Способ определения температуро-проводности материалов

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что тепловой импульс подают на один торец стержня из исследуемого материала и измеряют температуру в двух точках его боковой поверхности, расположенных на одной образующей, -отличающийся тем, что, с целью уменьшегГия погрешности определения температуропроводности , измеряют интегральную температуру поверхности стержня, которая заключена между торцами стержня и , двумя его образующимя, и интегральную температуру этой части поверхности, которая заключена между ненагреваемьш jторцом и параллельным ему сечением |стержня, проходящим через ближайшуюк ненагреваемому торцу точку измерения температуры, после чего искомую/ |величину ;рассчитывают пр формуле . х| 01 0,И - I 42 1где а - температуропроводность} координата сечения стержня, .. проходящего через ближайшую к ненагреваемому торцу точI ку измерения температуры; время, при котором выполня- ( ется условие 0/0 1/2; 0 гинтегральная температура по (/} верхности стержня, которая заключена между ненагреваемым торцом и параллельным ему сечением стержня, прохоС е дящим через ближайшую к ненагреваемому торцу точку измерения температуры; О 9R е - интегральная температура поверхности стержня, которая заключена между торцами стержня и двумя его образ5пощими .

,Su„„1061017 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) . G 01 N 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3352729/18-25, (22) 06.11.81 (46) 15.12.83. Бюл, 9 46 (72) В.А.Рыков и В.А.Самолетов (71) Ленинградский технологический институт холодильной промышлениости (53) 536. 6 (088. 8) (56) 1. Парцхаладзе К,Г. — Сб. Исследования в области тепловых измерений, Иэд-во стандартов 1971, с ° 35-37.

2. Клименко М.М. и др. Импульсный метод определения температуропровод-. ности. Теплофизика высоких температур, 17, 1979, Р 6, с.1216-1223 (прототип) . (54).(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ TENHEPA

ТУРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что тепловой импульс подают на один торец стержня из исследуемого материала и измеряют тем-. пературу в двух точках его боковой поверхности, расположенных на одной .образующей, .отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности определения температуропроводности, измеряют интегральную температуру поверхности стержня, которая заключена между торцами стержня и двумя его образующими, и интегральную температуру этой части поверхности, которая заключена между нейагреваемым

1торцом и параллельным ему сечением стержня, проходящим через ближайшую ,к ненагреваемому торцу точку измерения температуры, после чего искомую величину:Рассчитывают по формуле

Х2 а = О, И6

4/2 где а — температуропроводностЫ

Х2 — координата сечения стержня, проходящего через ближайшую к ненагреваемому торцу точку измерения температуры;

i /2 — время, при котором выполня- I ется условие 8/82 = 1/2;

8„ - интегральная температура поверхности стержня, которая заключена между ненагреваемым торцом и параллельным ему сечением стержня, прохо- дящим через ближайшую к ненагреваемому торцу точку. измерения температуры;

8< — интегральная температура поверхности стержня, которая заключена между торцами стержня и двумя его образующими.

1O(iOi V

Изобретение относится к измерению .теплофиэических свойств конструкционных материалов и предназначено для использования в материаловедении при изучении свойств металлов и сплавов.

Известен способ, согласно которому температуропроводность исследуемь)х материалов находят следующим об(разом: подают тепловой импульс на одну сторону плоского образца и измеряют температуру в одной точке на его противоположной стороне и по полученным данным определяют коэффициент температуропроводности (.1).

Однако данный способ не позволяет учесть погрешность измерения, выз"(5 ванную неравномерным распределением энергии теплового импульса на поверхности образца.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае-. 20 мому результату является способ определения температуропроводности материалов, заключающийся в том, что тепловой импульс подают на один конец стержня из исследуемого материала и 25 измеряют температуру в двух точках его боковой поверхности, .расположенных на одной образующей (2 .

Однако известный способ определения температуропроводности металлов характеризуется вы окой погрешностью

t обусловленной, главным образом, недостаточностью определения координат точек измерения температуры.

Цель изобретения — уменьшение пог- З5 решности определения температуропроводности за счет исключения погрешности измерения, вызванной неточностью определения координат точек измерения температуры.

Поставленная цель достигается

40 тем, что согласно способу определения температуропроводности материалов, заключающемуся в том, что тепловой импульс подают на один торец стержня из исследуемого материала и 45 измеряют температуру в двух точках его боковой поверхности, расположенных на одной образующей, измеряют интегральную температуру поверхности стержня, которая заключена между 50 торцами стержня и двумя его образующими, и интегральную температуру части этой поверхности, которая заключена между ненагреваемым торцом и параллельным ему сечением стержня, проходящим через ближайшую к ненагреваемому торцу точку измерения температуры, после чего искомую величину рассчитывают по формуле

Х о(=0, 116 у2- (.

112 где a — температуропроводность |

Х2 — координата сечения стержня проходящего через ближайшую к ненагреваемому торцу точку измерения температуры) 1 2 — вРемя, при котором выполняется условие 81 /8 =1/2

92 — интегральная температура поверхности стержня, которая заключена между ненагреваемым торцом и параллельным ему сечением стержня, проходящим через ближайшую к ненагреваемому торцу точку измерения температуры;

82 — интегральная температура поверхности стержня, которая заключена между торцами стержня и двумя его образующими.

Анализ температурного поля стержня длиной L на поверхность переднего торца Х=О которого подают теп) ловой импульс, энергия которого распределена по этой поверхности произвольным образом, показывает, что если выполняются условия Х «Ь и

Х< /(ai„) ) 1, то коэффициент темпера-, туропроводности может быть найден по формуле

2. иМ Х2 о(= . ((1)

Фг а (где ol — температуропроводность у

Х2 — координата сечения стержня, проходящего через ближайшую к ненагреваемому торцу точку измерения температуры; ш1 — числовой параметр, который находится из следующего соотношения:

:а, (zI ф(ш)/ш ñå где A — число, которое удовлетворя- .,-. ет неравенство O/AC1 и задается экспериментатором у

Ф(шф — интеграл ошибок;

Т„ — время, отсчитываемое от момента подачи теплового импульса, при котором выполняется следующее равенство:

6„(т) 2() =„

=А, (3):

Ч2

t(tI= dxI t(x,ю,ч,с((гь(ч()(i(гъ(ч()tач

Х2 9 Д

). l2

tt(tI ° à.)((х,п,чх(("(ч() ° (п(ч() ач о (— йараметрическое уравнение граничных точек произвольного сечения стержня, параллельного его торцам.

По физическому смыслу 02 (в ) интегральная температура поверхности

1061017

15

25

Составитель В.Битюков

Техред В.далекорей

Корректор В. Бутяга Редактор Т. Матейко

Заказ 10030/45 . Тираж 873 .Подписное

ВНИИПИ,Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 стержня, которая заключена между торцами стержня и двумя его образующими V„const (Ч. =сОй зФ

Ч =const v n (Ч2 j =const где <<(i ) — интегральная температура части поверхности, которая заключена между нена.греваемым торцом стержня и параллельным ему сечением стержня, проходящим через ближайшую к ненаг- i реваемому торцу точку

x=-x2 измерения температуры (2) .

Обычно измерения проводят при

A = 1/2. в этом случае из (2) получим .следующее уравнение: откуда находим м „=О, 476.

Таким образом, согласно (1) получим формулу для расчета температуропроводности:

0,116 Х2 (4) где 2 — время, прй котором выполняется условие 8 (Ц(&2(t)= определяется из экспери2 мента.

Итак, используя формулу (43 по найденному экспериментально значе.нию 1 ., находят коэффициент температуропроводности.

То, что вместо измерения темпера- З5 туры в двух точках на боковой поверхности стержня измеряют интегралЬную температуру 62(т ) поверхности стержня, которая заключена между торцами стержня и двумя его образующими, и 40 интегральную температуру части этой поверхности, которая заключена между задним торцом и параллельным ему сечением стержня, проходящим через ближайшую к заднему торцу точку Х = Х измерения температуры в известном способе, позволяет уменьшить погрешность определения температуропроводности за счет исключения погрешности измерения, вызванной неточностью в определении координат. этих точек.

В известном способе погрешность определения температуропроводности составляет 7 — 8%. Причем основная. погрешность возникает за счет неточ ности в измерении координат точек

Х = Х и Х = Х2, в которых измеряется температура..Йсключение этой погрешности при определении температуропроводности по изобретению позволяет уменьшить погрешность определения а до 2 — 307о

Абсолютная погрешность, с которой определяется координата Х, в данном способе на порядок меньше, чем в известном, так как для регистрации температуры используются не термопары, а термометры сопротивления, длина которых может быть определена с погрешностью дХ - 0,01 мм, в то время как при заделке термопары диаметром ф = О, 05 мм имеем d, Õ О, 25 мм.

К тому же, чувствительность регистрации интегральной температуры вдоль стержня выше, чем регистрации температуры в одной точке, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению относительной погрешности дГ„ /Й .

При высоких температурах (+ >1000 К) может использоваться фотометрический метод регистрации температуры, что упрощает процесс измерения и расширяет температурный диапазон измерения.