Способ определения теплопроводности материалов

 

Изобретение относится к тепловым испытаниям , а именно к определению теплофизических свойств материалов Цель изобретения - повышение точности и упрощение В качестве источника и стока теплоты используют тепловые среды, ограниченные по массам, различающиеся по температурам и теплоизолированные от окружающею пространства Среды контактируют между собой через исследуемый образец Длч расчета теплопроводности образца необходимо знать тег пературы сред в данный момент времени и в начальный момент принимаемый за начало регулярного теплового режима По сравнению с прототипом повышение, точности и упрощение способа обеспечивается за счет исключения измерения теплового потока тепломером 1 ил С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я G 01 N 25/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Е 1 )

СА) Д. ,Ql

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4459932/25 (22) 14.07.88 (46) 15.04.91. Бюл. N 14 (71) Киевский государственный университет им,Т.Г. Ш евчен ко (72) А,И.Фиалка, А.Г,Солдак и Л,А.Степанова (53) 536.06(088,8) (56) Николаев Г.А„Николаева Н.Г. Установка для исследования теплофизических свойств горных пород методом тепловой емкости в лабораторных условиях. — В кн.: Физические процессы горного производства.

Л., 1975, вып,2, с.3 — 6.

Куперин В.В, и др. Промышленные теплофизические приборы первого поколения, — Промышленная теплотехника, 1981, т,3, ¹ 1, с.29 — 34, Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к определению теплофизических свойств материалов.

Цель изобретения — повышение точности и упрощение.

На чертеже представлено расположение образца относительно источника и стока теплоты при реализации способа.

На черте>ке представлены; образец 1, гидроизолирующая прокладка 2, тепловые среды 3,4, измерители 5 и 6 температуры.

Образец испытуемого материала выполнен в виде пластины. Тепловые среды 3 и 4 имеют конечную массу, теплоизолированы от внешней среды (теплоизоляционные оболочки на чертеже заштрихованы). Наличие гидроизолирующих прокладок 2 позволяет

„„Я „„1о42345 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к определению теплофизических свойств материалов. Цель изобретения — повышение точности и упрощение. В качестве источника и стока теплоты используют тепловые среды, ограниченные по массам, различающиеся по температурам и теплоизолированные от окружающего пространства. Среды контактируют между собой через исследуемый образец. Для расчета теплопроводности образца необходимо знать температуры сред в данный момент времени и в начальHblA момент, принимаемый за начало регулярного теплового режима. По сравнению с прототипом повышение точности и упрощение способа обеспечивается за счет исключения изMåрения теплового потока тепломером. 1 ил. использовать в качестве тепловых сред жидкости. Измерители 5,6 температуры предназначены для регистрации температур сред со сторон, обращенных к образцу.

Способ осуществляется следующим образом, Задают различные температуры тепловых сред 3 и 4 и приводят их в контакт с поверхностями плоского образца. Разность температур сред обеспечит перетекание теплоты между ними через образец 1. Через некоторый промежуток врем=ни должен наступить регулярный тепловой режим во всей системе тепловые среды — образец. Наступление регулярного теплового режима констатируется на основании температурных измерений, динамика изменений темпера1642345 тур тепловых сред при известности их теплоемкостей однозначно определяет тепловой поток через испытуемый образец; разность температур сред характеризует перепад температур между поверхностями образца в направлении теплового потока.

Расчет теплопроводимости А образца осуществляется по формулам: А В×1 А Ч1Ч2С!

D Т2 Чо Ю +Чг)

Т вЂ” То, Vt Т + Ч2 То .

V1+V2 V1+V2 гле т — время, отсчитываемое от начала установления регулярного теплового режима системы тепловые среды — образец;

V1 — объем первой тепловой среды;

T2 — температура второй тепловой среды в момент

Ч2 — объем второй тепловой среды;

С вЂ” теплоемкость единицы обьема тепловой.среды;

1 — толщина образца;

Ti — температура первой тепловой среды в момент t- 0:

To — температура второй тепловой среды в момент t = 0;

Vo — обьем образца испытуемого материала.

Способ, характеризуется простотой осуществления. Он не требует регулирования и измерения мощности нагревателя, внедрения датчиков температуры в исследуемый образец, измерения. текущего перепада температур, плотности теплового потока через образец тепломером и проведения трудоемкой операции градуировки тепломера по образцовым мерам. Одновременно достигается повышение точности определения теплопроводности по сравнению со способом-прототипом: за счет устранения погрешности измерения силы тока, сопротивления нагревателя, градуировки тепломера, измерения теплового потока (последняя в способе-прототипе составляет 8—

10о )

Способ, может найти применение при

5 массовых испытаниях материалов.

Формула изобретения

Способ определения теплопроводности материалов, состоящий в том, что плоский образец приводят в тепловой контакт

10 с двумя тепловыми средами разной температуры с конечными массами, после наступления регулярного теплового режима регистрируют тепловой поток, протекающий через образец от одной среды к другой, 15 и температуру одной из поверхностей образца,отл ича ю щийс я тем, что, с целью повышения точности и упрощения, теплоизолируют тепловые среды от, окружающего их пространства и определяют тепловой по20 ток по соотношению температур среды, причем искомую величину рассчитывают по соотношениям

А ВЧ1 V1V2C1 Т=т " D T, = . ) Т вЂ” То V1 Ti + V2 То

Ч1+Ч2 Ч1+Ч2

30 где г — время, отсчитываемое от начала установления регулярного теплового режима системы тепловые среды — образец;

V1 — обьем первой тепловой среды;

Т2 — температура второй тепловой среды в момент х;

Ч2 — объем второй тепловой среды;

С вЂ” теплоемкость единицы объема тепловой среды;

I — толщина образца;

Чо — объем образца испытуемого материала.

Ti — температура первой тепловой среды в момент т = 0

45 То — температура второй тепловой среды в момент т= О, 1642345

Составитель В.Вертоградский

Редактор M,Öèòêèíà Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Заказ 1143 Тираж 397 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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