SU855464A1

SU855464A1 - Способ определени коэффициента температуропроводности твердых тел

Info

Publication number: SU855464A1
Application number: SU792838224A
Authority: SU
Inventors: Виктор Александрович Калинин
Original assignee: Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет
Priority date: 1979-11-12
Filing date: 1979-11-12
Publication date: 1981-08-15

Description

(54) СПОСОБ (ЭТРЕДЕЛБНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЬК

1

Изобретение относитс к измерению .теплофизических величин и может быть использовано дл определени коэффициента температуропроводности твердых тел, преимущественно пластмасс и металлов.

Известен способ определени коэффициента температуропроводности по методу регул рного теплового режима 1-го рода, при котором образец испытуемого материала с помещенным внутри него термометром предварительно нагревают (охлаждают) и погружают в ванну с термостатированной жидкостью . Затем ведут наблюдение за ходом изменени температуры образца. По полученным данным определ ют темп охлаждени (нагревани ) образца и, зна коэффициент формы, вычисл ют коэффициент температуропроводности CljНедостатками этого способа вл ютс необходимость внедрени термометра в образец, что нарушает сплошность образца, необходимость тщательнОй реализации условий посто нства температуры среды, в которую помещаетс образец, что во многих случа х приводит к большим затратам времени, поддержание в продолжение ТЕЛ

опыта неизменным коэффнциент теплоотдачи , ведение опыта прн перепаде температур пор дка , а иногда и значительно большем, что необхо- дикю дл выполнени услови посто нства коэффициента теплоотдачи, и не позвол ет определ ть истинное значение коэффициента температуропроводности и отнести его к определенto ной .температуре, и, следовательно, способ непригоден при изучении температуропроводности материалов в области ее сильного нзменени , например в области фазовых переходов,

15 кроме того способ не позвол ет изучать температуропроводность материалов при значенни критери Фурье :меньше 0,55.

Наиболее близким техническим ре20 шением вл етс способ определени коэффициента температуропроводности твердых тел в начальной стадии нестационарного режима по методу двух стыкующихс образцов, которые перед

25 опытом однородно нагреваютс до различных температур Т, и Тд в двух нагревательных камерах, а затем быстро привод тс -В тепловой контакт, 5при этом измер ют нзмененне темпера1туры во времени в месте стыка обраэцов и в точках, расположенных ка образцах на некотором рассто нии от поверхности контакта на одном и втором образце, причем один из них играет роль эталона И,

Процесс выравнивани их температур описываетс определенными математическими зависимост ми, построеннв ш на использовании теории начальной стадии теплопроводности (F 0,03). Эти зависимости, полученные в предположении существовани идеального теплового контакта на поверхности соприкосновени двух тел, св зывают изменение температуры в образцах с их теплофизическими параметрами, что делает возможным использование этих функциональных зависимостей дл опытного определени коэффициентов тепло - и температуропроводности материала испытуемого образца.

Недостатками способа определени теплофизических свойств образцов методом стыкующихс образцов вл етс необходимость тщательной обработк поверхностей стыка образцов таким образом, чтобы свести к минимуму величину контактного теплового сопротивлени , а так же прин тие специальных мер по его уменьшению путем сжати образцов, введением в контактную зону промежуточных контактирующих материалов, смазки на графитной основе, медную фольгу, олово, жидкие металлы. Кроме того, поскольк образцы перед опытом необходимо нагревать до различных температур Т и Тв, необходимы две изолированные нагревательные камеры с термостатирующими устройствами, а так же проведение опыта предполагает наличие разности и пор дка 100®С, что не позвол ет определить истинные значени теплофизических характеристик и отнести их к определенной температуре, поэтому способ непригоден дл измерений b области их сильных изменений , например в зоне фазовых переходов материала.

Отмеченные обсто тельства накладывают ограничени принципиального характера на точность определени коэффициентов тепло и температуропроводности указанного способа.

Цель изобретени - повышение точности определени истинного коэффициента температуропроводности при данной температуре, упрощение и увеличение быстродействи эксперимента

Поставленна цель достигаетс тем, что теплоизолированный призматический образец материала призматической формы подвергают поперечному изгибу, затем регистрируют величину алгебраической разности температур сжатой и раст нутой поверхности образца в разные моменты времени и по полученным данным, определ ют коэффициент температуропроводности формуле

ICto (m- Л . f,4 -16 (rnNpE - ъ)

если критерий Фурье

F - д

40,ъ .

°V/A

Ъ

где

-размер образца в плокости изгиба, см;

(,)

-отношение разностей

) температур сжатой и раст нутой поверхнос образца в момент времени ti, и С соответственно;

и по формуле

а- Ь 8nm

о 035

На чертеже изображена схема проведени опыта.

Известно, что при деформации тведых тел в адиабатных услови х их температура измен етс : при раст жении - уменьшаетс , а при сжатии увеличиваетс .

Согласно схеме по предлагаемому способу на верхней и нижней поверхност х испытуемого образца 1 устаналивают датчик разности температур 2 после чего за короткий промежуток времени, соответствующий критерию Фурье пор дка 10 , его изгибают. При этом температура раст нутой зон образца понижаетс , а сжатой Те. повышаетс . -Таким образом создаетс начальное неоднородное поле температур , которое с течением времени выравниваетс за счет внутренней теплопроводности материала.

Затем за некоторый момент времени Т и til регистрируют величину разности температур сжатой и раст нутой поверхностей образца

е,().)-ГрСЬО ваСЧ)--ТоСЧ)()

и определ ют коэффициент температуропроводности по формулам I или 2.

С целью проверки работоспособности способа и оценки величины относительной погрешности определени коэффициента температуропроводности :были проведены эксперименты на призматическом образце из полиметилметакрилата (орг, стекло).

Данный материал рекомендован ВНИИМ в качестве стандартной меры теплофизических свойств в диапазоне 273 f , дл которого коэффициент температуропроводности, а в 1,1910 с погрешностью +1,2%.Характерный размер поперечног сечени образца в плоскости действи изгибающего момента Ь 2,01 см. В качестве датчика разности температур сжатой и

раст нутой поверхностей образца использовалась дифференциальна медь - константанова термопара, сигнёш которой усиливгшс усилителем типа И37, измер лс цифровым вольтметром типа TR-1652 и регистрировалс цифропечатгиощими устройством .типа 3512а-3535а. Опыты производились

при температуре образца . Продолжительность одного опыта не превышала 10-25 с.

В таблице указаны данные опытов, которые проводились при различных значени х величины изгибаххаего момента , а также результаты расчетов, выполненных по формуле (1).

Claims

Формула изобретения

Способ определения коэффициента температуропроводности твердых тел

20 в начальной стадии нестационарного режима теплопроводности, при котором в разные моменты времени определяют температуру образца в двух точках, отличающийся тем, что, 25 с целью повышения точности определения истинного коэффициента температуропроводности, теплоизолированный призматический образец подвергают поперечному изгибу, затем регистри30 руют величину алгебраической разности температур сжатой и растянутой поверхностей образца в разные моменты времени и по этим данным определяют ’ коэффициент температуропроводности.

3$ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Осипова В.А. Экспериментальное определение процессов теплообмена. М., ''Энергия**, 1969, с. 96.
2. Осипова В.А. Экспериментальное определение процессов теплообмена. М., ''Энергия'', 1969, с. 152 (прототип) .

ВНИИПИ Заказ 6894/59 Тираж 907 Подписное

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул. Проектная, 4