermal contact in the form of a plate and the control sample in the form of a semi-infinite body, then the surface of the test sample, opposite to the control sample, is affected by periodic oscillations heat flux and record the temperature change of the control sample, the sample surface exposed to heat is brought into thermal contact with the second a control sample in the form of a semi-infinite body, made from the same material as the first control sample, and the determination of its thermophysical properties is carried out using the formulas 5 e -H1; - b (-f-) - -4iib% | C05-Jf The drawing shows a diagram explaining a method for determining the thermal properties of materials. The scheme contains semi-infinite bodies 1 and 2 (from the point of view of the propagation of thermal vibrations with known and equal thermal properties, for example fused quartz or polymethyl methacrylate, a flat source of thermal vibrations 3 representing, for example, a metal foil heater, the sample 4 in the form of a plate or films and a temperature sensor 5. Derivation of the calculated expressions for determining the thermal properties of materials is obtained from solving a mathematical problem. The initial temperature is considered to be zero, and the density . Heat flow heater pasHa Qo (t) -% C05 (.Wc, t) eada5 mathematical formulation for the three-layer model has the following form in dimensionless koordinaTax:) .1,, fo70. .lX№. , F, (y, Fo) .9VtfX, fo), 3Fo eh iVO, a), Fo), 2, i; 6) X “O.W (V, Fo) Wi (x, Fo7: .9waOt, Fo),. Aw,. EH EH) XH, Wa (4, fo) Wi {V, o), A .Fo) .- & W tyvFo) 9X-eh "eint / Wi (X, Fo) / ,, Fo) The solution to this problem, regardless of its initial conditions, for similar oscillations, they are searched for in the form oCX, Fo) Uj (xe; .jr, ", i. A common solution to the differential equations for UjCX) is written in the following way: O, W-Se, anda (V4uJ7A . tH (x) C4e Constants C,, C, and Q |. are determined based on the boundary conditions C, Cd, 1-t: t, (c -, - c.) 1 g Cv6 -GjfC V MV (fe) (fe) V --- - bonds, 0 S AX- / CUo / 2ao
V ux-V - -2}E-arccoeV ux-V - -2} E-arccoe
v( -Ч5„- Н v (-Ч5 „- Н
w/xtic vf Ax-V 4j/2ao 2s:№ht « бхУЩ аух:сов v - feT« -ЛХ УоЙОе agi,.nfaew / xtic vf Ax-V 4j / 2ao 2s: No. ht "bhUSch auh: ow v v-feT" -LH WOYOe agi, .nfae
и(л.|ш:-ъте- ° «(й , г o /uJTA .. -ViSVAT, - лт(1Ш(г v,t,e -С,е ; -Сд Дл контрольного образца, в котоом производитс измерение синусоиальных колебаний, температуры, можно аписать - -11Нш) -/(-й-л) Ч -АГе- 1 Так как приведенна температура 9)CXfo)ReOj(X), то, вз в реальную acTbj можно записать решени е задачи )Ap - H nг-e ,{X,Fo)« 17т Т оН Ро-«н).ч) YUJ /AVclS| a nCCOS Л. . у хо( u«r-tarccoa к/лиА р ) где константы ot. }Ь. и безразмерные параметры выражаютс следующим образом: .( ( .ATV t -A - lsin/ll; |A--bsA -% U -52: , -.Ши; U)TO 1 a OQ f Q- ч Ж Из полученного решени путем несложных преобразований получаем SHa чение дл актлитуды и сдвига фазы : синусоидальных колебаний темпераФуры в размершш координатгос 2.(Sr)««V ь : ®-A U () « Ло °-4€-fe - -4i- IH Способ определени тепловых свойств материалов осуществл етс следующим образом. Задают фиксированные частоту и амплитуду синусоидальных тепловых колебаний в нагревателе. Затем производ т измерение амплитуды и сдвига фазы синусоидальных колебаний температуры в первом контрольном образце . По измеренным амплитуде и, сдвигу фазы синусоидальных колебаНИИ температуры, использу приведенные формулы, определ ют теплопроводность и температуропроводность исследуемого образца. Экспериментальные исследовани тепловых свойств предлагаемым способом провод т на образцах в виде плас тин толщиной от 1 до 15 мм при разных фазовых состо ни х вещества. Пример. Образец (аргеллит) толщиной 2 мм и диаметром 30 мм . помещают между контрольными образцами (полиметилмётакрилат) толщиной 40 мм и диаметром 30 мм, теплопроводность ,- 0,195 и температуропроводност - 11,15 X /с. Тепловой поток амплитудой 157.6 Вт/м и частотой 0.0942 Гц задают от кварцевого генератора тепловых колебаний Измерение температуры провод т термо парой, -рабочий спай которой находитс на рассто нии 1 мм от поверхности , первого контрольного образца, а холодный - на противоположной поверхности данного образца. При этом амп литуда температурных колебаний равна 0.111 к, а сдвиг фазы 2,04 рад. Дл данного образца получают следующие значени тепловых характеристик: теплопроводность 1.16 , температуропроводность 6.06 X 10 м/с и теплоемкость 1863 Дж/кг К. П р и м е р 2. Ъбразец (битумна нефть), зазор 1 мм, тепловой поток амплитудой 157,6 Вт/м и частотой 0.047 Гц, контрольные образцы полиметилметакрилат . Измер ют амплитуду колебаний температура О , и сдвиг фазы - 1.55 рад. Определ ют тепловые свойства; теплопроводность - 0.110 , темпе .and (l. | ш: -ъте- ° «(th, g o / uJTA .. -ViSVAT, - lt (1Ш (г v, t, e-С, е; -Сд For the control sample, in which the measurement is made sine oscillations, temperature, you can write - -11Нш) - / (- й-л) Ч -ГГ- 1 Since the reduced temperature is 9) CXfo) ReOj (X), then, taking a real acTbj, you can write the solution of the problem) Ap - H ng-e, {X, Fo) "17t T OH R-" n) .h) YUJ / AVclS | a nCCOS L. y ho (u "r-tarccoa k / liA p) where the constants ot. } B. and dimensionless parameters are expressed as follows. ((.ATV t -A - lsin / ll; | A - bsA -% U -52:, -.Shi; U) TO 1 a OQ f Q-h W From the solution obtained by simple transformations, we obtain the following for actlitud and phase shift: sinusoidal oscillations of temperatura in size coordinates 2. (Sr) "" Vb: ® -AU () "Lo ° -4 € -fe - -4i-IH Method for determining thermal properties materials is carried out as follows. A fixed frequency and amplitude of sinusoidal thermal oscillations in the heater are set. Then the amplitude and phase shift of sinusoidal oscillations are measured The measured amplitude and phase shift of the sinusoidal oscillations of the temperature using the given formulas determine the thermal conductivity and thermal diffusivity of the sample under investigation. Experimental studies of the thermal properties of the proposed method are carried out on samples in the form of plates with a thickness of 1 to 15 mm at different phase states of a substance. Example. Sample (argellit) 2 mm thick and 30 mm in diameter. placed between control samples (polymethyl methacrylate) 40 mm thick and 30 mm in diameter, thermal conductivity - 0.195 and thermal diffusivity - 11.15 X / s. The heat flux with an amplitude of 157.6 W / m and a frequency of 0.0942 Hz is set from a quartz oscillator of thermal oscillations. The temperature is measured with a thermo couple whose working junction is located 1 mm from the surface of the first control sample and the cold one on the opposite surface of this sample. In this case, the amplitude of the temperature fluctuations is 0.111 K, and the phase shift is 2.04 rad. For this sample, the following values of thermal characteristics are obtained: thermal conductivity 1.16, thermal diffusivity 6.06 X 10 m / s and heat capacity 1863 J / kg K. Example 2: sample (bitumen oil), gap 1 mm, heat flux with amplitude 157, 6 W / m and a frequency of 0.047 Hz, control samples of polymethyl methacrylate. The vibration amplitude is measured at a temperature O, and the phase shift is 1.55 rad. Thermal properties are determined; thermal conductivity - 0.110, temp.
: fc7e: -4- 4-We- - ;при: fc7e: -4-4-We- -; with
о 4 -AxVct)o/2ao Кabout 4 -AxVct) o / 2ao K
( )()
«f x-/ arcco5"F x- / arcco5
V(Vl.(/5-b)-.j(a--|)JV (Vl. (/ 5-b) -. J (a-- |) J
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813352970A SU1004844A1 (en) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | Material thermal physical property determination method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813352970A SU1004844A1 (en) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | Material thermal physical property determination method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1004844A1 true SU1004844A1 (en) | 1983-03-15 |
Family
ID=20982168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU813352970A SU1004844A1 (en) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | Material thermal physical property determination method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1004844A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2687508C1 (en) * | 2018-06-28 | 2019-05-14 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Method for determining thermal properties of materials |
RU2754715C1 (en) * | 2020-12-09 | 2021-09-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» | Method for determining the thermal properties of materials |
-
1981
- 1981-11-04 SU SU813352970A patent/SU1004844A1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2687508C1 (en) * | 2018-06-28 | 2019-05-14 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Method for determining thermal properties of materials |
RU2754715C1 (en) * | 2020-12-09 | 2021-09-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» | Method for determining the thermal properties of materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU1004844A1 (en) | Material thermal physical property determination method | |
Van Zee et al. | A method for the measurement of thermal diffusivity of molten glass | |
CN104180927B (en) | Measurement platform and measurement method for standard temperature of super-high-temperature hearth | |
SU1073663A1 (en) | Material thermal physical characteristic complex determination method | |
FR2422929A1 (en) | Detection method for surface deposits - uses differential heat flow measurement in comparison with reference surface | |
Chaldecott | Josiah Wedgwood (1730–95)—Scientist | |
JPH10274629A (en) | Apparatus for measuring heat conductivity | |
SU972359A1 (en) | Thermal conductivity determination method | |
RU186025U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THERMAL PROPERTIES OF MATERIALS | |
SU911275A1 (en) | Device for determination of material thermal physical characteristics | |
SU1332210A1 (en) | Method of determining the thermal-physical properties of materials | |
Ihara et al. | Application of Ultrasound Thermometry to Condition Monitoring of Heated Materials | |
SU1659815A1 (en) | Method of determining thermal conductivity of a material | |
Abdel-Wahed et al. | A transient method for measuring thermal properties of soils | |
RU54193U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THERMOPHYSICAL CHARACTERISTICS (OPTIONS) | |
RU2224244C2 (en) | Method of temperature waves meant for determination of thermophysical properties of materials | |
SU932292A1 (en) | Method of measuring heat consumption | |
RU2018117C1 (en) | Method of complex determining of thermophysical properties of materials | |
RU2124706C1 (en) | Method and device determining temperature of internal walls of multiwall vessels | |
SU1529091A1 (en) | Method of measuring thermo-physical characteristics of materials | |
SU1430849A1 (en) | Method of continuously measuring the combustion heat of liquid and gaseous fuels | |
SU1318884A1 (en) | Method of determining thermal physical characteristics of wet capillary-porous materials | |
RU2293946C1 (en) | Method for non-contact non-destructive control of thickness, thermo-physical properties and porosity of metallic frame of two-layered ribbon materials | |
SU706759A1 (en) | Thermoelectric device for flaw detection of metals | |
Sobolik et al. | Measurement errors for thermocouples attached to thin plates: Application to heat flux measurement devices |