Способ измерения теплопроводности материалов

 

Изобретение относится к испытаниям с применением тепловьпс средств, а именно к измерениям теплофизических свойств материалов. Целью изобретения является повьшение точности при измерениях посредством зонда, вводимого в исследуемый материал. Зонд представляет собой металлическую проволоку, покрытую слоем электроизоляции . Толщина этого слоя не должна превышать половины радиуса проволоки. Испытание состоит в подаче на зонд постоянного электрического напряжения, регистрации двух моментов времени в процессе нагрева зонда пропусканием электрического тока и регистрации соответствующего изменения электрического сопротивления зонда. Расчет теплопроводности материала производится с учетом теплового сопротивления слоя электроизоляции и теплоемкости единицы длины зонда. Эти величины определяются расчетом или экспериментально, введение их в расчетную формулу обеспечивает повышение точности. 1 ил. « (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 G 01 N 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К -ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4020150/31-25 (22) 29.11.86 (46) 23.06.87. Бюл. Р 23 (71) Алтайский государственный университет (72) М.А.Утемесов и А.П.Шейда (53) 536.02 (088.8) (56) Зарко В.E. и др. Физика горения и взрыва, 1971, т. 36, 1(- 4, с.613616.

Batty M.J. Applied Energy, 1984, ч. 16, )) 1, р. 88-113. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытаниям с применением тепловых средств, а именно к измерениям теплофизических свойств материалов. Целью изобретения является повьппение точности при измерениях посредством зонда, вводимого в исследуемый материал.

Зонд представляет собой металлическую проволоку, покрытую слоем электроизоляции. Толщина этого слоя не должна превьппать половины радиуса проволоки. Испытание состоит в подаче на зонд постоянного электрического напряжения, регистрации двух моментов времени в процессе нагрева зонда пропусканием электрического тока и регистрации соответствующего изменения электрического сопротивления зонда. Расчет теплопроводности материала производится с учетом теплового сопротивления слоя электроизоляции и теплоемкости единицы длины зонда. Эти величины определяются расчетом или экспериментально, введение их в расчетную формулу обеспечивает повьппение точности. 1 ил.

1 13

Изобретение относится к испытаниям с применением тепловых средств, а именно к области измерения теплофизических свойств материалов.

Целью изобретения является повышение точности при измерениях теплопроводности посредством зонда.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления способа.

Схема содержит стабилизированный источник 1 питания, реостат 2, эталонные сопротивления 3, вольтметр 4, регистрирующее устройство 5 и зонд 6.

-Зонд в виде металлической проволоки с известными электрическими свойствами, покрытый слоем электро изоляции, погружается в исследуемый материал. Для регистрации изменения электросопротивления зонда при испытаниях он включается в мостовую схему в качестве одного из ее плеч.

При подаче на мостовую схему электрического напряжения от источника 1 происходит разогрев зонда. Изменение электросопротивления зонда в зависимости от времени вследствие нагрева регистрируется устройством 5. Тепло-. вое сопротивление слоя электроизоляции и теплоемкость единицы длины зон да определяются расчетом расчетом или экспериментально.

Теплопроводность испытуемого материала рассчитывается по формуле

ы,Б R„C 1 1

Ф= — 1п t /t — —" (— — — )J

4 Р1Б. ) 2 " <г t< г J > где oL — температурный коэффициент электрического сопротивления металлического материала зонда; U — падение напряжения на зонде; 1 — длина зонда; t и с — моменты времени, измеряемые от йачала нагрева зонда;

R — изменение электрического сопротивления зонда за период от t до

R„ — термиче к е сопротивление

П слоя электроизоляции, м КВт ; r — радиус зонда; С вЂ” теплоемкость единицы длины зонда, ДжК м

Пример. Измеряют теплопроводность прессованного железного порошка. Пористость образца 47Х, расстояние от оси зонда до края образца

2 10 м. Зонд выполнен из тантало-4 вой проволоки диаметром 2 10 м, длиной 10,5 1О м, электроизоляции слоем в 5 IO м выполнена из эпоксидной

Формула изобретения

Способ измерения теплопроводности материалов, состоящий в том, что погружают в исследуемый материал зонд в виде металлической проволоки с известным температурным коэффициентом электросопротивления, покрытой слоем электроизоляции, разогревают зонд пропусканием по нему электрического .тока, регистрируют изменение электЗО рического сопротивления зонда во времени и падение напряжения вдоль зонда и определяют искомую величину по полученным данным, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повы35 шения точности измерений, дополнительно измеряют термическое сопротивление и теплоемкость зонда, а искомую величину определяют по формуле

40 = „ ln t /t — ( о U R„C 1

4т 1Б. ) г > тг, р температурный коэффициент электрического сопротивления металлического материала зонда; падение напряжения на зонде; длина зонда; моменты времени, измеряемые от начала нагрева зонда; изменение электрического сопротивления зонда за период ото, до 1 термическое сопрбтивление

2, -1 слоя электроизоляции,м К Вт теплоемкость единицы длины зонда, Дж К м где ос

1 ий— т

R и

55 С18885 2 смолы с теплопроводностью 0,2 Вт м К, Напряжение, подаваемое на мостовую схему, 0,7 В, моменты времени:

5 с, t = 10 с. В качестве измерителя 5 используют шлейфовый осциллограф.

Повышение точности согласно предлагаемому способу достигается за счет учета теплового сопротивления электt0 роизоляции и теплоемкости зонда..Эти величины входят во второй член расчетной формулы, корректируя этим расчетную формулу известного способа.

Изобретение может использоваться

f5 при исследованиях и технологических измерениях широкого круга материалов — жидких, сыпучих, и твердых.

Составитель В. Верто градский

Редактор А.Шандор Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

Заказ 2502/36 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4