Способ определения коэффициента теплопроводности материалов

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, включаю&щй использование исследуемого и. контрольного образцов в виде пластин,) создание стгщионарного тёплового режима образцов, регистрацию перепада температур на контрольном образце и теплового потока, проходящего сквозь исследуемый образец, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса определения, образцы гфиводят в тепловой контакт по плоскости , подводят тепло по этой плоскости , тепловой поток регистрируют посредством тепломера, который приводят в тепловой контакт с наружной поверхностью исследуемого образца, а наружные поверхности контрольного образца и тепломера поддерживают при одинаковой температуре.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д) G 01 М 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ

2

3 ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3632854/18-25 (22) 12.08,83 (46) 30,08.84. Бюл.. Р 32 (72) Э.В.Осипов и А.И.Шевченко (7l) Институт проблем литья АН УССР (53) 536 . 212. 2 (0 88. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 219259, кл. G 01 N 25/20, 31.12.64, 2. Авторское свидетельство СССР

9 359582, tot. G 01 М 25/18, 01.04.71 (прототип) °

;(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕН1А ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ включающий использование исследуемого и. контрольного образцов в виде

" пластин,> создание стационарного

„„SU„„11) 1 4 A

; теплового режима образцов, регистрацию перепада температур на контрольном образце и теплового потока, про« ходящего сквозь исследуемый образец, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса определения, образцы приводят в тепловой контакт по плоскости, подводят тепло по этой плоскости, тепловой поток регистрируют посредством тепломера, который при" водят в тепловой контакт с наружной поверхностью исследуемого образца, а наружные, поверхности контрольного образца и тепломера поддерживают при одинаковой температуре.

1111084

Изобретение относится к тепловым измерениям в частности к способам определения теплофизических характерис-тик материалов, и может быть использовано при определении теплопроводности любых материалов (тканей, жид- 5 костей, строительных материалов и др.) как в лабораторной, так и в производственной практике.

Известен способ определения теплофизических характеристик материалов, согласно которому несимметрично разогревают образец, измеряют тепловые по: токи и температуру на двух изотермических поверхностях образца, а также температуру в центре образца и по (5 этим данным определяют теплопроводность материала Е13.

Недостаток известного способа заключается в низкой точности определения теплопроводности, обусловленной ошибками, вносимыьы при измерении температуры в центре образца.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения коэффициента теплопроводности, включающий использование исследуемого и контрольного образцов в виде пластин, создание стационарного теплового режима образцов, регистрации перепада .температур на контрольном образце и теплового ЗО потока, проходящего сквозь исследуемый образец, Операциями способа являются также выравнивание перепадов температур по образцам и регистрация теплового потока, проходящего сквозь 35 контрольный образец (2j.

Данный способ ограничен по точности, что обусловлено необходимостью. регулировки мощности нагревателя, 4() большим числом составляющих погреш. ностей регистрирующих приборов при . двухкратном измерении мощности нагревателей и двукратном измерении температуры. Этот способ сложен, так 45 как необходимо регулировать мощности двух нагревателей, и проводить большое число измерительных операций.

Цель изобретения - повйшение точности и упрощение способа определения коэффициента теплопроводности. !

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему использование исследуемого и контроль ного образцов в виде пластин, созда- И ние стационарного теплового режима образцов, регистрацию перепада температур на контрольном образце и теплового потока, проходящего сквозь исследуемый образец, образцы приво- 60 дят в тепловой контакт по .плоскости, подводят тепло по этой плоскос-ти-, тепловой поток регистрируют rioсредством тепломера, который приводят в тепловой контакт с наружной поверхностью исследуемого образца, а наружные поверхности контрольного образца и тепломера поддерживают при одинаковой температуре.

На чертеже показана схема осуществления предлагаемого способа.

Схема включает холодильник 1, контрольный образец 2, нагреватель 3, исследуемый образец 4, тепломер 5, холодильник 6..

С помощью нагревателя 3, размещенного в плоскости. теплового контакта контрольного и исследуемого образцов, задают стационарный тепловой режим образцов. Затем с помощью тепломера 5 определяют тепловой поток, проходящий сквозь образцы.На контрольном образце любым известным способом определяют перепад температур и, зная толщину образца, вычисляют коэффициент теплопроводности по формуле

> = /(— — R) °

Я где d - толщина образца; — перепад температур на контрольном образце — удельный тепловой поток, проходящий сквозь исследуе-. мый образецу

R — тепловое сопротивление тепломера.

Расчетную формулу получают с использованием,специфического для данного способа условия: равенство перепада температур на контрольном образце и суммы перепадов температур на исследуемом образце и тепломере. Величина R должна быть определена пред1. варительно как константа устройства.

Пример . При опробывании спо- . ,соба измеряют коэффициент теплопро водности оптического стекла марки

ЛК-5. Результаты измеренийз R =

2 ° 10 м K/Bò; д = 7 10 м; дВ

6,20 K; q = 10 Вт/м 19 =1,166 ВТ/(м-К), За базовый объект принимают прибор для определения теплопроводности ИТ-3 разработки Института техни« ческой теплофизики АЙ УССР г. Киев.

По сравнению со способом-npcvzo-. типом и базовым, объектом расчетная относительная погрешность измерений при комнатных температурах уменьшилась в 2 раза.

Повышение точности достигается за счет того, что одновременное создание равных температурных перепадов на исследуемом и контрольном образцах позволяет уменьшить погрешность измерения за счет нестабильности тепловых потоков, так как в этом случае тепловые возмущения взаимно компенсируются. Кроме того, измерение

111 1084

Составитель В.Вертоградский

Редактор М.Келемеш. Техред С.Мигунова Корректор B. Синицкая

Заказ.6302/35.. . Тираж 822 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород,.ул. Проектная, 4 температуры на контрольном образце позволяет уменьшить и стабилизиро. вать контактные термические сопротивления.

Упрощение по сравнению, с прототипом достигается за счет исключе-. ния операции измерения перепада температур на образце.