SU1573403A1

SU1573403A1 - Способ измерени температуропроводности

Info

Publication number: SU1573403A1
Application number: SU884473304A
Authority: SU
Inventors: Леонид Константинович Шведов; Валерий Михайлович Барановский; Владимир Николаевич Кестельман
Original assignee: Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе; Киевский государственный педагогический институт им.А.М.Горького
Priority date: 1988-05-27
Filing date: 1988-05-27
Publication date: 1990-06-23

Abstract

Изобретение касаетс тепловых испытаний, а именно измерений теплофизических свойств материалов. Цель изобретени - повышение точности за счет снижени вли ни теплообмена образца с окружающей средой и уменьшение времени измерени . Используют исследуемый и контрольный образцы в виде пластин. Одновременно подвергают их одностороннему тепловому импульсному воздействию. Измер ют температуры поверхностей образцов, противоположных нагреваемым. Испытание ведут до момента достижени заданного соотношени приращений температур. В отличие от известных способов, требующих регистрации изменени температуры вплоть до достижени равновесного значени , врем испытани может быть ограничено начальной стадией изменени температуры поверхности. Это обеспечивает сокращение времени испытаний. Уменьшени времени испытани и относительный принцип регистрации обеспечивают повышение точности, вследствие снижени вли ни теплообмена образца с окружающей средой на результат расчета искомой величины.

Description

Гтри достижении которых испытани прекращают . Расчет искомой величины осу йествл ют по приведенным соотношени м , в которых индекс 1 указывает на принадлежность к исследуемому образцу , индекс 2 - к контрольному образцу:

лл

а - - - 1п1- -П - + i

+

- JliL.taf-i-d - -i-

ii , L n

. -,

1 / ч 1

--- exp(- --г- агьг )J .

к

- температуропроводность; - толщина образца;

- отношение толщин;

Т - регистрируема температура образца;

ь - интервал времени от момента теплового импульса до момента достижени заданного 25 приращени температуры; ТЧ/Т - соотношение заданных приращений температур;

Ct/Cfc отношение рбъемных тепло- емкостей образцов; Q

К - отношение тепловых энергий, введенных в исследуемый и контрольный образцы.

Пример. Используют устройст

во, содержащее импульсный источник тепла - лазер типа ЛГН-701 с прерывателем и оптическим расщепителем теплового импульса, нагревающий поверхности исследуемого образца, термопа- ры, регистрирующие изменени температур поверхности образцов, противоположные нагреваемым, сигналы термопар усиливаютс усилител ми посто нного тока типа Ф136 и регистрируютс само- писца типа 3030-2. Регистрируютс только начальные части температурно- временных зависимостей. Определ ют температуропроводность политетрафторэтилена ПТФЭ) при 310 К; в качестве контрольного образца используют плавленный кварц. Образец и эталон берут диаметром 10 ми одинаковой толщины 1 , 1 г. м, т.е. d 1.

Данные по плотности (Р), удельной теплоемкости (Сг) и температуропро- водности (az) дл кварцевого стекла берут: р2. 2,2 40 Сг 0,761 КДж/кг К; az 8, м с

o

5

0

5

Q

35

дд ,с

.

Указанные параметры дл ПТФЭ получены в процессе дополнительных измерений . Плотность измер ют методом гидростатического взвешивани , а удельную теплоемкость - с помощью динамического калориметра с погрешностью 3%. Эти данные дл 310 К такие: О, 2,1-103 кг/м3; С, 1 КДж/кг-К. Чтобы не измер ть энергии тепловых импульсов при каждом опыте подбираетс така оптическа схема расщепител , состо щего из зеркал, что К 1. При этом энергии тепловых импульсов подбираютс такой величины (около 5 Дж, чтобы приращени температур задних поверхностей образца и эталона , измер емых хромель-алюмелевой термопарой с чувствительностью 41 мкВ/К, не превышала 3-5 К дл исключени перегрева передних поверхностей .

Температурные приращени поверхностей образцов выбираютс равными: 1 1 1 К (т 1). Из экспериментальных температурно-временных зависимостей определены интервалы времени t 23,8 с, t/i 3,1 с. Экспериментальное значение а, - 1,18х м2/с.

Предлагаемый способ в отличие от известного (метода вспышки) обеспечивает сокращение времени испытани , так как используетс только начальный участок температурно-временных изменений . Уменьшение времени испытаний и относительный принцип регистрации обеспечивают повышение точности вследствие снижени вли ни на расчет искомой величины теплообмена испытуемого образца с окружающей средой . Способ может найти применение при технологическом контроле образцов материалов.

Claims

Формула изобретени

Способ измерени температуропроводности материалов, заключающийс в том, что воздействую тепловым импульсом на поверхность образца в виде пластины и получают информацию о температурно-временных изменени х на противоположной поверхности образца, на основании чего вычисл ют температуропроводность , отличающийс тем, что, с целью повышени точности за счет снижени вли ни теплообмена образца с окружающей

средой и уменьшени времени измерени , одновременно подвергают испытанию контрольный образец, испытание образцов провод т до моментов достижени заданных приращений температур поверхностей образцов, а искомую величину рассчитывают по формулам

2 2.

с -г

а

d Ь , Г 1 ,. - lnj-r l

ъг

, fi Л Л

ехр(- -тг- агс2 )J ,

Ч

Ct

с,

к

d- m

где а - температуропроводность;. 1,2 - индексы, относ щиес к исd

.11. i

следуемому и контрольному образцам соответственно; 1 - толщина образца;

отношение толщин;

rp fai

г

регистрируема температура поверхности образца; интервал времени от момента теплового импульса до момента достижени заданного приращени температуры; , соотношение заданных приращений температур; - отношение объемных теплоемкостей образца;. К - отношение тепловых энергий, введенных в исследуемый и контрольный образцы.