SU1390554A1 - Способ определени коэффициента теплопроводности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике,в частности к определению теплофизических величин,Целью изобретени   вл етс  упрощение процесса измерени , расширение класса измер е- мых объектов и повышение точности измерени . Нагревающий, охлаждающий и измерительный элементы располагают на одной лицевой поверхности образца. Рассто ние между нагреваюгшм и ближай- тим измерительным элементом выбирают по формуле I uJ/J-sV , где 1 - толщина образца, м; С0 наибольпее из отношений коэффициентов теплопроводности слоев; с - допустима  погрешность измерений , %; b - рассто ние между элементами , м. Способ удобен дл  неоднородных материалов,  вл ющихс  многокомпонентными образовани ми, в частности дл  слоистых и волокнистых систем с большим различием свойств компонентов . 3 ил. () (Л

Description

со ;с

о

ел

ел

4

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к области определени  теплофизических величин.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  и упрощение процесса при исследовании многослойных и волокнистых пластин.

На фиг. 1 показано сечение многослойной пластины и характер распрост- ранен/ш температурного пол  при условии на фиг. 2 - то же, при условии 1; на фиг. 3 - схема измерени  продольного козффициента теплопроводности .

Исследуема  пластина состоит из провод щих I и изолирующих 2 слоев. К пластине прикладываютс  нагревающий 3, охлаждающий 4 и измерительный 5 элементы. Измерительные элементы представл ют собой термопары.

Провод т теоретическое исследование структуры стационарного температурного пол  в сильно неоднородной слоистой пластинке, состо щей из че- редующихс  монослоев с различной проводимостью (провод щих слоев и изолирующих слоев). С этой целью стро т математическую модель температурного пол  в неоднородном образце. Задачу регшют численным и асимптотическим методами. Распределение температуры по сечению пластины существенно/зависит от соотношени  толщины пластины (l), рассто ни  между нагревающим 3 и ближагачим измеритель1Пз1м 5 элемента- ми (Ь), расположенными на лицевой стороне пластины и наибольшего отношени  иГ коэффициентов теплопроводности составл ю1 ;их компонентов.

Учет зависимости производ т без

размерным параметром X (1/Ъ) оЭ . При малых значени х к(, где S - допустима  погрешность измерительной аппаратуры ) в переносе тепла в продольном направлении участвуют все прово- д щие тепло слои, температура по сечению мен етс  мало и пластина может рассматриватьс  как квазиоднородна  (фиг. 1).

Измерение коэффициента теплопровоности по предлагаемой схеме дает погрешность пор дка ij ,

При больпшх значени х 1 Ж I ) происходит существенное изменение тем- пературы по сеченгот пластины, так ка в переносе тепла основную функцию выполн ет первый хорошо провод щий монослой (фиг. 2. В этом случае поQ 5

0

5 5 0

0

грешность измерени  эффективного коэффициента теплопроводности (величина пор дка Х) становитс  существенной (так как экспериментальное значение будет занижено).

Способ осуществл ют следующим образом .

На лицевой поверхности плоского образца с одного конца размещают нагревающий 3, а с другого располагают охлаждающий 4 элементы. Посто нный по величине тепловой поток проходит через образец. На этой же лицевой поверхности образца размещают измерительный элемент 5. Зна  величину этого потока W, площадь сечени  F, рассто  ние между термопарами h и разность температур на гор чем и холодном концах образца (), можно вычислить искомый коэффициент теплопроводности Л:

. Wh

m

Рассто ние между нагревающим 3 и ближайшим измерительным 5 элементами выбирают исход  из условий

,

Способ подвода, съема тепла и ,контроль температуры с лицевой поверхности пластины представл етс  более удобным дл  комбинированных материалов , в частности дл  слоистых и волокнистых систем, поскольку подготовка торцовой поверхности затруднена.

Экспериментальные исследовани , проведенные на слоистом материале (металлическа  фольга - полимер) с большим отношением коэффициентов теплопроводности слоев Лфольгз /Л лслнмет 1000, подтверждают зависимость погрешности измерений коэффициентов теплопроводности от значени  э. Предлагаемый способ применим при соотношени х составл ющих компонентов, лежащих в пределах (10:90)-(90:10). Измерени  провод т на слоистом материале , состо щем из чередующихс  слоев полимера ЭДТ - 10 (Л 0,22 ----) и

М I-

фольги алюмини  технического (Л

200 ---) при соотношении компонен- М Lf

тов 10:90, 50:50; 90:10. Исследовани  провод т при разных значени х )С (l./Ъ)cJ, величина которой мен етс  в зависимости от рассто ни  между н гревающим элементом и ближайшей измерительной термопарой (ь).

Таким образом, размещение источника тепла и термопар на лицевой повер нести пластины существенно упрощает процесс измерени  и расшир ет класс измер емых объектов, отпадает необходимость шлифовки их торцов, пр моугольна  форма образца перестает быть об зательной. Такое расширение класса образцов особенно важно дл  комбинированных материалов, в частности дл  слоистых и волокнистых пластин, поскольку обработка их тор- цовых поверхностей особенно трудоем- ка. Однако при указанном размещении источника нагрева и измерительных элементов точность измерени  существенно зависит от рассто ни  между нагревающим и измерительным элементами . Погрешность измерени  коэффициента теплопроводности зависит от величины ЭС и оказываетс  сравнимой с допустимой погрешностью измеритель- ной аппаратуры лишь при выполнении услови  lySTT b.

При Нарушении этого услови  относительна  погрешность может превы- шать 50%.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  коэффициента теплопроводности, заключак цийс  в том, что через исследуемый образец пропускают тепловой поток, измер ют его мощность и перепад температур на нем и по измеренным величинам рассчитывают  скоыый коэффициент, отличающий с   тем, что, с целью повышени  точности измерений и их упрощени  при исследовании многослойных и волокнистых пластин, подвод и съем тепла, а также измерение температуры производ т на одной из поверхностей образца, а рассто ние между нагревающим и ближайщим измерительными элементами выбирают из услови 

   ,

   где 1 - толщина образца, м;

   tj - наибольшее из отношений коэффициентов теплопроводности компонентов;

   S - допустима  погрешность измерительной аппаратуры, %; Ъ - рассто ние между нагреваюппгм и ближайщим измерительным элементами, м.

   б

   UУ

   //////////7

   /У//7)///////////////////7//

   /7////////////777/7////7//7//.

   77/7/////////////////////////

   Фиг. 2