SU1529091A1

SU1529091A1 - Способ измерени теплофизических характеристик материалов

Info

Publication number: SU1529091A1
Application number: SU874295637A
Authority: SU
Inventors: Евгений Павлович Пистун; Ярослав Теодозиевич Рогоцкий; Игорь Степанович Василькивский
Original assignee: Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола
Priority date: 1987-08-04
Filing date: 1987-08-04
Publication date: 1989-12-15

Abstract

Изобретение относитс к тепловым испытани м, а именно к измерению теплофизических свойств материалов. Цель - повышение точности за счет исключени неинформативных параметров. Используют исследуемые и эталонные образцы в виде пластин. Создают из них два пакета. В первом пакете наружными сло ми вл ютс эталонные образцы, а внутренним - исследуемый образец. Во втором пакете расположение образцов обратное. Толщина среднего сло пакета равна сумме наружных слоев. Испытание ведут при монотонном нагреве пакетов с равной скоростью при квазистационарном тепловом режиме. Теплопроводность, температуропроводность и теплоемкость рассчитывают на основании значений перепадов температур по сло м пакетов. 1 ил.

Description

Изобретение относитс к теплофизи- ческим измерени м и может быть использовано дл определени теплопроводности и температуропроводности различных материалов.

Цель изобретени - повьопение точности путем исключени неинформативных параметров.

На чертеже показана принципиальна схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Способ измерени теплофнзических характеристик материалов реализован следующим образом.

Создают две теплоизмерительные чейки, одна из которых состоит из

исследуемого образца, размещенного между двум эталонными образцами одинаковой толщины, друга - из эталонного образца, размещенного между двум исследуемыми образцами одинаковой толщины, причем толщины центральных образцов обеих теплоиз- мерительных чеек выполн ют равными сумме толщин контактирующих с ним образцов. Температуры внешних поверхностей обеих теплоизмерительных чеек поддерживают одинаковыми и измен ют по линейному закону. После наступлени квазистационарного режима теплопередачи измер ют дл каждой теплоизмерительной чейки разности между температурами ее внешней

поверхности и области контакта центрального образца с боковым образцом , а также - области контакта центрального образца с примыкающими к нему образцами и серединой центрального образца. Использу измеренные величины, определ ют искомые величины по формулам:

дл коэффициента температуропро- водности

-SA.- -f 5 &Т

(I)

дл коэффициента теплопроводности 15

- ЛТоА

или А,

ЛТ

.,й.ь.

(2)

20

дл коэффициента объемной теплоемости

.р.- С,р, или С,р,

9 « Л Т - С,р, . U) 25

де , QJ, Сц- соответственно теплопроводность , температуропроводность и объемна теплоем- ЗО KOCTI;, исследуемого материала;

Лэ,Р5 С 5 - то же соответственно дл эталонного материала;35 Т, од соответственно разности между температурами внешней поверхности слоев эталонного материала и 40 области контакта слоев эталонного и исследуемого материалов , а также области контакта слоев эта- 45 лонного и исследуемого материалов и середины сло исследуемого материала дл одной теплоизмери- JQ тельной чейки;

4kТ , &Тд - соответственно разности между температурами внешней поверхности слоев исследуе- ,, мого материала и области контакта слоев исследуемого и эталонг

ного материалов, а

j

10

15

20

25

ЗО

35 40 45 JQ

,,

также области контакта слоев исследуемого и эталонного материалов и середины сло эталонного материала дл другой теплоизмерительной чейки.

Устройство, реализующее предпага- емый способ, состоит из теплоизол ционного корпуса 1, в котором между блоками 2 и 3 программированного изменени температуры размещены две тепло- измерительные чейки, состо щие соответственно из исследуемого 4 и эталонных 5 и 6 образцов, а также - из эталонного 7 и исследуемых 8 и 9 об- 1разцов. Теплоизмерительные чейки разделены между собой теплоизол цией 10, Кроме того, Теплоизмерительные чейки содержат температуровыравнивающие пластины 11-16, причем в некоторых из них, а также по середине исследуемого 4 и эталонного 7 образцов размещены датчики 17-22 температуры. Датчики 17 и 22 температуры подключены к измерительному устройству 23, которое соединено с блоком 24 набора ТФХ стан дартных образцов и блоком 25 индикации ТФХ исследуемых образцов. Измерительное устройство 23 состоит из сог- единенных в определенной последовательности измерителей 26-29 разности температур, блоков 30-36 делени , блоков 37-41 умножени , блоков 42 и 43 суммировани , блоков 44 и 45 вычитани и блоков 46 и 47 задани посто нных . Блок 24 набора ТФХ стандартных образцов состоит из блоков 48 и 49 набора соответственно, температуропроводности , теплопроводности и блока 50 объемной теплоемкости стандартных образцов. Блок 25 индикации ТФХ исследуемых образцов включает в себ индикаторы температуропроводности 51, теплопроводности 52 и объемной теплоемкости 53 исследуемых об разцов.

Пример. В качестве блоков прог, граммированного изменени температуры использованы электронагреватели, работающие по заданной программе. Центральные образц)ь1 обеих теплопрово- д щих цепей выполнены в виде пластин толщиной 8 мм, а примьгкающие к ним образцы - в виде пластин толщиной 4 мм.

Дл эталонных образцов применены органическое стекло по ГОСТ 17622-72 и кварцевое стекло KB по ГОСТ 15130- 69. Датчики температуры представл ют собой термопары ХА с диаметром электродов 0,2 мм. Температуровыравнивающие пластины изготовлены из меди толщиной 1,5 мм. Проведены измерени свойств оптического стекла ТФ1, нержавеющей стали 12- 18Н ЮТ (ГОСТ 5632-72) и . сравнение полученных характеристик с имеющимис стандартными данными по этим материалам. Погрешность измерени теплопроводности не превышает 5%, температуропроводности - 6%, тeплoe жocти - 2%, Врем проведени опыта 1Ю испытанию материалов в диапазоне 300-400 К составл ет 0,5-1 ч.

Положит ал bHbdi эффект изобретени - повышение точности - достигаетс в результате того, что в расчетные формулы способа не вход т такие свойственные прототипу величины как теп- ловс поток, скорость нагрева толщины образцов. Способ может найти применение дл массовых испытаний широкого класса твердых материалов.

Форм

ула изобретени 30

Способ измерени теплофизичес- ких характеристик материалов, состо щий в том, что создают трехслойный пакет из образцов, размеща между №У.ч сло ми эталонного материала равной толщины слои исследуемого материала , температуру вигоней поверхно . сти пакета измен ют с посто нной ско- ростыо, после установлени квазистационарного теплового режима пакета

измер ют перепад температур на наружном слое пакета и перепад температуры между поверхностью и средним по толщине сечением центрального сло , отличающийс тем, что, с целью повышени точности за счет исключени . неинформативных параметров , дополнительно создают и подвергают испытанию терхслойный пакет из образцов, размеща между двум сло ми исследуемого материала равной толщины слой эталонного материала, толщины центральных слоев пакетов выбирают равными между собой и равными внешних слоев пакета, а искомое величины определ ют по формулам

О, .-л il..

5 2йТв

Q - Q, Iff;

С С.

il l ilati

2ЛТ,

ОД

где - теплопроводность исследуемого

материала;

Д, - теплопроводиость эталона; Q - температура исследуемого

материала;

Qs - температура эталона; С - объемна теплоемкость исследуемого материала; С, - объемна теплопроводность

эталона;.

ЛТ - перепад температур по толщине наружниго сло первого пакета;

&Т - перепад температур в центральном слое первого паке .

ЛТ

ол

- перепад температур в центральном слое второго nakeTa.

77

/J // 10 в 20

19

15

22

ft9

т

bi.J

Claims

Ф^ормула изобретения измеряют перепад температур на наружном слое пакета и перепад температуры между поверхностью и средним по тол щине сечением центрального слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения .’неинформативных параметров, дополнительно создают и подвергают испытанию терхслойный пакет из образцов, размещая между двумя слоями исследуемого материала равной толщины слой эталонного материала, толщины центральных слоев пакетов выбирают 15 равными между собой и равными суше внешних слоев пакета, а искомое величины определяют по формулам ^{Λ 9} 2 6Т₀ ’

Q>

с*

25 где ft - теплопроводность исследуемого материала;

ft, - теплопроводность эталона; Q - температура исследуемого материала;

30 Рэ ” температура эталона;

С - объемная теплоемкость исслеСпособ измерения теплофизических характеристик материалов, состоящий в том, что создают трехслойный пакет из образцов, размещая между двумя слоями эталонного материала равной толщины слои исследуемого материала, температуру внешней поверхности пакета изменяют с постоянной скоростью, после установления квазистационарного теплового режима пакета дуемого материала;

С, - объемная теплопроводность эталона; _____>

АТ - перепад температур по толщине наружного слоя первого пакета;

АТ₀ - перепад температур в центральном слое первого пакета; .

АТ_О^ - перепад температур в цент·· ральцом слое второго пакета.