SU807170A1

SU807170A1 - Устройство дл измерени опти-чЕСКиХ СВОйСТВ РАСплАВОВ ОКиСлОВМЕТАллОВ и МЕТАллОидОВ

Info

Publication number: SU807170A1
Application number: SU782683469A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Александрович Ананьев; Данил Биллярович Вафин; Валерий Юрьевич Зыков; Айрат Багауович Шигапов
Original assignee: Казанский Ордена Трудового Крас-Ного Знамени Авиационный Инсти-Тут Им. A.H.Туполева
Priority date: 1978-11-09
Filing date: 1978-11-09
Publication date: 1981-02-23

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может | быть использовано для измерения прозрачности и излучательной способности расплавов тугоплавких окислов металлов и металлоидов, содержащихся в виде конденсата в продуктах сгорания металлизированных ракетных топлив .

Известно устройство для измерения прозрачности образцов окислов металлов при температурах ниже их температуры плавления, состоящее из молибденового трубчатого нагревателя, заключенного в вакуумированный объем 11].

Однако это устройство не позволяет измерять оптические свойства исследуемых образцов при температурах^ превышающих их температуры плавления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения оптических свойств расплавов окислов металлов и металлоидов, содержащее нагревательную подложку с углублением для размещения образца, заключенную в вакуумированный объем [2].

Недостатком известного устройства является использование пластины ослабленного внутреннего отражения и вакуумированном объеме при измерении оптических свойств образцов и ИК-области, что вносит дополни⁵ тельную погрешность, позволяет исследовать лишь образцы, разлагающиеся при нагреве с образованием продуктов пиролиз а ,т.е. не позволяет измерять оптические свойства расплавов веществ при высоких температурах.

Цель изобретения - повышение точности измерений оптических свойств расплавов окислов металлов и мета15 ллоидов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве углубление для размещения образца снабжено неполно смачиваемым сквоз20 ным отверстием, удерживающим расплав.

На фиг.1 представлен вариант конструктивного выполнения устройстга для измерения оптических свойств 25 исследуемых образцов; на фиг.2 одна из форм выполнения нагревательной подложки с углублением и сквозным отверстием для исследуемого образца соответствующего се30 чения.

Устройство содержит вакуумированную рабочую камеру 1, водоохлаждаемые электроды 2, соединенные с источником питания, нагревательную подложку 3 с исследуемым расплавом. Рабочая камера 1 снабжена штуцером 4 для вакуумирования и оптическими окнами 5 из материала, прозрачного в инфракрасной области спектра. Углубление 6 в нагревательной подложке имеет сквозное отверстие, заполняемое . исследуемым расплавом.Для измерения ' ' оптических свойств предусмотрены источник 7 излучения и приемник 8.

Устройство работает следующим образом.

В водоохлаждаемую рабочую камеру 1 1 помещается на нагревательную подложку 3 исследуемый образец. Нагревательная подложка 3 соединяется с электродами 2. Объем рабочей камеры 1 .вакуумируется путем откачки воздуха через штуцер 4. Затем включают источник питания, соединенный с электродами 2 и нагревательной подложкой 3, По достижении температуры плавления исследуемый образец переходит из твердого состояния в расплав и заполняет сквозное отверстие в углублении б. В этом состоянии на расплав действуют гравитационные силы, сила поверхностного натяжения и силы давления, возникающие вследствие кривизны поверхности расплава. Уравнение сил, действующих на расплав, находящийся в сквозном отверстии подложки, имеет вид

После заполнения сквозного отверстия в углублении нагревательной подложки расплавом массой ш г ж_кр, который надежно удерживается в ней, производят непосредственное измерение « оптических свойств расплава при данной температуре. Например, для измерения прозрачности световой поток от источника 7 излучения пропускается через исследуемый расплав и фиксируется приемником 8 излучения по ⁰ отношению интенсивностей световых потоков,падающего на образец и прошедшего через него, и определяют значение коэффициента пропускания расплава на данной длине волны излу5 чения. Излучательная способность расплава определяется отношением излучения расплава на данной длине волны к излучению абсолютно черного тела при той же температуре.

Данное изобретение позволяет уменьшить погрешность при измерении прозрачности и излучательной . способности расплавов окислов металлов и металлоидов, находящихся в трактах высокотемпературных энергетических установок, более точно рассчитывать тепловые потоки от продуктов сгорания металлизированных твердых топлив, что позволяет улучшить проектирование теплозащитных покрытий высокотемпературных энергетических установок и системы их охлаждения.

Claims

Изобретение относит.с к неразрушанхдему контролю материалов и может быть использовано дл измерени прозрачности и излучательной способности расплавов тугоплавких окислов металлов и металлоидов, содержащихс в виде конденсата в продуктах сгорани металлизированных ракетнух топИзвестно устройство дл измерени прозрачности образцов окислов металлов npri температурах ниже их темпера туры плавлени , состо щее из молибде нового трубчатого нагревател , заклю ченного в вакуумированный объем Ii Однако это устройство не позвол ет измер ть оптические свойства исследуемых образцов при температура превышающих их температуры плавлени Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство дл измерени оптических свойств расплавов окислов металлов и металлоидов, содержащее нагревате .пьную подложку с углублением дл размещени образца, заключенную в ва куумированный объем 12. Недостатком известного устройства вл етс использование пластины ослабленного внутреннего отражени и вакуумированном объеме при измерении оптических свойств образцов и ИК-области, что вносит дополнительную погрешность, позвол ет исследовать лишь образцы, разлагающиес при нагреве с образ ованием продуктов пиролиз а,т.е. не позвол ет измер ть оптические свойства расплавов веществ при высоких температурах . Цель изобретени - повышение точности измерений оптических свойств расплавов окислов металлов и металлоидов . Поставленна цель достигаетс тем, что в известном устройстве углубление дл размещени образца снабжено неполно смачиваемым сквозным отверстием, удерживающим расплав . На фиг.1 представлен вариант конструктивного выполнени устройстпа дл измерени оптических свойств исследуемых образцов; на фиг.2 одна из форм выполнени нагревательной подложки с углублением и сквозным отверстием дл исследуемого образца соответствующего сечени . Устройство содержит вакуумирован ную рабочую камеру 1, водоохлаждаемые электроды 2, соединенные с источником питани , нагревательную подложку 3 с исследуемым расплавом, Рабоча камера 1 снабжена штуцером 4 дл вакуумировани и оптическими окнами 5 из материала, прозрачного в инфракрасной областиспектра. Углубление 6 в нагревательной подложк имеет сквозное отверстие, заполн ем исследуемым расплавом.Дл измерени оптических свойств предусмотрены ис точник 7 излучени и приемник 8. Устройство работает следующим об разом. В водоохлаждаемую рабочую камеру 1 помещаетс на нагревательную подложку 3 исследуемый образец. Нагревательна подложка 3 соедин етс с электродами 2. Объем рабочей камеры 1.вакуумируетс путем откачки воздуха через штуцер 4. Затем включают источник питани , соединенныРг электродами 2 и нагревательной подложкой 3, По достижении температуры плавлени исследуемый образец пе реходит из твердого состо ни в рас лав и заполн ет сквозное отверстие в углублении 6. В этом состо нии на расплав действуют гравитационные силы, сила поверхностного нат жени и силы давлени , возникающие вследствие кривизны поверхности рас плава. Уравнение сил, действующих на расплав, наход щийс в сквозном отверстии подложки имеет вид ff- 2yrR 4-2G-Sj /R где ff- коэффициент поверхностного нат жени расплава окисла металла; R - радиус отверсти в подложке R - радиус кривизны поверхности верхней части расплава; R, - рсщиус кривизны поверхности нижней части расплава; S - площадь поверхности верхней части расплава; S- - площадь поверхности нижней части расплава; q - ускорение свободного падени Отсюда наход т критическое значе ние массы расплава, котора при дан ной температуре надежно удерживаетс в сквозном отверстии углублени нагревателей подложки --f ()После заполнени сквозного отверсти в углублении нагревательной подложки расплавом массой «i «с , который надежно удерживаетс в ней, производ т непосредственное измерение оптических свойств расплава при данной температуре. Например, дл измерени прозрачности световой поток от источника 7 излучени пропускаетс через исследуемлй расплав и фиксируетс приемником 8 излучени по отношению интенсивностей световых потоков падающего на образец и прошедшего через негожи определ ют значение коэффициента пропускани расплава на данной длине волны излучени . Излучательна способность расплава определ етс отношением излучени расплава на данной длине волны к излучению абсолютно черного тела при той же температуре. Данное изобретение позвол ет уменьшить погрешность при измере .нии прозрачности и излучательной . способности расплавов окислов металлов и металлоидов, наход щихс в трактах высокотемпературных энергетических установок, более точно рассчитывать тепловые потоки от продуктов сгорани металлизированных твердых топлив, что позвол ет улучшить проектирование теплозащитных покрытий высокотемпературных энергетических установок и системы их охлаждени . Формула изобретени Устройство дл измерени оптических свойств расплавов окислов металлов и металлоидов, содержащее нагревательную подложку с углублением дл размещени образца, заключенную в вакуумированный объем, отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерений, углубление дл размещени образца снабжено неполно смачиваемым сквозным отверстием , удерживак аим расплав. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе l.BaHKMHH А. В. и Петров В. А. Экспериментальное исследование спектрального коэффициента поглощени кварцевых стекол в области спектра 0,25-1,25 мкм при высоких температурах . - Теплофизика высоких температур , 1976, № 2, с.87.
2. Патент США № 3508836, кл. G 01 N 1/10, опублик. 1970 (прототип ) .

5 Ь

zzcEOaz