SU1117512A1 - Способ определени теплофизических характеристик твердых материалов - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ,, заключающийс  в том, что полубесконечные в тепловом отношении исследуемое и эталонное тела привод т в тепловой контакт по ограничивающей плоскости, от импульсного источника подвод т тепло и измер ют температуру тел, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  времени определени  теплофизических характеристик путем исключени  предварительного эксперимента на эталоне и повышени  точности измерени , источник тепла помещают в эталонное тело, температуру измер ют в заранее заданные после теплового воздействи  два момента времени в одном из сечений эталонного тела, a искомые теплофизические характеристики определ ют по формулам -к X. С : TV (R/Va7+47) л|а7  /Дз+лГ э 1-к сг л1а7 где л н( Ь J - с г« 1 Hl-.- a -ftT a соответственно коэффициенты тепло- и температуропроводности эталонного и исследуемого тел, Вт/(м.к.), м2/с, объемна  тепв лоемкость исследуемого материала , Дж/к/м, R рассто ние от плоскости конг такта тел до мгновенного источника тепла , м, Ч соответственно сл ю координаты и врем , 1, И 2заданные моменты времени T,(R,T,) и . T,(R,T2), Тц (,) и T()- соответственно температуры в сечени х эталонного и исследуемого матери ЛОВ в моменты f о времени 1 К

Description

Изобретение относитс  к способам исследовани  теплофизических свойств материалов . Известен способ определени  коэффициента теплопроводности матерналов , основанный на регистрации температурной кривой и отыскании температурного максимума, возникаюп1его в результате разности температур меж ду радиальными спа ми помещенной на поверхность исследуемого образца кольцевой дифференциальной термопары после подачи на плоский круглый нагреватель кратковременного импульса посто нной мощности lj . Недостатками способа  вл ютс  больша  погрешность определени  коэффициента теплопроводности исследуе мых материалов, обусловленна  субъек тивным характером определени  максимума температурной кривой в заданной точке, так как этот максимум до вольно пологий, а также необходимост проведени  градуировочных измерений на материалах с известными теплофизическими свойствами .с целью постро ни  расчетного графика дл  определе ни  искомого коэффициента. Кроме то го, к недостаткам данного способа о носитс  возможность определени  тол ко одного коэффициента теплопровод-ности и необходимость расположени  датчиков температуры и нагревател  на поверхности исследуемого тела, Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  спосо определени  теплофизических характе ристик материалов, заключающийс  в том, что полубесконечные в тепловом отношении исследуемое и эталонное тела привод т в тепловой контакт по ограничивающей плоскости, от импуль ного источника подвод т тепло н и5 , мер ют температуру тел в месте контакта и в одном из сечений нсследуе мого тела 2j . Недостатком известного способа  вл етс  длительное врем  проведени  тегшофизических экспериментов, обусловленное необходимостью перво-начального .проведени  эксперимента на эталонном теле с последующим термостатированием системы цп  проведени  второго этапа измерений, а также мала  точность определени  искомых теплофизических характеристик , вызванна  необходимостью размеше1-ш  нагревател  и термопреобразоватепеи на поверхности исследуемо го тела,.что  вл етс  причиной ho влени  погрешностей от контактных термосопротивленнй между нагревателем и исследуемым телом, термопреобразователем и исследуемым телом. Сделать теоретическую оценку с целью введени  поправки в данном случае достаточно сложно вследствие наличи  большого числа факторов, вли ю1ЦИХ на величину термического сопротивлени , к числу которых относитс  степень прижати  нагревател  и датчиков температуры к исследуемому телу, шероховатость поверхности тела , его теплофизи- геские свойства, твердость и пр. Целью изобретени   вл етс  сокращение времени определени  теплофизических характеристик путем исключени  предварительного эксперимента на эталоне и повышение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  тегшофизических характеристик твердых материалов, заключающемлс  в том, что полубесконечные в тепловом отношении исследуемое и эталонное , тела, привод т в тепловой контакт по ограничивающей плоскости, от импульсного источника подвод т тепло и измер ют температ пру тел, источник тепла помещают в эталонное тело, температуру измер ют в заранее заданные два момента времени после теплового воздействи  в одном из сечений зт 1локного тела, а иско1Ф1е теплсфизические характеристики определ ют по формулам ,+-)л , Jli. R/G., -i-t-K -э .4F 1-i/ VY la 1 bi 2 ::i:-: en Тн1-к,,г21л1г7 , ,Q соответственно коэффициенты тепло- и температуропроводности эталонного и исследуемого тел Вт/(М К)-; .

физических характеристик исследуемого материала.

Врем  проведени  теплофизического эксперимента в известном способе можно определить как

- Т

где Т - врем  проведени  эксперимен та на эталонном материале, включа  и врем  на термог статирование тепловой сиетемы перед началом второго этапа эксперимента,

Т« врем  проведени  эксперимента на исследуемом материале . В данном случае врем  проведени  эксперимента равно Т  . Поскольку дл  термостатировани  после теплового воздействи  на первом этапе требуетс  больше времени, чем дл 

Термостатировани  системы ранее не подвергающейс  тепловому воздействию , то Т Т-. Общее врем  эксперимента в предлагаемом способе более, чем в два раза меньше, чем в известном, что свидетельствует о достижении цели предлагаемого способа

Погрешность косвенных измерений искомых теплофизических характеристик определ етс  погрешностью измерени  температуры в контролируемых точках.

В предлагаемом способе устран етс  операци  контактного измерени  поверхности исследуемого тела, т.е. температурновременные измерени  производ тс  с меньшей погрешностью, что в конечном счете повышает точность определени  искомых теплофизических характеристик.

Claims (1)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ,, заключающийся в том, что полубесконечные в тепловом отношении исследуемое и эталонное тела приводят в тепловой контакт по ограничивающей плоскости, от импульсного источника подводят тепло и измеряют темпера-туру тел, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени определения теплофизических характеристик путем исключения предварительного эксперимента на эталоне и повышения точности измерения, источник тепла помещают в эталонное тело, температуру измеряют в заранее заданные после теплового воздействия два момента времени в одном из сечений эталонного тела, а искомые теплофизические характеристики определяют по формулам а -----—-------. --J‘.

   (Я/УЩн ^? э/о? <*·< ’ * ТГк где

   Ча соответственно коэффициенты тепло- и температуропроводности эталонного и исследуемого тел, Вт/(м.к.), м²/с, объемная теплоемкость исследуемого материала , Дж/к/м³, расстояние от плоскости контакта тел до мгновенного источника тепΧ-Λ ла, м,

   - соответственно координаты и время,

   С, и2_г- заданные моменты времени T^iRyT^) и .

   , , ^тэ ) * (*Х, ц) и соответственно температуры в сечениях эталонного и исследуемого материалов в моменты времени €< и > К·