Способ определения теплофизических характеристик материалов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного определения температуры реакции и тепловой активности экзотермических смесей при высоких температурах. Экзотермические смеси в виде брикетов используются для разогрева различных узлов конструкции , а также при тепловых испытаниях материалов. Теплоотдача от экзотермического брикета к конструктивным элементам, характеризующая скорость нагрева и величину нагрева, определяется тепловым эффектом реакции , ее температурой и теплофизическими свойствами продуктов реакции, а именно коэффициентом теплопроводности 7 и объемной теплоемкостью CY, произведение которых в степени 1/2 называется тепловой активностью т| с -л у . Наибольшую трудность при определении теплофизических характеристик , как правило, составляет определение коэффициента теплопроводности , поскольку удельная масса и теплоемкость могут быть достаточно просто измерены либо путем взвешивания , либо с помощью калориметра, кроме того, удельная теплоемкость может быть рассчитана на основании химического состава вещества. 1 ил. с S (Л с 00 NJ О5 со х N3

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 G 01 N 25/18 ью, « -.

k, I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

f .1:". /

1 ь.аа, " а . 1.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4079013/24-25 (22) 07.04.86 (46) 23.10.87. Бюл. М 39 (72) К. Г. Омельченко,,М. Г. Тренов, С. В. Ковалевский и Т. А, Малыгина (53) 536.21(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1122955, кл. G 01 N 25/18, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 305397, кл, G 01 N 25/18, 1969, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного определения температуры реакции и тепловой активности экзотермических смесей при высоких температурах, Экзотермические смеси в виде брикетов используются для разогрева различных узлов конструкции, а также при тепловых испы„„Я0„„1346992 A I таниях материалов. Теплоотдача от экзотермического брикета к конструк-: тивным элементам, характеризующая скорость нагрева и величину нагрева, определяется тепловым эффектом реакции, ее температурой и теплофизическими свойствами продуктов реакции, а именно коэффициентом теплопроводности 9, и объемной теплоемкостью с, произведение которых в степени 1/2 называется тепловой активностью

f = cap . Наибольшую трудность лри определении теплофизических характеристик, как правило, составляет определение коэффициента теплопроводности, поскольку удельная масса и теплоемкость могут быть достаточно просто измерены либо путем взвешива" ния, либо с помощью калориметра, кроме того, удельная теплоемкость может быть рассчитана на основании химического состава вещества, 1 ил, I

1346992

Для определения температуры реакс> ции и тепловой активности используется соотношение, представляющее решение уравнения теплопроводности при контакте полуограниченного тела с неограниченной пластиной для внешней поверхности неограниченной пластины

2 — 1 — Š/Š" (211 1)R

2 h,<, Т Тр

Т-Т

1 где Т вЂ” температура, регистрируемая на внешней поверхности пластины (эталона) в момент времени ; 20 †.искомая температура реакции; — начальная температура эталона; — толщина эталона; 25

Ti + 2B = TiB +Q, Т0

Е, -. =,т, у,, Сь т с Ъ Д- тепловая активность со" ответственно эталона и Зо исследуемой экзотермической смеси.

Используя значения замеров температур Т на внешней поверхности эталона, выполненных по крайней мере в двух точках по времени С, и, в которых происходит существенное изменение температуры Т, решают систему уравнений (1), записанных для двух моментов времени, и определяют 4р

Т иК= Я;/Я или f =f/К

В качестве материала пластины желательно использовать материал, обладающий высокой температурой планления, высокой температуропроводно- 45 стью и слабо зависящей от температуры тепловой активностью. Такими свойствами обладают металлы Си Со, Мо.

На чертеже приведено устройство, с помощью которого реализуется пред- - 50 лагаемый способ.

Устройство содержит прижимную плиту 1, теплоизоляционную прокладку

2, воспламенительную ленту 3, плавкие цилиндрические опоры 4, опорную плиту 5, термопару 6 и регистрирую" щую аппаратуру 7. Кроме того, обоз:начены эталон 8 и образец 9 в виде экэотермической смеси.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения температуры реакции и тепловой активности экзо.термических смесей при высоких температурах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей спо соба за счет определения в одном эксперименте температуры реакции и тепловой активности экзотермических смесей при высоких температурах, Пример. Проводят определение тепловой активности и температуры реакции экзотермической смеси на основе порошков Ti (69 мас,7) и В (31 мас.Ж):

Размер частичек, из которых спрессован брикет d --20-100 мкм. Линейные размеры брикета 30хЗОх !5 мм, плотность = 2300 кг/м ° В качестве материала эталонного образца выбрана медь как вещество, обладающее высокой температурой плавления Т пл

=! 360 К .и слабо зависящей от .температуры тепловой активностью (с = — 77,7 ккал /м с" К при-T=293 К и с% = 69 ккал /м с K при T=l 1273K).

Толщина эталонного металлического образца К = 1О ммв Инициирование реакции в экзотермнческом брикете осуществляют с помощью электровоспламе1 нителя, выполненного в виде ленты, наложенной на поверхность брикета, противоположную плоскости контакта с эталоном. Прижимная плита предназначена для обеспечения хорошего кон" такта испытуемого и эталонного образцов после прохождения реакции.

На эталонном образце имеются четыре выемки, в которые вставлены четыре тонких стержня из легкоплавких металлов, например свинца. Испытуемый образец до испытаний опирается на эти стержни. После подхода фронта реакции к нижней плоскости испытуемого образца легкоплавкие опоры плавятся, и эа счет давления прижимной плиты осуществляется контакт с эталоном.

При этом расплав заполняет выемки в эталоне.

Техническая эффективность предло" женного способа заключается в том, ! 346992

Фо р мул а и э о бр е т ения

2 1

Составитель В. Филатова

Редактор И. Николайчук Техред M.Õîäàíè÷ Корректор И. Муска

Заказ 5115/42 Тираж 775 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 что он впервые позволил определить тепловую активность экзотермических, сме сей после ре акции, проходящей при

Т ъ 200 К, и одновременно определить температуру реакции, при этом не используются высокотемпературные датчики, контактирующие с реагирующей смесью, которые характеризуются значительными погрешностями.

Надежность предложенного способа определяется тем, что он не требует специального нагревателя и создания дополнительных систем по обеспечению заданного температурного режима нагрева, а также размещения датчиков температуры непосредственно в исследуемом материале.

Способ определения теплофизических характеристик материалов, заключающийся в том, что торец эталона, выполненного в виде пластины, противоположный торцу, взаимодействующему с образцом, подвергают термическому воздействию и измеряют температуру эталона, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет определения в одном эксперименте !

ð температуры реакции и тепловой активности экзотермических смесей при высоких температурах, в образце, выполненном в виде прямоугольного брикета, инициируют плоский фронт реакции экзотермической смеси, параллельный поверхности брикета, которую приводят в контакт с поверхностью эталона в момент подхода к ней фронта реакции, измеряют температуру на

20 противоположной поверхности эталона для двух моментов времени, соответствующих зоне ее максимальных градиентов, по которым судят о искомых характеристиках.