SU1377695A1 - Способ неразрушающего контрол теплофизических свойств материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технической физике. Целью изобретени   вл етс  повьшение точности определени  теплофнзических характеристик материалов и уменьшение времени проведени  теплофизического эксперимента . Способ неразрушающего контрол  теплофизических свойств материалов состоит в нагреве исследуемого об- ;разца точечным источником энергии и регистрации предельной избыточной температуры поверхности термоприемником . Последний перемещаетс  относительно исследуемых образцов с одинаковой с источником энергии скоростью и фиксированной задержкой относительно него по линии, параллельной линии движени  источника энергии. Осуществл ют смещение термоприемника на вторую линию движени , параллельную линии движени  источника энергии. Регистрируют значение избыточной предельной температуры при движении термоприемника по второй линии со скоростью, равной скорости движени  источника энергии, и с той же фиксированной задержкой относительно него, -что и при движении по первоначальной линии. Затем увеличивают мощность источника тепловой энергии до величины , равной квадрату первоначального значени  его мощности. Измер ют предельную избыточную температуру при движении термоприемника по второй линии со скоростью источника тепла и с той же фиксированной задерж- ;КОЙ относительно него, что и в первых случа х. Искомые характеристики определ ют по соответствующим формулам . 1 ил. i (Л С со а со О1

Description

Изобретение относитс  к техни- ческой физике, в частности к тепло- физическим измерени м, и может найти широкое применение в народном хо- з йстве при определении качества и свойств искусственных материалов и изделий из них.

Цель иэобретени  - повьшение точности определени  теплофизических характеристик материалов и уменьшение времени проведени  теплофизичес- кого эксперимента.

Сущность способа заключаетс  в следующем.

На чертеже приведена схема расположени  и движени  точечного источни ка энергии и термоприемника относительно исследуемых образцов в процессе измерени ,

На схеме показаны исследуемый образец 1, над которым размещены то- . чечный источник 2 энергии и термо- лриемник 3, смещенный относительно источника по оси X на величину х и наход щийс  от него на рассто нии R , Перемещение термоприемника осуществл етс  вначале по пр мой А, затем по хтр мой В, при этом термоприемник за- римает положение 4 с рассто нием до источника энергии Rj.

Способ осуществл етс  следующим образом.

Начинают перемещение с посто нной скоростью относительно исследуемого образца 1 точечного источника 2 энер гии и термоприемника 3, расположенного на расста нии R от источника, движущегос  по пр мой А, параллельной линии движени  источника энергии и измер ют избыточную предельную температуру на линии движени  А, Затем удал ют термоприемник от источника Энергии на рассто ние R величина которого дл  упрощени  расчетных

формул равна  удвоенному значению рассто ни  R, перемещают термоприемник по линии В со скоростью V, равной скорости движени  источника-энергии , и с тем же х смещением относи- тельно того, что и при движении линии А измер ют избыточную предельную температуру на линии В. -Затем увеличивают мощность источника тепла до - величины, равной квадрату его перво- начального значени . Пр и этом первоначальное значение мощности источника q задают из тех условий, чтобы при увеличении ее до значени , равного квадрату первоначальной величины, максимальна  избыточна  температура нагрева поверхности исследуемого .тел была бы не вьше (0,8-0,9) температуры термодиструкции исследуемого материала , величина которой беретс  из (справочных данных или определ етс  предварительно экспериментальным пу- гем, и измер ют предельную избыточную температуру при движении тёрмо- приемника по линии В со скоростью V, равной скорости движени  источника тепла и с той же задержкой х относительно него, что и в первых двух случа х, а искомые теплофизические характеристики определ ют по формулам , полученным на основе следующих рассуждений. Избыточна  предельна  температура поверхности исследуемого тела в точках, перемещающихс  вслед за истанником со скоростью источника по лини м, параллельньш линии дви- жени  источника, и/наход пщмс  от . нее на рассто ни х R, и R, соответственно будет определ тьс  зависимост ми:

:i ехр 2 rtAR,

2ir;iR.

е хр

| и-ьн,ф1|) -2Е ()

где Т,Т - соответственно предельна  избыточна  температура нагреваемой поверхности тела в. точках, перемещающихс  за источником по лини м, параллельным линии движени  источника , со скоростью источника и наход щихс  от него на рассто ни х R и Е5 К; q - мощность источника, Вт; V - скорость перемещени  источника и термоприемников относительно исследуемого тела, м/с; Л, а - коэффициенты тепло- и температуропроводности исследуемого тела, Вт/м X - смещение точки измерени  температуры от источника энергии по оси X, м. Предельна  избыточна  температура в точках поверхности тела, перемещающихс  вслед за источником с одинаковой с ним скоростью V по линии, параллельной линии-.движени  источника, и наход щихс  от него на рассто нии R, при действии источника , мощность которого увеличена до величины, равной квадрату первоначального его значени , будет определ тьс  зависимостью:

2г7д-К,-Р

-1-.

у. +

R,).(3)

Произвед  р д несложных математических преобразований уравнений (1), (2), (3).с учетом того, что Е 2R, , получают следующие формулы дл  определени  тепло- и температуропроводности исследуемых тел: VR

® In TJ T ()

1ГГ|-к;- р 2Г))

Таким образом, измерив значение предельных избыточных температур Т, Т 2 и Тз и. зна  рассто ни  ,R л и HI по формулам (4) и (5) определ ют искомые коэффициенты . и Л,

Пагрешность определени  тепло и- зических свойств в предлагаемом способе значительно меньше, чем в известном .

Режим теплового воздействи  на исследуемое тело в данном способе позвол ет полностью исключить вли ние на результат измерени  различи  коэффициентов излучени  эталонов и исследуемых тел, исключить вли ние различи  тепловьпс потерь на эталонах; и исследуемых телах, а также вли ние: различи  между количеством тепла, которое вьщел ет источник энергии и значение которого используетс  в расчетных формулах дл  прототипа, и количеством тепла, которое в процессе эксперимента действительно поглощают исследуемое тело, так как тепловое воздействие и нтроль температур по электромагнитному излучению осуществл етс  на участке только ис-, следуемого тела, имеющего одну и ту же посто нную степень черноты, шероховатость , коэффициент излучени  и т.д.

Так как способ устран ет необходимость в двойном эталонировании и позвол ет без применени  эталонов определ ть искомые параметры, то очевидно, что общее врем  проведени  теплофизического эксперимента умены шаетс  соответственно в 2-3 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ неразрушающего контрол  теплофизических свойств материалов, состо щий В нагреве исследуемого образца подвижным точечным источником энергии и регистрации предельной избыточной температуры поверхности образца термоприемником, перемещаемым относительно образца с одинаковой с источником энергии скоростью и фиксированной задержкой относительно него по линии, параллельной линии движени  источника энергии, о т л и чающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  тепло- физических характеристик материалов и уменьшени  времени проведени  теплофизического эксперимента, осу5 ществл ют смещение теплоприемника на вторую линию движени , параллельную линии движени  источника энергии, и регистрируют значение избыточной предельной температуры при движении термо0 приемника по второй линии со скоростью, равной скорости движени  источника энергии, и с той же фиксированной задержкой относительно него, что и при движении по первоначальной ли5 НИИ, затем увеличивают мощность источника тепла до величины, равной .квадрату первоначального значени  его мощности и измер ют предельную избыточную температуру при движении

   0 термоприемника по второй линии со скоростью источника тепла, и с той же задержкой относительйо него, что и в перШ11х двух случа х, а искомые теплофизические характеристики определ ют до формулам

   - J д- т,

   21пт,/2т,,

   где избыточна  предельна  темпе ратура нагреваемой поверхности полу- Q бесконечного тела в точке, перемещающейс  за источником с одинаковой с ним скоростью, по линии, параллельной линии движени  источника и наход щейс  от него на рассто нии

   5 1

   Т-- избыточна  предельна  температура поверхности в точке, перемещающейс  за источником с одинаковой с ним скоростью по лини , параллельной линии движени  источника и наход щейс  от него на рассто нии R,, К;

   Т - избыточна  температура поверхности исследуемого тела в точке, перемещающейс  за источником с одинаковой с ним скоростью по линии, параллельной линии движени  ис0

   5

   51377695

   точника и наход щейс  от него на рассто нии R, когда V - мощность источника равна квадрату его первоначальной линии. К} ,А смещение точки измерени  температуры от источника

   энергии по оси х, м; скорость перемещени  источника и термоприемников относительно исследуемых тел,м/с; коэффициенты тепло- и темйе- ратуропроводности исследуемых материалов.

   Ч(Ч1