Способ неразрушающего измерения теплофизических свойств материалов

 

СПОСОБ НЕРАЗРУШАЩЕГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ , заключаклщйся в том, что на исследуемьй материал устанавливают теплопроводящий элемент, температура которого выше температуры исследуемого материала, и измеряют изменение его температуры во времени, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений путем исключения влияния имеющихся градиентов температур и источников тепла в исследуемом материале, в теплопроводящий элемент подают энергию, проводят измерения температуры его во времени относительно такого же элемента , который устанавливают на исследуемый материал вне зоны теплового влияния, причем температуры обоих элементов в момент установки одинаковы , а время измерения f должно удовлетворять соотношению S (Л ri/a 0,6 где Гр - радиус теплопроводящего элемента; а - температуропроводность исследуемого материала, и по измеренным температурам определяют искомые параметры. ч Од 1С (С со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„117 22 (51)4 С 01 N 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ го

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3654002/24-25 (22) 26. 10. 83 (46) 30.08.85. Бюл. и 32 (72) Е.А.Белов, Ю.В.Левочкин, Е.С.Платунов и М.В.Яковлев (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт холодильной промьнпленности (53) 536.2 (088.8) (56) Рыбаков В.И. и др. Прибор с точечным нагревателем для определения коэффициентов теплопроводности изотропных материалов. Научные труды

НИИМосстроя.Вып. 6, М., 1969.

Авторское свидетельство СССР .

У 1004843, кл. С 01 N 25/18, 1982. (54) (57) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что на исследуемый материал устанавливают теплопроводящий элемент, температура которого вьппе температуры исследуемого материала, и измеряют изменение его температуры во времени, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения влияния имеющихся градиентов температур и источников тепла в исследуемом материале, в теплопроводящий элемент подают. энергию, проводят измерения температуры его во времени относительно такого же элемента, который устанавливают на исследуемый материал вне зоны теплового влияния, причем температуры обоих элементов в момент установки одинаковы, а время измерения 2 должно удовлетворять соотношению где г — радиус теплопроводящего элео мента; а — температуропроводность исследуемого материала, и по измерЕнным температурам определяют искомые параметры.

1176223 2

При измерении разности температур

О = t — t между дисками получают систему

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано при исследовании теплопроводности В и температуро" проводности о> материалов холодильной 5 техники, строительных материалов, теплонагруженных конструкций энергетических объектов.

Цель изобретения — повьппение точности измерений путем исключения вли-1О яния имеющихся градиентов температур и источников тепла в исследуемом теле на результат измерения.

Сущность способа заключается в следующем. 15

Исследуемь>й материал рассматривается как полуорганический массив с постоянными теплофизическими характеристиками Д и о> . Начальное распределение температур в материа- 20 ле й(=О)= >>>>(z), где ось z направлена вглубь массива, имеет ноль на поверхности тела. Начиная с момента

> = 0 оба элемента приводятся в тепловой контакт с телом, и в одном из элементов вьделяется мощность W в расчете иа единицу площади контак та. При сделанных предположениях температурные возмущения t (х, у, z), вносимые каждым из элементов в мате- 30 риал, описываются уравнением

v B- — — =О

3В

»> (6) = 0

Л (1) . условиями: З5

"4,г

12 > Х>У>Е Я (г1

Х>У>4 ß q

10 г 1 dt<г

v t +

«г а с граничными и начальными д6 С о9

-7> = о Уо +1»" " Я > И)

8z 2»0

О х,ч,фЯ. (ц

Система (4)-(6) не содержит инфор мации о неравномерности поля в теле и источниках тепловьделения.

Решение системы (4)-(6) для элементов в виде диска и моментов врем ени Т i 0,6 ro/а

Е= — - - 1 ——

Иг 1 ro 11 р )>(7)

Л 2Ф чала 4 где г — радиус диска.

Соотношение (7) показывает принципиальную возможность определения теплопроводности и температуропроводности материала по измеряемой в опыте разности температур дисков

6(1/>/>.). Действительно, зависимость

8 (1/Ф оказывается линейной, причем экстраполяция прямой к значениям

1/ Ю 0 позволяет найти установившееся значение .перепада в установившейся стадии и по нему рассчитать теплопроводность

<о

3= — —— с »»ч где от о — установившийся перепад температуры между дискамие

Температуропроводность рассчитывается из тангенса К угла наклона пряй Е (1/Г-.) где

1 3.

Ли аС = Л/а

1»

Я

С о текущее время; температурные возмущения, вносимые каждым из элементов в материал; теплопроводность и температуропроводность материала; мощность объемных источников тепла в теле; теплоемкость элемента в расчете на единицу площади; мощности, вьделяемые в расчете на единицу пощади кон- 55 такта; область контакта элемента с телом.

1 г 1 1 а = r о г с>о>ц

При необходимости может быть рассчитана и объемная теплоемкость где С вЂ” удельная теплоемкасть; о — плотность материала.

Способ позволяет проводить измере. ние теплофизических свойств материалов и изделий в процессе эксплуатадии при наличии в них тепловых потоков. Измерение температуры элемента

Составитель В.Гусева (едактор Л.Веселовская Техред М..Кузьма

Корректор Е. Сирохман

Заказ 5352/43 Тираж 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подпис ное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 относительно такого же второго элемента дает возможность получать информацию в одном опыте и сократить время измерений в 2,5-3 раза, что особенно важно при измерении свойств

176223 4 материалов с низкой теплопроводностью, а также повысить точность измерений в 1,5-2 раза в результате исключения влияния температурных градиентов в исследуемом теле.