Способ неразрушающего определения теплофизических свойств материалов теплозащитных покрытий на металлическом основании

 

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к теплофизическим измерениям. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет определения температуроводности и теплоемкости. Объект испытания - теплозащитное покрытие на металлическом основании. Тепловое воздействие на покрытие осуществляют за счет контакта части его поверхности с теплопроводящим телом, например, в виде металлического диска. Начальная температура диска отлична от исходной температуры покрытия. Регистрация "темпа охлаждения" теплопроводящего диска позволяет рассчитать температуропроводность по известному соотношению. Регистрация интервала времени от начала теплового процесса до момента, когда относительное изменение температуры достигнет заданного значения, позволяет дополнительно определить температуропроводность и теплоемкость. Способ может быть использован для контроля свойств и состояния теплозащитных покрытий при их изготовлении и в процессе эксплуатации.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 01 N 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям пРи Гннт сссР (21) 4142899/31 25 (22) 1 .11.86 (46) 23.07.89. Бюл. 1{ - 27 (7l) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (72) Е.А.Белов и Г,Я.Соколов (53) 536.02(088.8) (56) Гиндоян А.Г. Методика определения коэффициента тепловой активности .материала покрытия в натурных условиях.- Научные труды НИИ Мосстроя, 1966, вып,3, с.141-146.

Иэв. вузов СССР. Приборостроение, 1985, т. 28, Ф 8, с.86-90. (54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ- ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРНАЛОВ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛИЧЕСКОМ ОСНОВАНИИ (57) Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к теплофиэическим измерениям. Цель изобретения расширение функциональных возможностей способа эа счет определения темИзобретение относосится к тепловым, испытаниям, а именно к теплофиэическим измерениям.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей способа эа счет дополнительного измерения теплоемкости и температуропроводимости материала.

Сущность способа состоит в том, что -на поверхность покрытия устанавливают предварительно перегретое теплопроводящее тело известной теплоемкости и регистрируют изменение

его температуры во времени, На осно-, ÄÄSUÄÄ 1495696 А 1 пературопроводности и теплоемкости.

Объект испытания — теплозащитное покрытие на металлическом основании.

Тепловое воздействие на покрытие осуществляют за счет контакта части его поверхности с теплопроводящим телом, например, в виде металлического диска, Начальная температура диска отлична от исходной температуры покрытия. Регистрация тел па охлаждения теплопроводящего диска позволяет рассчитать температуропроводность по известному соотношению. Регистрация интервала времени от начала теплового процесса до момента, когда относительное изменение температуры достигнет заданного значения, позволяет дополнительно определить температуропроводность и теплоемкость.

Способ может быть использован для контроля свойств и состояния теплозащитных покрытий при их изготовлении и в процессе эксплуатации. 1 табл. вании измерения "темпа охлаждения" на регулярной стадии теплового процесса рассчитывают теплопроводность покрытия по известному соотношению.

Регистрируют интервал времени ь от начала теплового процесса до момента, когда начальная температура тела достигает заданного относительного изменения и по полученным данным рассчитывают температуропроводность покрытия а и его объемную теплоем кость С . Определение а и C у . расширяет функциональные возможности предлагаемого способа по сравнению с известным.

1495696 мальное значение К заключено в пределах О,!-0,16, Выбранное значение К используется для вычисления параметра /3, используемого для определения искомых теплофизических величин. Параметр определяют. иэ решения трансцендентного уравнения !

О К = 1 — ехр р ° егйсД.

Характерные значения К представлены в таблице, К 0,054 0,084 0,104 0,142 О,!91

Р О 05 О 08 О 10 О 15 О 20

Условие контакта теплозащитного покрытия с металлическим основанием 20 необходимо для реализации теоретической предпосылки способа — неизменности температуры покрытия на поверхности, противоположной тепловому воздействию. 25

Способ реализован в устройстве, содержащем теплопроводящий диск, выполненный из меди с теплоемкостью

20 кДж/К с круговой контактной площадкой диаметром 30 мм. Диск окружен регулируемой теплозащитной оболочкой, совмещенной с алюминиевым охранным кольцом диаметром 140 мм, предназначенным для формирования в контроли руемой области. покрытия одномерного

|температурного поля. Регулятор температуры, к входу которого подключена батарея дифференциальных термопар, а к выходу — нагреватель кольца и оболочки, обеспечивает равенство тем-4 ператур диска и оболочки, тем самым исключая теплоотток от диска в окружающую среду. Температура диска измеряется с помощью дифференциальной термобатареи со спаями в диске и в специальном датчике, устанавливаемом на йоверхность контролируемого покрытия вне зоны теплового возмущения, вносимого диском, на расстоянии 150200 мм от охранного кольца. Метод апробирован на образцах покрытий иэ пенопластов ПС-1,.ППу 320, ППУ17Н толщиной 10-30 мм,наклеенных на плоское основание из стали Х18Н10Т.

Отклонения экспериментальных данных от известных не превышало 7,5 . Длительность эксперимента зависела.от толщины покрытия и не превышала

30 мин.

Значение соответствует заданному значению соотношения, Т я — Ties)

Т

Н

В где Т вЂ” начальная температура теплоN проводящего тела;

Т() — его текущая температура.

Исходя иэ минимального значения методической погрешности рассчета теплофизических характеристик величину К задают иэ условия К 4 0,2, оптиПредлагаемый способ может быть использован для контроля состояния тепловой защиты объектов холодильной, авиационной и космической техники в процессах ее изготовления и -эксплуатации, Формула изобретения

Способ неразрушающего определения теплофизических,свойств материалов теплозащитных покрытий на металлическом основании, заключающийся в том, что приводят в контакт с поверхностью покрытия предварительно перегретое теплопроводящее тело иэвестной теплоемкости, регистрируют изменение его температуры во времени на регулярной стадии теплового процесса и рассчитывают теплопроводность по известному соотношению, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет определения температуропроводности и теплоемкости, дополнительно измеряют время, соответствующее заданному отно- сительному изменению температуры тела от начального значения, а температуропроводность а и теплоемкость Ср рассчитывают по формулам

Л F (— — -) °

РС„

1 РСд

Ср = — — — (— — -) ° л ъ F э

Т - т(Д1

К = —.— — --- - = 1 — ехр 3егйср, Т где Я вЂ” теплопроводность материала покрытия;

F — площадь контакта теплопроводящего тела с покрытием;

Т и

Т1,с,) Составитель В.Вертоградский

Техред Л.Олийнык Корректор Q,Öèïëå

Редактор С.Пекарь

Заказ 4258/4! Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 1495696 теплоемкость теплопроводящего тела; время от момента контакта; начальная температура теплопроводящего тела;

5 текущая температура теплопроводящего тела;

К вЂ” заданное относительное изменение температуры теплопроводящего тела от начального значения; — время, соответствующее величине К.