SU1067419A1

SU1067419A1 - Способ определени температуропроводности материалов

Info

Publication number: SU1067419A1
Application number: SU823468024A
Authority: SU
Inventors: Юрий Анатольевич Попов
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геологоразведочный Институт Им.С.Орджоникидзе
Priority date: 1982-07-13
Filing date: 1982-07-13
Publication date: 1984-01-15

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, включающий нагрев образца исследуемого материала подвижным точечным источником энергии, измерение температурного пол поверхности образца подвижным датчиком температуры, который перемещают относительно образца с одинаковой с источником энергии скоростью , отличающийс тем, что, с целью уменьшени погрешности определени температуропроводности , последовательно нагревают эталонный и исследуемый образцы с первоначальной скоростью движени источника энергии, измер при этом их избыточные предельные температу- ры, повторно нагревают образцы тем же точечным источником энергии с измененной скоростью движени источника энергии, измер при этом их избыточные предельные температуры. и по избыточным предельным температурам эталонного и исследуемого образцов , измеренным при нагреве их с первоначальной и измененной скорс5стью , определ ют температуропроводность образца исследуемого материала по формуле Г, 1эт en2эт «о5р «эт2 обр .- температуропроводность где образца исследуемого материала; а температуропроводность эт сл эталонного образца; избыточна предельна 13Т с температура эталонного образца нагрева с первоначальной скоростью движени источника энергии/ избыточна предельна температура эталонного образца при нагреве с из-: СГ5 мененной скоростью движени источника энергии/ избыточна предельна 1о5р 4: температура образца Исследуемого материала при нагреве с первоначальной сс скоростью движени источника энергии,избыточна предельна 2обр температура образца исследуемого материала при нагреве с измененной ско-; ростью движени источника энергии.

Description

Иэобре7.ение относитс к технической физике и может; быть использовано при определении теплофиэических свойств твердых тел.

Известем способ определени теплофизичшских свойств материалов, заключающийс в том, что поверхность тела, теплофиэические особенности которого предстоит исследовать , нагревают в течение определенного интервала времени равномерно распределенHfJM источником, а затем после выключени источника через некоторое врем задержки регистрируют температурное распределение нагретой поверхности и по температурным аномали м суд т о наличии областей, отличающихс от соседних областей измененными теплопроводностью и температуропроводностью Г-- .

О.цнако необхоу имость строгого выдерживани временного интервала нагрева образца и временной задержки ме/вду моментом окончани нагрева и моментом регистрации температурного распределени нагретой поверхности приводит к усложнению способа и сниже1- ию его эффективности,

Наибо.чее близким к изобретению вл етс способ определени температуропроводности мате риалов, включающий нагрев образца исследуемого материала подлВижньи-л точечным источником энергии,, измерение температурного пол поверхности образца подвижньлм д н т ч и к ом т емп е р а т у ры, ко т о рый п е ремеадают о1посительно образца о одина СОВОЙ с источником энергии скоростью (21.

Ос;1ов.мы-.м недостатком даннохо способа вл етс значительна погрешность определени искомой величины.

Цель изобретени - уменьшение поrpoibHocTH определени т емп ера ту ро проводгюсти материалов;,

Цель достигаетс тем, что согласно способу определени температуропрО1зод|;ости материалов , включающему нагрев сбрггзца исследуемого материала подвижным точечныг.ч источником энергии, измереН1е температурного пол поверхности образца подвижным датчиком температуры, который перемещают относительно образца с одинаковой с источником энергии окорость 0 , последовательЕ1о нагревают эталонный и 1сследуем 1й образцы с первона-Чальной скоростью источника энергии, измер при этом их избыточные предельные температуры , повторно нагревают образцы тем jce точечным источником энергии о измененной скоростью движени источника энергии, измер при этом их избыточньхю предель 1ые температуры , 55 по избыточным предвльным темпсратураГЛ эталонного и иссле;дуемого образцов, n3MepetnHjEvi при нагреве их с первоначальной и измененной скоростью, определ ют температуротгроводность образца исследуемохо материала по формуле gn

ЦТ

т

2j)-r т

о5р эт

f.n

т.

2 о5р

где

температуропроводность образца исследуемого мате,риала;

температуропроводнос1ь эталонного образца; избыточна предельна

1 эт температура эталоннслю образца при нагреве его с первоначальной скорость движени источника энергии;

т„

избыточш 1ре/1сльнал темпе Pel т ура э;а л он но го образца при н дгров его с измененной скоростью двилозни источ п-1ка энерги

т изб ьт оч н а Г редел j н а

1о6р температура образца исследуемого материала с первоначальной скогю--::тью движени источника энергии ;

йзбьпочна предельна;-:

оор температура образца ксследуемого г- атериала о изменен ной СКОРОСТЬЮ источника энергий

На чертеже п.зг-;ведена схема расположени источнг ка энергии и датчика температуры относительно эталонного к исследуем)1Х образглов согласно изобретепию.

Схема вкл:очаег исггочник энер

г; и I и датчик темперсгтуро 2 ,, которые томещены над эталоном 3 с известьой гемпературопроводностью и iccJJeдye ьэIми о(5разцами 4, Буквой И обозначено направление перемещени источника зlepгик 1 и датчика темперзГуры 2 от чосигсльно эталона 3 и исследуем ж образцов 4 .

Cyi:;iiocTb предложен11ого способа зак/ ючаетс в с.ггедующем.

Вначале измер ют начальные темперс .туры эта/юна с известной тсмпег-атурспроводностью и исс-педуемьох обрг.зцо темпара1уропроводность которых предстоит определит:-, Иг чальные темгК;раTypL-; можно о;-а.,:д8лить, пере:.;сгда датчик температург-л идоль поверхностей эталона с ИЗВЕСТНОЙ температуропрово ,цностью и и,сследуемых образцов или измерив температуру этого STaJTOHa и исследуемых образцов в любой т-очкз ИХ поверхности,, поскольку в преде пах этого эталона и калсцого из исследуемых образцов темг;ература перед на-iaлом измерений должна быть одинако-за Затем точечный источник тепловой энергии 1 посто нной мощности (например , электрическую лампу с зеркальным отражателем и с п тном нагрева , сфокусированным на поверхности нагреваемых твердых тел, или луч лазера и датчик температуры 2 (например , бесконтактный датчик, регист рирующий температуру нагретой поверх ности по электромагнитному излучению , жестко св занный с источником 1 и поэтому имекиций посто нное рассто ние оставани , начинают перемещать с одинаковой и посто нной перво начальной скоростью вдоль поверхностей эталона 3 с известной температуропроводностью и исследуемых образцов 4 в направлении Н. Толщины эталонного 3 и исследуемых образцов 4 должны быть не меньше рассто ни отстаивани , чтобы можно было рассматривать процесс их нагрева как нагрев точечнЕлл источником полубесконечного тела. В процессе нагрева дл эталонного и дл каждого исследуемого образцов измер ют предельную температуру нагреваемой поверхности вдоль линии движени источ ника. Затем по разности предельной температуры нагрева эталона 3 и измеренной ранее начальной температуры этого эталона 3 определ ют избыточну предельную температуру нагрева повер хности эталона 3. Далее по разности предельной температуры нагрева и измеренной ранее начальной температуры каждого из исследуемых образцов 4 оп редел ют избыточную предельную темпе ратуру нагрева поверхности дл каждо го из исследуемых образцов 4. Известно, что при нагреве поверхности полубесконечного тела точе-чнйм подвижным источником избыточна предельна температура поверхности этог тела в точке, перемещающейс вслед за источником вдоль линии его движени с той же скоростью, определ етс формулой ( -2JJR- - () где t - избыточна предельна тем пература нагреваемой поверхности полубесконечного тела в точке, следук де за подвижным источником с такой же скоростью; с - мощность источника; Л - теплопроводность тела; X - рассто ние от точечного источника до проекции точ ки, в которой определ ют температуру тел а, на линию движени источника; R - рассто ние от точки, в которой определ ют температуру тела, до точечного .. источника; V - скорость движени источника; ot - температуропроводность Далее повторно измер ют начгшьные температуры эталона с известной температуропроводностью и исследуемых образцов. После этого тот же точечт ный источник тепловой энергии 1 и жестко св занный с ним датчик температури 2 начинают перемещать с измененной скоростью вдоль поверхностей эталонного 3 и исследуемых образцов 4 в направлении Н. В процессе нагрева с измененной скоростью движени источника 1 при помощи дат-чика температуры 2 измер ют предельную температуру нагреваемой поверхности вдоль линии движени источника дл этёшонного образца 3 и дл каждого исследуемого образца. .По разности предельной температуры нагрева с измененной скоростью источника и повторно измеренной начальной .температуры определ ют избыточные предельные температуры нагрева поверхности дл эталонного и исследуемого образцов. Из соотношени (1) дл отношени избыточных предельных температур эталона 3, определенных при первоначальной и измененной скорости движени источника, справедлива зависимость где - избыточна предельна температура эталона, определенна при первоначальной скорости Ц движени источника; избыточна предельна температура эталона, определенна при изменен , ной скорости V движени источника; - температуропроводность эталона 3; V., - первоначальна скорость движени источника) V2 - измененна скорость движени источника. Из соотношени (1) дл отношени избыточных предельных температур . каждо -о исследуемого образца, определенных при первоначальной и измененной скорости движени источника, справедлива аналогична зависимость. Поскольку величина ( ) остаетс одинаковой и дл эталона и дл всех исследуемых образцов, температуропроводность «эт дл эталона 3 известен, а избыточные предельные температуры дл эталона 3 и исследуемых образцов 4 определены, то дл каждого исследуемого образца темпе

/ /

л/ ЛУ

Claims

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, включающий нагрев образца исследуемого материала подвижным точечным источником энергии, измерение температурного поля поверхности образца подвижным датчиком температуры, который перемещают относительно образца с одинаковой с источником энергии скоростью, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности определения температуропроводности, последовательно нагревают эталонный и исследуемый образцы с первоначальной скоростью движения источника энергии, измеряя при этом их избыточные предельные температуры, повторно нагревают образцы тем же точечным источником энергии с измененной скоростью движения источника энергии, измеряя при этом их избыточные предельные температуры, и по избыточным предельным температурам эталонного и исследуемого образцов, измеренным при нагреве их с первоначальной и измененной скоростью, определяют температуропроводность образца _;по формуле исследуемого материала en-b’L
2 зт

2 οδρ температуропроводность образца исследуемого материала; <

температуропроводность эталонного образца; избыточная предельная температура эталонного образца нагрева с первоначальной скоростью движения источника энергии;

-избыточная предельная температура эталонного образца при нагреве с измененной скоростью движения источника энергии;

- избыточная предельнаятемпература образца Исследуемого материала при нагреве с первоначальной скоростью движения источника энергии; избыточная предельная температура образца ис следуемого материала при нагреве с измененной скоростью движения источника энергии.

«οδρ^=α ₃τ где ^αο5ρ·“ ^1ο5ρ ^Τ2οδρ ~ о

СО