Способ неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов

 

Изобретение относится к технической физике. Целью изобретения является повьшение точности определения теплофнзических характеристик материалов и уменьшение времени проведения теплофизического эксперимента . Способ неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов состоит в нагреве исследуемого об- ;разца точечным источником энергии и регистрации предельной избыточной температуры поверхности термоприемником . Последний перемещается относительно исследуемых образцов с одинаковой с источником энергии скоростью и фиксированной задержкой относительно него по линии, параллельной линии движения источника энергии. Осуществляют смещение термоприемника на вторую линию движения, параллельную линии движения источника энергии. Регистрируют значение избыточной предельной температуры при движении термоприемника по второй линии со скоростью, равной скорости движения источника энергии, и с той же фиксированной задержкой относительно него, -что и при движении по первоначальной линии. Затем увеличивают мощность источника тепловой энергии до величины , равной квадрату первоначального значения его мощности. Измеряют предельную избыточную температуру при движении термоприемника по второй линии со скоростью источника тепла и с той же фиксированной задерж- ;КОЙ относительно него, что и в первых случаях. Искомые характеристики определяют по соответствующим формулам . 1 ил. i (Л С со а со О1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН 511 4 6 01 N 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4055698/31 "25 (22 ) 14.04. 86 (46) 29.02.88. Бюл..N 8 (71) Тамбовский институт химического машиностроения (72 ) В,Н.Чернышов, Ю.Л.Муромцев, В.А.Попов и Т.И.Чернышова (53) 536.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1032382, кл. G 01 М 25/18» 1981, Авторское свидетельство СССР

В 1040392, кл. 0 01 Б 25/18, 1983, (54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к технйческой физике. Целью изобретения является повышение точности определения теплофизическик характеристик материалов н уменьшение времени проведения теплофизического эксперимента. Способ неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов состоит в нагреве исследуемого об,разца -точечным источником энергии и ,регистрации предельной избыточной температуры поверхности термоприемником. Последний перемещается отно„„SU„„1377695 А1 сительно исследуеиах образцов с одинаковой с источником энергии скорос тью и фиксированной задержкой относительно него по линии, параллельной линии движения источника энергии.

Осуществляют смещение термоприемника на вторую линию движения, параплельную ликии движения источника энергии, Регистрируют значение избыточной предельной температуры при движении термоприемниКа по второй линии со скоростью, равной скорости движения источника энергии, и с той же фиксированной задержкой относительно него, что и прн движении по первоначальной линии. Затем увеличивают мощность

Ю источника тепловой энергии до величины, равной квадрату первоначально.го значения его мощности. Измеряют предельную избыточную температуру С при движении термоприемника по второй линии со скоростью источника тепла и с той же фиксированной задержкой относительно него, что и в пер- фф вых случаях. Искомые характеристики « определяют по соответствующим фор- Д мулам. 1 ил. Cb

1377695

Изобретение относится к технической физике, в частности к теплофизическим измерениям, и может найти широкое применение в народном хозяйстве при определении качества и свойств искусственных материалов и изделий из них.

Цель изобретения - повышение точности определения теплофизических 10 характеристик материалов и уменьшение времени проведения теплофизического эксперимента.

Сущность способа заключается в следующем. 15

На чертеже приведена схема расположения и движения точечного источни ка энергии и термоприемника относи тельно исследуемых образцов в процессе измерения. 20

На схеме показаны исследуемый об разец 1, над которым размещены точечный источник 2 энергии и термоприемник 3, смещенный относительно источника по оси х на величину х и находящийся от него на расстоянии R, Перемещение термоприемника осуществ ляется вначале по прямой А, затем по прямой В, при этом термоприемник занимает положение 4 с расстоянием до 30 источника энергии R2.

Способ осуществляется следующим образом.

Начинают перемещение с постоянной скоростью относительно исследуемого образца 1 точечного источника 2 энергии и термоприемника 3, расположенного на расстоянии R „ от источника, движущегося по прямой А, параллельной линии движения источника энергии, 40 и измеряют избыточную предельную температуру на линии движения А. Затем удаляют термоприемник от источника энергии на расстояние В2, величина которого для упрощения расчетных формул равная удвоенному значению расстояния R перемещают термоприемник по линии В со скоростью U рав" ной скорости движения источника энергии, и с тем же х смещением Относи- . 50 тельно того, что и при движении линии А измеряют избыточную предельную температуру на линии В. Затем увеличивают мощность источника тепла до— величины, равной квадрату его перво-, 5 начального значения. При этом первоначальное значение мощности источника q задают из тех условий, чтобы при увеличении ее до значения, равного квадрату первоначальной величины, максимальная избыточная температура нагрева поверхности исследуемого .тела была бы не выше (0,8-0,9) температуры термодиструкции исследуемого материала, величина которой берется из, справочных данных или определяется предварительно экспериментальным пуФем, и измеряют предельную избыточную температуру при движении термоприемника по линии В со скоростью V равной скорости движения источника тепла и с той же задержкой х относи" тельно него, что и в первых двух случаях, а искомые теплофизические характеристики определяют по формулам, полученным на основе следующих рассуждений. Избыточная предельная температура поверхности исследуемого тела в точках, перемещающихся вслед за HcTUHHHKQM co скоростью источника по линиям, параллельным линии движения источника, и..находящимся от . нее на расстояниях R, и R2, соответственно будет определяться зависимостями: р, = — — — ехр (— - — (е + R, j I;(I )

2%Л R, T = — — — ехр (- — (x+R) (2) ч . Г Ч

2 2цЛЯ (2a где T1,Т 2 — соответственно предель" ная избыточная температура нагреваемой поверхности тела в. точках, перемещающихся за источником по линиям, параллельным линии движения источника, со скоростью источника и нахо дящихся от него на расстояниях R, и

Н2, К; q — мощность источника, Вт;

V — скорость перемещения источника и термоприемников относительно исследуемого тела, м/с; Я, a — коэффициенты тепло- и температуропроводности исследуемого тела, Вт/м К,м /с, х - смещение точки измерения температуры от источника энергии по оси х, м. Предельная избыточная температура в точках поверхности тела, перемещающихся вслед за источником . с одинаковой с ним скоростью V no линии, параллельной линии-.движения источника, и находящихся от него на расстоянии R2 при действии источника, мощность которого увеличена до величины, равной квадрату первоначального его значения, будет определяться зависимостью:

1377695

Произведя ряд несложных математических преобразований уравнений (1), (2), (3) .с учетом того, что В = 2R,, получают следующие формулы для определения тепло- и температуропроводности исследуемых тел:

VRi

Рдй 7„72ò, (4)

Ь= — — -- ехр (— -(х+В ), (5) .и- Т.2,В (2ц, 2

Таким образом, измерив значение предельных избыточных температур Т „, Т2 и Т и. зная расстояния.R и Rg„, по формулам (4) и (5) определяют ис" комые коэффициенты;;а и

Погрешность определения теплофизических свойств в предлагаемом способе значительно меньше, чем в известном.

Режим теплового воздействия на исследуемое тело в данном способе позволяет полностью исключить влияние на результат измерения различия; коэффициентов излучения эталонов и исследуемых тел, исключить влияние различия тепловых потерь на эталонах: и исследуемых телах, а также влияние различия между количеством тепла, которое выделяет источник энергии и значение которого используется в расчетных формулах для прототипа, и количеством тепла, которое в процессе эксперимента действительно поглощают исследуемое тело, так как тепловое воздействие и контроль температур по электромагнитному излучению осуществляется на участке только ис-, следуемого тела, имеющего одну и ту же постоянную степень черноты, шероховатость, коэффициент излучения и т.д, Так как способ устраняет необходимость в двойном эталонировании и позволяет без применения эталонов определять искомые нараметры, то очевидно, что общее время проведения теплофизического эксперимента уменьшается соответственно в 2-3 раза.

Формула изобретения

Способ неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов, состоящий в нагреве исследуемого образца подвижным точечным источником энергии и регистрации предельной избыточной температуры поверхности образца термоприемником, перемещаемым относительно образца с одинаковой с источником энергии скоростью и фиксированной задержкой относительно него по линии, параллельной линии движения источника энергии, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения теплофизических характеристик материалов и уменьшения времени проведения теплофизического эксперимента, осуществляют смещение теплоприемника на вторую линию движения, параллельную линии движения источника энергии, и регистрируют значение избыточной предельной температуры при движении термоприемника по второй линии со скоростью, равной скорости движения источника энергии, и с той же фиксированной задержкой относительно него, что и при движении по первоначальной ли25 нии, затем увеличивают мощность источника тепла до величины, равной .квадрату первоначального значения его мощности и измеряют предельную избыточную температуру при движении термоприемника по второй линии со скоростью источника тепла, и с той же задержкой относительно него, что и в первых двух случаях, а искомые теплофизические характеристики определяют по формулам

Ы = — — - 2 — — —

21пТ,/2T ГТ R „ где Т „- избыточная предельная температура нагреваемой поверхности полу40 бесконечного TBJIB В точкеp переме щающейся за источником с одинаковой с ним скоростью, по линии, параллельной линии движения источника и находящейся от него на расстоянии

Т>- избыточная предельная температура поверхности в точке, перемещающейся sa источником с одинаковой с ним скоростью

50 по линии, параллельной линии движения источника и находящейся от него на расстоянии

В, Кр Т вЂ” избыточная температура по55 верхности исследуемого тела в точке, перемещающейся за источником с одинаковой с ним скоростью по линии, параллельной линии движения ис1377695

Составитель В.Филатова

Техред А.Кравчук Корректор М,Пожо

Редактор М.Товтин

Заказ 863/38 Тираж 847 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 точника и находящейся от него на расстоянии R<, когда мощность источника равна квадрату его первоначальной линии К

У- смещение точки измерения . температуры от источника энергии по оси х, и; скорость перемещения источника и термоприемников отно-. сительно исследуемых тел,м/с; коэффициенты тепло- и темйературопроводности исследуемых материалов.

® (1