Способ измерения теплопроводности

 

Изобретение относится к области тепловых испытаний, а именно к измерению теплофизических свойств материалов. Цель изобретения - повышение точности за счет раздельного учета неидентичности измерителей температур и термического контактного сопротивления. Монотонно изменяют температуру поверхности плоского образца. Тепловым воздействием на противоположную поверхность задают плотность теплового потока через образец. Измеряют перепад температур по образцу посредством контактирующих с поверхностями измерителей температур. Дважды - при двух плотностях теплового потока - повторяют те же операции с контрольным образцом из высокотеплопроводного материала. По полученным данным расчитывают термическое контактное сопротивление и характеристику неидентичности измерителей температур. Искомую величину рассчитывают с учетом этих величин, благодаря чему достигается повышение точности. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ЮЗ !О «

РЕСПУБЛИК (5g)5 G 0l 25/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 " : .. д

1 (21) 4450862/31-25 (22) 23.05.88(46) 30.04.90. Бюл. )) )6 (71) Ленинградский технологический институт холодильной промьцкпенности (72),С.Е. Буравой В.В. Курепин, В,М. Козин и К.В. Нефедов (53) 536.6 (088.8) (56) Платунов Е.С., Буравой С.Е., Курепин В.В., Петров Г.С. Теплофиэи= ческие измерения и приборы. Л.: Машиностроение, )986, с. 165.

Там же, с. 168. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (57) Изобретение относится к тепловь1м испытаниям, а именно к измерению теплофизических свойств материалов. Цель изобретения — повышение точности за счет раздельного учета

Изобретение относится.к области тепловых испытаний, а именно к облас ти измерений теплофизических свойств материалов.

Цель изобретения — повышение точности за счет раздельного учета неидентичности измерителей температур и термического контактного сопротивления.

На чертеже представлена схема устройства для реализации способа.

Схема содержит испытуемый образец

), контактные пластины 2 и 3, нагрева-. тель, задающий тепловой поток через образец 4, нагреватель 5, задающий скорость изменения температуры, ади„„ЯО„„156 О25 А1

2 неидентичности измерителей температур и термического контактного сопротивления. Монотонно изменяют температуру поверхности плоского образца.

Тепловым воздействием на противоположную поверхность задают плотность теплового потока .через образец. Измеряют перепад температур по образцу посредством контактирующих с поверхностями измерителей температур. Дважды— при двух плотностях теплового потока— повторяют те же операции с контрольным образцом из высокотеплопроводнога материала. По полученным данным рас.читывают термическое контактное сопротивление и характеристику неидентичности измерителей температур. Искомую З величину рассчитывают с учетом этих

) величин, благодаря чему достигается чи повышение тонности. 1 ил. С". абатическая оболочка 6, системы 7-9 ©а) автоматического регулирования, эадат,— ешь чик 10 перепада температуры на образце © задатчик ll скорости изменения темпе- фф ратуры. @

Образец 1 устанавливается между двумя контактными пластинами 2 и 3 размещенными в йих иэмерителямн те;- пературы (места устаыовки их чувствительных элементов указаны крести- е-ками )и нагревателями 4 и 5. Тепло- ;...)ь вой поток через образец задается нагревателем 4. (к нему подводится мощность V), а скорость изменения темпе-. ратуры нагревателем 5. Оболочка 6 с помощью системы 7 регулирования обеспечивает

I 561025 адиабатизацию поверхности контактной пластины 3. Система 8 регулирования обеспечивает оптимальное значение перепада температуры на образце Ч, задаваемое задатчиком 10. Система 9 обеспечивает разогрев с требуемой скоростью Ь, устанавливаемой эадатчиком

Способ осуществляют следунщим 10 образом.

Проводят три аналогичные испытания испытуемого образца и контрольного образца и высокотеплопроводного материала — при двух значениях плот- 15 ности теплового потока ° При каждом испытании регистрируют перепад температур по образцу — в зависимости от, средней .- по толщине образца температуры Т, кроме того, регистрируют плот-И ность теплового потока и скорость нагрева. Полученная информация используется для расчета теплопроводности

1 исследуемого образца Д с раздельным учетом контактного термического соп- 25 ротивления P и неидентичности показаний измерителей температур V„. Величины P и Ч рассчитываются в зависиН .мости от температуры Т.

Расчетные формулы следующие: 30

Х (Т) ь

Ч(Т) — Чн(Т)

--- — — -- -: — — P (T) 1о

V Ч Т (p)

Я

Р (Т) (т1 1

V2 - Чн Т)

Ч2

V(T) = 1 9 Х- -Ж у (т)/ -ч,гт /

1/1, — 1/q2. (-05СЬ ч - ----,-2 — 2- Ф

S где Ф вЂ” толщина образца; 45

V0 Ч1

Ч вЂ” перепады температур на ис2 следуемом образце и на контрольном образце при плотностях теплового потока 1, п,ь а,, соответственно:

0 — общий тепловой поток через исследуемый образец

С вЂ” общая теплоемкость иссле55 дуемого образца.

Способ позво.пяет обеспечить измерения при оптимальном значении перепада температур на исследуемом образце и повысить точность за счет раздельного измерения величин P и U>, При значениях теплопроводности исследуемых материалов 0,1 — 10 Вт/(м.K) оптимальный перепад температур 1020 К, Пример. Исследовался материал с теплопроводностью порядка

5 Вт/(м.К); толщина образца d = 6"

«10 м, оптимальный перепад выбран равным 10 К. Неидентичность термопар составляла V = 1 К, контактное тепловое сопротивление P „= 2 10 м К/Вт. Для обеспечения таких выбранных значений

V опыт необходимо повторить при плотности потока ЗьЗ .10 Вт/м . Контроль2 ный. образец выполняли иэ меди. За счет более точного учета систематических погрешностей, обусловленных величинами Vä и Р, в этом случае достигнуто отличие в значении Л (Т) по сравнению с известным способом в

20Х

Предлагаемый способ может найти применение в научно-исследовательской практике и в теплофизическои приборостроении.

Формула изобретения

Способ измерения теплопроводности, заключающийся в том, что испытуемый образец и контрольный образец из высокотеплопроводного материала последовательно устанавливают между двумя контактными пластинами с измерителями температур, монотонно изменяют температуру одной из пластин, со стороны другой пластины задают тепловой пОток через образец, измеряют скорость изменения температуры образца, тепловой поток через, образец и перепад температур на нем, по которым судят о теплопроводности, о т— л и ч а ю щ и .й с я тем, что, с целью повышения точности эа счет раздельного учета неидентичности измерителей температур и термического контактного сопротивления„ при установке контрольного образца последовательно устанавливают две плотности теплового потока, а искомую величину определяют из соотношений (Т)

VO(Tk - VH(T)

Р,(т) (1 1 (т!

V ь — Чя(Т) Ч2, — Чм(Т).

P (Т)

qi q2

)561025 /а „ — /аа, V (Т) = -- -- -" — — — -

Мq q„- 1/qq, где Л

- д

1 о

q < q2

Ь

Составитель В. Вертоградский

Техред.Л.Олийнык Корректор Н. Ревская

Редактор M. Недолуженко

Заказ 975

Подписное

Тираж 495

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, !1осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101

Q — 0,5С Ь

° и

S теплопроводность, Вт/(м К) температура, К; толщина образца, м; перепад температур на испытуемом образце, К; различие показаний измерителей температур, обусловленное неидентичностью измерителей, К; плотность теплового потока через испытуемый образец, Вт/м

7. контактное термическое сопротивление, м К/Вт;

2, перепады температур на контрольном образце при двух последовательных плотностях теплового потока соответственно, К; две последовательные плотности теплового потока через контрольный образец, Вт/м тепловой поток через исследуемый образец, Вт, теплоемкость исследуемого образца, Дж/К; скорость нагрева, К/с; площадь сечения образца,