SU1332210A1

SU1332210A1 - Способ определени теплофизических свойств материалов

Info

Publication number: SU1332210A1
Application number: SU853915962A
Authority: SU
Inventors: Сергей Александрович Николаев; Андрей Николаевич Саламатин; Наиля Гатаевна Николаева
Original assignee: Казанский государственный университет им.В.И.Ульянова-Ленина
Priority date: 1985-04-29
Filing date: 1985-04-29
Publication date: 1987-08-23

Abstract

Изобретение относитс к тепловым испытани м, а именно к определению теплофизических свойств материалов. Цель изобретени - повышение точности определени . Измерение провод т на плоском образце, зажатом между двум прот женными контрольными образцами, В одной плоскости контакта задают периодические колебани теплового потока , а в другой плоскости регистрируют изменени температуры. Измер ют термические сопротивлени и теплоемкости контактных слоев, исход из их геометрических размеров и теплофизических характеристик. Эти же величины могут быть определены на основании измерений посто нных составл ющих температуры на контактных поверхност х контрольных образцов и измерений посто нной составл ющей теплового по- тока. Тепловые сопротивлени и теплоемкости контактных слоев используютс дл вычислени поправки к расчетному рассто нию между источником тепла и регистратором температуры. Введение этой поправки обеспечивает повьшение точности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (О

Description

113

Изобретение относитс к тепловым испытани м, а именно к определению теплофизических свойств материалов.

Целью изобретени вл етс повышение точности определени .

На чертеже представлена схема взаимного расположени образцов, источника тепла и измерителей температуры .

На схеме .показаны контрольные образцы 1 с известными и равными тепло- физическими свойствами, представл ющие собой полубесконечные среды, плоский источник 2 периодических колеба- НИИ теплового потока, например электрический наггзеватель из металлической фольги, контактные зазоры 3, включающие в частности, клеевые слои, фольгу и диэлектрическую подложку плоского нагревател , слои наполнител , компенсирующие шероховатость и волнистость контактируемых поверхностей образца и контрольных тел, исследуемый образец 4 в форме пластины, датчики 5 температуры.

Способ определени теплофизических свойств материалов осуществл етс следующим образом.

Задают фиксированные частоту и ам- плитуду синусоидальных тепловых колебаний нагревател . Производ т измерение амплитуды и сдвига фазы синусоидальных колебаний температуры во втором контрольном образце. Определ ют термические сопротивлени теплоемкости контактных зазоров, исход из размеров и теплофизических свойств материалов , размещенных в контактных зонах . Рассчитывают искомые характеристики , при этом вход щее в расчет рассто ние между источником тепла и измерителем температуры корректируют с учетом указанных параметров. Повышение точности при этом непосредственно св зано с учетом вли ни промежуточны термических слоев на характер тепло- переноса в системе из исследуемого и контрольного образцов.

Когда определение свойств контакт- ных слоев, исход из их геометрических и теплофизических характеристик, вл етс не эффективным с точки зрени точности, они определ ютс на основании регистрации посто нных состав

л юп;их температуры на поверхност х контрольных образцов S сопр гаемых, с исследуемым образцом, и регистрации посто нной составл ющей теплового потока . Посредством этого достигаетс

0

jg о 5

о

35

0

5

0

5

102

повьш1ение точности, обусловленное учетом вли ни промежуточных термических слоев.

Пример 1. Образец (плавленый кварц) толщиной 12 мм помещают между контрольными образцами из плавленого кварца с теплопроводностью 1,34Вт. и температуропроводностью 8,3-10 . Задают колебани теплового потока амплитудой 315 Вт/м и частотой 0,0314 рад/с„ Чистота обработки образца и контрольных тел 8 класс. На границе сопр жени образца с полуограниченным телом помещаетс плоский нагреватель, выполненньм из нихромо- вой фольги толщиной 210 , приклеенной на торец полуограниченного тела, с другой стороны нагревател приклеена диэлектрическа подложка из слюды толщиной 1-10 м. Датчики температуры расположены на торцах полуограни ченных тел, а плоскость контакта и полуограниченных тел заполнена глицерином .

Измер емые параметры - амплитуда колебаний температуры равна 0,1117 К, а определ еьп.1е теплофизические свойства образца без учета параметров зазора равны соответственно Л 1,25 Вт/м-К, а 7,85 10 м2/с. Как следует из данных аттестации образца, погрешность определени теплопроводности образца пор дка 7%, а температуропроводности 5%. В этом теплофизи- ческом эксперименте параметры контактных зазоров можно определить путем измерени толщины зазоров при известных теплофизических свойствах заполнител , а термическое сопротивление и теплоемкость этих зазоров г 2,8..К/Бт, г 0,1 .К/Вт, с, 147 Дж/м2.К; с 1 . С- учетом термических сопротивлений и теплоемкости контактных зазоров теплопроводность и температуропроводность образца равны соответственно Л 1,33 Вт/м К, а 8,28-10 м2/с. Следовательно, при определении термического сопротивле ни и теплоемкое- тей зазоров с последующим учетом при определении теплофизических свойств образца погрешность определени уменьшаетс в несколько раз.

Пример 2. Услови проведени эксперимента те же, что в примере 1. Образец - горна порода (крупнозернистый песчаник) толщиной 15 мм. Дл крупнозернистого песчаника параметры контактного зазора нельз определить с высокой степенью достоверности путем измерени толщины и заполнени зазора веществом с известными тепло- физическими свойствами из-за, больших неоднородностей в шероховатости образ.ца. Поэтому определение термического сопротивлени и теплоемкости зазоров проводитс по вр еменному из- мере нию регул рной составл ющей тем

пературы с последующим учетом этих параметров при определении теплофизи- ческих свойств образца. Амплитуда колебаний температуры равна 0,0731 К а определ емые теплофизические свой- ства образца без учета термического сопротивлени и теплоемкости зазоров соответственно равны Я 1,58 Вт/м-К, а 7,86 ..

Изменение регул рной составл ющей температуры на торцах полуограниченных тел дл левого и правого зазоров соответственно равны Т 3,15 К,. Т 1,62 К, а значени термических сопротивлений и теплоемкостей KOHTaKT ных зазоров - 8,210 м -К/Вт с + с 2 620 соответственно.

Значение теплопроводности и температуропроводности образца с учетом параметров контактного сло соотлетст- венно paBHFJ Я 1,96 Вт/м К, а 9,05-10 м2/с.

Определение теплофизических свойст по предлагаемому способу позвол ет значительно уменьшить погрешность определений и упростить подготовку об- разцов. .

Claims

Формула изобретени

1, Способ определени теплофизических свойств материалов по авт. св. № 1004844, отличающийс тем, что, с целью повышени точности определени , дополнительно измер ют термические сопротивлени и тепло- емкости зон тепловых контактов и определ ют поправку к используемому при расчете рассто нию между поверхностью первого контрольного образца.

22104

контактирующей с исследуемым образцом и точкой регистрации температуры по формуле

0

0

c

35

40

(r + r)+Ja ()7/ i«(AiV +А/Л„),

где Я а - теплопроводность, температуропроводность исследуемого образца соответственно ,

д теплопроводность, тепера- туропроводность контрольных образцов; 9.

- термические сопротивлени и теплоемкости контактных зазоров между измер емым и контрольным образцами.
2. Способ по п. 1, отличающийс тем, что определени термических сопротивлений и теплоемкости контактных зазоров осуществл ют путем измерени посто нных составл ю- щих температуры на поверхности контрольных образцов, сопр гаемых с исследуемым образцом и посто нной составл ющей теплового потока по формулам

()/Q(i-a /2/ivlf;7;i- )

Л

c +c 4---lV- - - -i°iij.iiil

- а,-L 4

А.Т L( + §л)1 Q 4 Ч а где Т,, Т - значени посто нной

составл ющей температуры на торцах контрольных образцов; Q - посто нна составл юща

теплового потока; i - врем измерени темпе- ратуры.

J 5

/ / /

Составитель В.Вертоград-скнй Редактор И.Шулла Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

-.- ..-- I пр. .- --

Заказ 3825/39 Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4