Способ определения теплопроводности материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК юр 6 0 1 и 25/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

- ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к АвтОРсиОму свидетельству ( " - " "." Й,"„ (21) 3379088/18-25 (25) 3456650/18-25 (22} 31,12.81 (46) 30.07.83. Бюл. и 28 (72) B.È. Коростелев, Ю.А. Попов, В,Г. Семенов, С.М. Скорняков и Г,А. Соловьев (71) Московский ордена Трудового Крас-. ного Знамени геологоразведочный институт им. С. Орджоникидзе (53) 536.629.7(088.8) (56) 1. Попов Ю.А. и др. Обнаружение отслоений в трехслойных изделиях с использованием быстродействующего тепловуэора. - "Дефектоскопия", 1975, и 6, с. 62.

2. Попов Ю.А., Некоторые особенности применения активного теплового метода контроля. - "Дефектоскопия", 1975, М 2, с. 56 (прототип), „SU„„1032382 А (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, включающий на-. грев поверхности исследуемого образца подвижным точечным источником энер гии, измерение температуры поверхности образца по линии перемещения источника энергии датчиком температуры; двигающимся с фиксированным отставанием от источника энергии, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения погрешности определения, последовательно с исследуемым образцом дополнительно устанавливают эталонный образец, измеряют начальные температуры образцов,.определяют предельные избыточные темпераЩ туры, с помощью которых рассчитывают искомую величину.

1032382

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при определении теплофизических свойств твердых тел.

Известен способ определения тепло- 5 физических свойств твердых тел, заключающийся в том, что .гюверхность тела, теплофизические особенности которого предстоит исследовать, нагревают в течение определенного интер- 10 вала времени равномерно распределенным источником, а затем после выключения источника через некоторое время задержки регистрируют температурное распределение нагретой поверхнос- 15 ти и по температурным аномалиям судят о наличии областей, отличающихся от соседних областей измененными тепло" проводностью и температуропроводностью t. 1).

26

К недостаткам указанного способа относится необходимость строгого выдерживания временного интервала нагрева образца и временной задержки между моментом окончания нагрева и 25 моментом регистрации температурного распределения нагретой поверхности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаеI мому результату является сгюсоб on" " зо ределения теплопроводности материалов, включающий нагрев поверхности исследуемого образца подвижным точечным источником энергии, измерение температуры поверхности образца по линии перемещения источника энергии,, датчиком температуры, двигающимся с фиксированным отставанием от источника энергии 2).

Основной недостаток известного сгю-40 соба состоит в большой гюгрешности измерения искомой величины.

Цель изобретения - уменьшение погрешности определения теплопроводности материалов.

Поставленная цель достигается, тем, что согласно способу определения теплопроводности материалов, включающему нагрев поверхности исследуемого образца подвижным точечным источником энер- .О

50 гии, измерение температуры гюверхности образца по линии перемещения источника энергии датчиком температуры, двигающимся с фиксированным отставанием от источника энергии, последовательно с исследуемым образцом дополнительно устанавливают эталонный об-. разец,. измеряют начальные температуры образцов, определяют предельные избыточные температуры, с помощью которых рассчитывают искомую величину.

На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа.

Источник l энергии и датчик 2 температуры помещены над эталоном 3 с известным коэффициентом теплопроводности и исследуемыми образцами 4, На чертеже стрелкой обозначено направление перемещения источника 1 энергии и датчика 2 температуры отно. сительно эталона .3 и образцов 4, Способ осуществляют следующим образом.

Вначале измеряют начальные температуры эталона с известным коэффициентом теплопроводности и исследуемых образцов, коэффициенты теплопроводности которых предстоит определить.

Начальные температуры можно определить, перемещая только датчик температуры вдоль поверхностей эталона и образцов. Затем сосредоточенный.источник 1 тепловой энергии постоянной мощности (например, электрическую лампу с зеркальным отражателем и с пятном нагрева, сфокусированным на поверхности нагреваемых образцов) и датчик 2 температуры (например, бесконтактный датчик, регистрирующий температуру нагретой поверхности гю электромагнитному излучению), жестко

1 связанный с источником 1 и гюэтому имеющий постоянное расстояние отставания, перемещают с постоянной скоростью вдоль поверхностей эталона и образцов в направлении, обозначенном стрелкой. При этом расстояние отставания датчика 2 температуры от источника 1 устанавливают таким чтобы выполнялось соотношение х 7 5hfK> где х - расстояние отставания;

К - коэффициент сосредоточенности источника, который позволяет рассматривать источник как точечный.

Толщина эталона 3 с известным коэф" фициентом теплопроводности и исследуемых образцов 4 должны быть не меньше расстояния отставания, чтобы можно было рассматривать процесс их нагрева как нагрев точечным источником гюлубесконечного тела.

В процессе нагрева для эталона 3 и для каждого исследуемого образца 4 измеряют предельную температуру нагреваемой поверхности по линии движения источника.

3 >032382

Затем по разности предельной температуры нагрева и начальной температурн эталона определяют избыточную предельную температуру нагрева по" верхности эталона 3 с известным коэф- 5 д фициентом теплопроводности. Далее по т разности предельной температуры нагре- с ва и измеренной ранее начальной тем-. н пературы каждого из исследуемых об- д разцов 4 определяют. избыточную пре- 10 в дельную температуру нагрева поверх- и ности для каждого из исследуемых об- о разцов 4:

Известно, что при нагреве поверх- з ности полубесконечного тела точечным t5 н подвижным источником избыточная пре- с дельная температура поверхности этого с тела в точке, перемещающейся вслед r за источником по линии его движения с такой же скоростью, определяется 20 а формулой Т

Тэт

4 БР Зт T05ð

Составитель В. Битюков

Редактор А. Лежнина Техред Q.Tenep Корректор Г. Реюетник

Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5394/49

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

T = где T - избыточная предельная температура нагреваемой поверхнос- 25 ти полубесконечного тела в точке, следующей за источни" ком по линии движения источ" ника с такой же скоростью;

q - мощность источника; 30 - коэффициент теплопроводности полубесконечного тела;

x - расстояние отставания точки, в которой определяется температура тела, от источника.

Эта формула является справедливой ля эталона с известным коэффициеном теплопроводности .Эт, которому оответствует найденная в результате агрева и измерений избыточная преельная температура Т т, и для перого исследуемого образца с теплороводностью 3. р, которую предстоит пределить; при этом для первого ис" следуемого образца определена в реультате нагрева и измерений избыточая предельная температура Т . По" кольку величина .q/2Âõ остается потоянной во время всего процесса нарева и измерений и коэффициент теплопроводности эталона jL известен, избыточная предельная температура Т этого эталона определена, то для первого исследуемого образца коэффициент теплопроводности определяют по формуле

Далее по найденной избыточной предельной температуре для каждого из остальных исследуемых образцов оп ределяют коэффициент теплопроводности при помощи последней формулы.