SU1122955A1 - Способ определени теплофизических характеристик материалов - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ, заключакнцийс  в тепловом воздействии путем скачкообразного изменени  темп ратуры и поддержани  ее на новом посто нном уровне на свободную поверхность эталонной пластины, приведенну в тепловой конта.кт с полубесконечным в тепловом отношении телом, и измере нии величины теплового потока, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений и исключени  операции предварительной обработки поверхности исследуемого ала, тепловой поток измер ют ерхности эталонной пластины заранее заданный промежуток и датчиком, закрепленным на ерхности, а теплофизические еристики рассчитывают по фор . . V. . «Cejfu- а, UK , o,Shкоэффициент теплопроводности исследуемого тела, Вт/мк; объемна  теплоемкость исследуемого тела, тепловой поток на внешней поверхности эталона в момент времени , температура на внешней стороне эталона,К t соответственно коэффициенты тепло- и температуропроводности эталонного материала, Вт/мк; мЗ/Сг толщина эталона, м.

Description

Изобретение относитс  к тепловым испытани м и может быть использовано при разработке и исследовании новых материалов и изделий из них.

Известен способ определени  теплопроводности и теплоемкости матери лов , основанный на измерении зависимости температуры от времени в плоскости теплового контакта эталонного материала з виде пластины и исследуемого тела после мгновенного охлаждеНИН при посто нной температуре внешней поверхности пластины l .

Недостатками данного способа  вл ютс  длительность эксперимента, св занна  с необходимостью регистрации термограммы в плоскости контакта , и значительна  погрешность, обусловленна  необходимостью графической обработки температурной кривой дл  расчета теплофизических характеристик , а также необходимостью установки датчика температуры на поверхности исследуемого тела.

Известен способ определени  теплоФизических характеристик материалов, заключающийс  в тепловом воздействии на свободную поверхность пластины путем скачкообразного изменени  температуры и поддержани  ее посто нной на новом уровне и измерении момента вре мени, когда соотношение температур на поверхности пластины и в плоскости контактных тел достигает наперед заданного значени  2j .

Недостатками известного способа  вл ютс  ограниченна  точность определени  искомых теплофизических характеристик , обусловленна  необходимостью размещени  термопреобразовател  на поверхности исследуемого тела , что  вл етс  причиной по влени  контактного термосопротивлени  между термопреобразователем и телом, а также погрешность, обусловленна  необходимостью косвенного измерени  момента времени достижени  наперед заданного соотношени  между температурами на поверхности пластины и в плоскости контакта тел посредством непрерывного сравнени  разных по уровню сигналов термопреобразователей , расположенных в указанных точках . Погрешность от вли ни  контактных термосопротивлений в тепловой системе составл ет наибольшую долю в общей погрешности результатов измерений (около 40-50%), а сделать точную теоретическую оценку с целью введени  поправки невозможно вследствие большого числа неконтролируемых факторов, вли ющих на величину контактного сопротивлени , к числу которых относ тс  степень прижати  термопреобразовател  к исследуемому телу, шероховатость тела, твердость и т.д.Цель изобретени  - повышение точ нести и исключение операций предварительной обработки поверхности ис .слеДуемого материала.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  теплофизических характеристик материалов, заключающемус  в тепло-, вом воздействии путем скачкообразного изменени  температуры и поддержани  ее на новом посто нном уровне на свободную поверхность эталонной пластины, приведенную в тепловой контакт с полубесконечным в тепловом отношении телом, и измерении теплового потока, тепловой поток измер ют на поверхности эталонной пластины через заранее заданный промежуток времени датчиком, закрепленным на ее поверхности, а теплофизические харак теристики рассчитывают по формуле

. Т,, г Лц - коэффициент теплопроводности исследуемого тела,

объемна  теплоем сость исследуемого телаА у | ;

тепловой поток на внешней поверхности эталона в момент времени t ,

TCтемпература на внешней стороне эталона,°К;

соответственно коэффициент тепло- и температуропроводности эталонного материала

VM«; /с

R - толщина эталона, м.

На чертеже представлена схема, реализующа  способ.

Сущность способа заключаетс  в следующем.

Полубесконечное в тепловом отношении тело привод т в контакт с пластиной, обладакщей известными . свойствами. Перед началом эксперимента .систему исследуемое тело пластина термостатируют при посто нной начальной температуре. Затем, температуру свободной поверхности пластины скачкообразно мен ют и лотом поддерживают посто нно на новом температурном уровне. После начала теплового воздействи  в заданный момент времени Z , измер ют значение теплоиого потока с (-R,,) на поверхности пластины.

Расчет искомых теплофиэических характеристик осуществл ют из решени  обратной задачи теплопроводности дл  системы полуограниченное в тепловом отнесении тело-пластина .из эталонного материала.

Тепловой процесс в данной физической системе описываетс  следую

Claims (1)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в тепловом воздействии путем скачкообразного изменения температуры и поддержания ее на новом постоянном уровне на свободную поверхность эталонной пластины, приведенную в тепловой контакт с полубесконечным в тепловом отношении телом, и измерении величины теплового потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и исключения операции предварительной обработки поверхности исследуемого материала, тепловой поток измеряют на поверхности эталонной пластины через заранее заданный промежуток где •е времени датчиком, закрепленным на ее поверхности, а теплофизические характеристики рассчитывают по формуле -к* П-И* а, _}

   - коэффициент теплопроводности Исследуемого тела, Вт/мк; объемная теплоемкость исследуемого тела, Дж/м³к;

   тепловой поток на внешней по- g верхностн эталона в момент ® времени <\ , Вт/м²;

   температура на внешней стороне эталона,'К ;

   соответственно коэффициенты тепло- и температуропроводности эталонного материала, Вт/мк; м²/С;

   толщина эталона, м.

   Т_е· const