Способ определения коэффициента теплопроводности материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 С 01 N 25/ l8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3879406/31-25 (22) 30.12 ° 84 (46) 07.10.88. Бюл. У 37 (71) Восточно-Сибирский технологический институт (72) Ц.Д.Дамдинов, К.М.Марактаев, А.Д.Цыремпилов, М.)1.Маланов, И.Н.Бутовский, В.К.Савин и Б.Д.Некрасов (53) 536.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 473940, кл. G 01 N 25/18, ?975.

Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы. — М.-Л.: Энергия, 1960, с.50-55. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ К ТЕРИАЛОВ, ÄÄSUÄÄ 1429005 А1 заключающийся в создании постоянного перепада температур на находящихся в тепловом контакте плоских исследуемом образце и эталоне и определении искомой величины, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью ускорения процесса определения на поверхности образцов предварительно наносят слой материала с известным относительным коэффициентом излучения, устанавливают их параллельно друг другу с воздушными прослойками толщиной равной (i/5-1/6) толшйне образца, затем создают температурное поле, обеспечивающее перепад Фем 2 пературы в воздушных прослойках рав-,ж ный 8-10К.

1429005

Изобретение относится к области измерения теплофизических характе- ристик материалов,, в частности к слособу определения коэффициента теплопроводности строительных материалов, и может быть использовано в области теплофизических исследований °

Целью изобретения является ускоре- 10 е процесса определения теплопроводн сти и получение зависимости теплои оводности от температуры эа один о ыт при сохранении точности определения. 15

Способ осуществляется следующим образом.

На два или более образцов толщиной 8 ъ 0,05 м наносят тонкий слой

Материала .с,известной степенью черно- 20 ы Е, например любая масляная краска. тепень черноты материалов в- предеах температур, допускаемых в строительстве, практически не изменяется и принимается постоянной. 25

Образцы устанавливают параллельно друг другу с воздушными прослойками

1 1 толщиной (— — — — — ) о используеИ э мыми в качестве эталонного материала, причем первый и последний образцы плотно прилагают к нагревателю и холодильнику. Установка образцов параллельно друг другу объясняется соблюдением условия неразрывности теплового потока q=const. Величина

1 1 воздушной прослойки (— - — — ") Р„ определена необходимостью создания температурного перепада, равного 40

8-10 К и исключением конвекционного теплообмена в воздушной прослойке.

Необходимость плотного прижатия первого и последнего образцов соответственно к нагревателю и холодильнику обусловлена исключением контактной разности температур (поверхность теплового источника — поверхность образца).

Включая нагреватель и холодильник, 50 создают температурное поле. Измерения, необходимые для определения коэффициента теплопроводнссти, проводят в установившемся тепловом режиме.

Удельный тепловой поток, проходящий через систему, определяется в любой i-й прослойке как сумма тепловых потоков, переносимых кондуктивной ц„ и лучистой q„ составляющих теплопереноса.

Получение температуркой зависимости коэффициента теплопроводности обусловлено тем, что в стационарном теплоном режиме в системе плоских образцов устанавливается температурное поле от температуры нагревателя до температуры холодильника.

Таким образом, средняя температура, при которой определяется коэффициент теплопроводности исследуемого материала, для каждого последующего образца от нагревателя ниже предыду-. щего. Это обстоятельство дает возможность получить температурную зависимость на предлагаемой установке за один опыт.

Исследуемые образцы, например три, с толщиной 0,05 м, длиной и шириной

0,25 м и предварительно окрашенные масляной краской со степенью черноты

0,81 иэ керамзитобетона с g 800 кг/м помещают между нагревателем и холодильником, при этом первый и третий образцы плотно приложены соответственно к нагревателю и холодильнику. Между ними на расстоянии 0,01 м от них расположен второй образец. Затем при помощи подбора температур нагревателя и холодильника создают температурное поле таким образом, чтобы перепад температуры в прослойках был не более 10 К. Температура нагревателя, т.е. горячей стороны первого образца, устанавливается равной 323 К.

Распределение температур на ис-! следуемых образцах следующее; Т, =323, Т = 313,6, T„ 386,6, Т -"

=296,91, Т, = 289, Т = 278,97 К. Перепад температур в первой воздушной прослойке равен ЬТ = 7 К во втоЬ рой ЕТь = 7,9 К, а перепады температур на образцах соответственно равны: LTD = 9 4, hT 9 69, KT

I 2 3 =10,03 К. Средняя температура в первой прослойке равна Т „ = 310,1 К, а теплопроводность воздуха в ней

, = 0,0269 Вт/м К, во второй соответственно Т р>,Д = 292,95 К, h<

=0 0258 Вт/м К.

Полный удельный тепловой поток, например, в первой воздушной прослойке равен 1 2 I

Т,-Т, Т, б g n Сî L(100 Л

Т, 41 L

-(— - — ) ) = 51 56 Вт/м .

100

1429005

Полный удельный тепловой поток во второй воздушной прослойке равен 2 3 и

Т вЂ” Т, Ti

q -a — — — — + Е .С (Я " о 1QQ

)— и

-(— — ) ) 57,5б Вт/м .

100

Составитель В.Гусева

Техред А.Кравчук Корректор 3.Лончакова

Редактор С.Пекарь

Подписное

Заказ 5117/40

Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пб делам изобретений и открытий

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

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

Коэффициент теплопроводности первого образца при средней температуре Т, = 318,3 К равен

3 „

% = q — —,— -т — О, 274 Вт/м К, Т, -Т, второго образца при средней температуре Т 283 К

Ъ

10 а = q â€,-"- - 0,266 В./м К,, и Т,-Т третьего образца при средней температуре Т = 283,88 К а q — — — q -0297В/ К. к

Т вЂ” Т

Ф

Проводились исследования образцов иэ разных материалов, что дает воэможность определить теплопроводность двух материалов при соответствующих температурах. В случае исследования образцов иэ одного материала имеется возможность определить за один опыт теплопроводность материала при разных температурах, т.е. температурную зависимость теплопроводности.

Прослойку между образцами можно вакуумировать. Тепловой поток в этом случае определяют как чисто лучистый, по которому определяют искомую теплбпроводность.

Способ позволяет получить зависимость теплопроводности от температуры эа один опыт нескольких образцов е достаточной точностью, что ускоряет процесс определения коэффициента теплопроводности материалов.