Способ и устройство для исследования температуропроводности материала



Способ и устройство для исследования температуропроводности материала
Способ и устройство для исследования температуропроводности материала
Способ и устройство для исследования температуропроводности материала

 


Владельцы патента RU 2532609:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" (RU)

Группа изобретений относится к области измерительной техники и может быть использована для исследования температуропроводности материалов. Подготовленный для исследования образец подвергают воздействию тепловой и механической нагрузке, в форме осевого одноосного механического растяжения и угловому отклонению вектора температурного градиента от вектора ускорения свободного падения, совпадающего с вектором силы тяжести. Регистрируют во времени температуру по длине образца и полученные данные используют для определения динамических теплофизических характеристик материала. Установка для исследования температуропроводности материала содержит вакуумную камеру, в которой размещен подготовленный для исследования образец, систему вакуумирования, соединенную с камерой, измерительную систему для мониторинга и регистрации температуры. Камера снабжена регулируемой тягой для механического нагружения образца осевым растяжением посредством перемещения тяги, патрубком, на котором установлен регулируемый фиксатор для фиксированного углового поворота камеры. Измерительная система соединена с термопарами, которые размещены на образце. Технический результат - повышение достоверности определения теплофизических характеристик . 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Группа изобретений относится к области экспериментальной физики и испытательной техники, а более точно касается способа для исследования температуропроводности материалов и устройства для его осуществления.

Известен способ исследования коэффициента температуропроводности материалов с помощью тепловизора (А.Б. Власов «Исследование коэффициента температуропроводности электроизоляционных материалов с помощью тепловизора», журнал «Известия РГПУ им. А.И. Герцена», 2004 г., том 4, вып.8, стр.134-143). Суть методики заключается в том, что образец в форме удлиненного параллелепипеда разогревается плоским нагревательным элементом, располагающимся на переднем торце образца. В процессе распространения теплового потока q в объеме материала от переднего к противоположному торцу происходит непрерывное наблюдение за температурным полем поверхности с помощью тепловизора, сохранение и обработка информации на ЭВМ с расчетом коэффициента температуропроводности.

Известен способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов (патент РФ №2243543), который включает в себя измерение толщины исследуемого образца, подведение теплоты к двум идентичным образцам, поддерживание температуры на внешних поверхностях образцов, равной заданной температуре. При этом регистрируют удельную мощность источника теплоты и измеряют с постоянным шагом во времени температуру в течение всего эксперимента. После прекращения подвода мощности к объемному источнику теплоты определяют искомую температуропроводность.

Известен метод мгновенного импульса (лазерной вспышки), подробно рассмотренный в работах (Cowan R.D. «Pulse method of measuring thermal diffusivity at high temperature», Journal of Application Physic, 1963, V.34, №4, p.926-927).

Сущность метода заключается в том, что образец в форме шайбы помещается в держатель, который с помощью подъемной системы располагается в печи. После установления заданной температуры измерения фронтальная сторона образца поглощает импульс энергии излучения лазера. После поглощения энергии образцом в нем происходит выравнивание температуры. При этом с помощью ИК-детектора или термопары регистрируется относительное изменение температуры на обратной стороне образца. Математический анализ этого изменения температуры позволяет определить температуроводность α. Так, при адиабатических условиях:

a = 0,1388 l 2 t 0.5                                ( 2 )

где l - толщина пробы (мм), t0.5 - время (с) достижения 50% значения от максимальной температуры на конце образца.

Наиболее близким техническим решением является способ и устройство определения температуропроводности (патент РФ №2415408). Образец, представляющий собой металлическую основу с нанесенным теплозащитным покрытием (ТЗП), помещают в вакуумную камеру и нагревают до высоких температур электрическим током, пропускаемым через металлическую основу. Изменение температуры регистрируют при помощи термопары и пирометра, а измеренные данные используют для определения теплофизических характеристик теплозащитных покрытий, таких как температуропроводность теплозащитных покрытий.

Известные технические решения исследуют температуропроводность материала и по полученным данным определяют коэффициент температуропроводности и другие теплофизические характеристики материала как постоянные величины материала, определяемые выровненной тепловой нагрузкой.

Однако экспериментально отмечается, что при эксплуатации деталей, подвергающихся воздействию высоких температур, ускорений и нагрузок, наблюдается существенное расхождение между реальными температурными полями и моделируемыми, рассчитываемыми на базе постоянной величины температуропроводности, полученной известными исследовательскими методами по тепловой нагрузке.

В основу изобретения положена задача - создать способ и устройство, позволяющех повысить достоверность определения теплофизических характеристик материалов при воздействии высоких температур и нагрузок и тем самым улучшить сходимость моделируемых температурных полей с реальными.

Техническим результатом является повышение достоверности за счет определения температуропроводности как переменной величины, зависящей от тепловой нагрузки, механических нагрузок растяжения и углового отклонения вектора температурного градиента от вектора силы тяжести, совпадающей с вектором ускорения свободного падения (g).

Поставленная задача решается тем, что в способе исследования температуропроводности материала, включающем регулируемый электронагрев образца в вакууме и регистрацию текущих значений температуры в контрольных точках для последующего расчетного определения теплофизических характеристик материала, подготовленный для исследования образец подвергают воздействию тепловой и механической нагрузке, например, осевому одноосному механическому растяжению, и/или угловому отклонению вектора температурного градиента от вектора ускорения свободного падения (g), совпадающего с вектором силы тяжести, регистрируют во времени температуру по длине образца и полученные данные используют для определения динамических теплофизических характеристик материала, например скорости изменения температуры, скорости распространения теплового фронта

Целесообразно, если при подготовке на образец в виде термоизолированного провода из исследуемого материала, длиной не менее 100 его диаметров, наматывают электронагреватель в средней части, приваривают термопары в контрольных точках, причем, по меньшей мере, одну термопару - под нагревателем и по термопаре по краям, при этом расстояния последних до нагревателя одинаковое, приготовленный образец размещают в камере, при этом один конец образца закрепляют в ней неподвижно, а другой - крепят к подвижной тяге, затем камеру вакуумирируют, нагружают образец заданной растягивающей нагрузкой посредством перемещения тяги и/или заданным угловым отклонением вектора температурного градиента от ускорения свободного падения g поворотом камеры, включают электронагрев с возможностью быстрого разогрева среднего сечения образца и регистрируют динамику температуропроводности как время прихода теплового фронта на концы проводника, динамику изменения температуры и ее максимальные значения и далее используют зарегистрированные значения для определения теплофизических параметров материала для заданных условий

Поставленная задача решается тем, что установка для исследования температуропроводности материала, содержащая вакуумную камеру, в которой размещен подготовленный для исследования образец, снабженный электронагревателем, систему вакуумирования, соединенную с камерой, измерительную систему для мониторинга и регистрации температуры, дополнительно содержит регулируемую тягу для механического нагружения образца, например осевым растяжением посредством перемещения тяги, патрубок, на котором установлен регулируемый фиксатор для фиксированного углового поворота камеры, при этом патрубок расположен в центральной части перпендикулярно корпусу камеры, что создает поперечную ось вращения, позволяющую расположить камеру под необходимым углом к направлению действия силы тяжести, а измерительная система соединена с термопарами, которые размещены на образце, по меньшей мере, по концам и в центре под электронагревателем.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием и фигурами, где:

на фиг.1 изображена принципиальная схема установки для исследования температуропроводности, согласно изобретению,

на фиг.2 (а, б, в) показаны варианты положения камеры установки при проведении испытаний,

на фиг.3 изображен график изменения температуры на концах проводника в зависимости от времени.

Способ согласно изобретению осуществляют с помощью установки.

Установка (фиг.1) для исследования температуропроводности материала содержит вакуумную камеру 4, в которой размещен подготовленный образец 1, систему вакуумирования 7, соединенную с камерой 4, измерительную систему 10 для мониторинга и регистрации температуры. Измерительная система 10 связана с выходами термопар 3, расположенными в контрольных точках подготовленного образца 1 через гермовыводы 11.

Внутренняя полость камеры 4 соединена с системой вакуумирования 7 патрубком через вентиль 8.

В установке камера 4 снабжена устройством механического нагружения образца 1 в виде подвижной тяги 5. Посредством перемещения этой тяги образец нагружают осевым одноосным механическим растяжением.

Однако установка может иметь другие устройства нагружения, позволяющие осуществлять механическое нагружение, например, кручением.

В установке камера 4 снабжена также регулируемым фиксатором 13 для поворота камеры. Фиксатор 13 размещен на патрубке по центральной оси перпендикулярно корпусу камеры 4, создающем поперечную ось вращения, позволяющую расположить камеру 4, и соответственно образец 1 под необходимым углом к направлению действия вектора силы тяжести, совпадающей с вектором ускорения свободного падения g.

Камера 4 изнутри окружена тепло- и электроизоляцией 14, снабжена по обоим концам теплоизолирующими керамическими втулками 6 и фланцами 14 и имеет длину достаточную для размещения и крепления образца 1, который оборудован изолированным электронагревателем 2, намотанным в центральной части. Электронагреватель 2 через гермовывода 11 соединен с источником питания 9. Термопары 3 размещены в контрольных точках, по меньшей мере, под нагревателем 2 и на обоих концах образца 1.

На фиг.1 показана размещенная с одного конца камеры 4 подвижная тяга 5, на которой закреплен один конец образца 1. Для осевого одноосного механического растяжения другой конец образца 1 закреплен неподвижно втулкой 6 и фланцем 14. Подвижная тяга камеры содержит шток и силовозбудитель, который для обеспечения герметичности подвижного штока соединен с корпусом камеры с помощью сильфона 16.

Однако возможно и другое конструктивное выполнение.

Таким образом, установка выполнена с возможностью исследования образца при воздействии тепловой нагрузки (от нагревателя 2), механической нагрузки (от тяги 5), углового отклонения образца от направления вектора ускорения свободного падения g) (от поворота в фиксаторе 13).

Способ осуществляют с использованием установки (фиг.1) следующим образом.

Предварительно для исследования готовят образец.

Для этого выбирают образец в виде термоизолированного провода из исследуемого материала, длина которого не менее 100 его диаметра d.

В среднем сечении образца 1 наматывают изолированный нагреватель 2.

Длина провода должна быть достаточной для исследования распространения температуры от середины к концам образца.

Указанная длина позволяет исследовать динамику изменения температуры распространением от середины к концам образца.

Физические и геометрические параметры нагревателя выбирают с учетом характеристик образца для его быстрого разогрева.

К образцу 1 приваривают термопары в контрольных точках по меньшей мере, одну термопару - под нагревателем и по термопаре по краям, при этом расстояния последних до нагревателя одинаковое.

В результате приготовленный образец 1 размещают в камере 4.

Образец 1 закрепляют в камере 4 с помощью теплоизолирующих керамических втулок 6 и фланцев 14, при этом один конец образца закрепляют неподвижно на фланце вакуумной камеры, а другой крепят к подвижной тяге 5 для возможности нагружения образца растягивающей нагрузкой.

С помощью гермовыводов 11 обеспечивают соединение проводов термопар 3 с измерительной системой 10, а также подвод питания от источника 9 к нагревателю 2.

Далее воздух из камеры откачивают системой вакуумирования 7.

Нагружают образец растягивающей нагрузкой посредством перемещения тяги и/или осуществляют угловое отклонение температурного градиента от вектора силы тяжести, совпадающей с вектором ускорения свободного падения g посредством поворота в фиксаторе 13.

Затем на нагреватель 2 от источника 9 подают напряжение, создающее быстрый разогрев центральной (средней) части образца 1. Тепло распространяется по проводникам ОА и ОБ (Фиг.2) в противоположные стороны от точки О. Градиенты температур соответственно направлены в сторону увеличения температуры, т.е. от точек А и Б в точку О.

С помощью термопар 3 и измерительной системы 10 измеряют температурное состояние образца в центре под нагревателем (точка О) и на противоположных концах проводников (точки А и Б).

Сигнал термопар 3 записывается измерительной системой 10, которая регистрирует время прихода теплового фронта на концы проводника, динамику изменения температуры и ее максимальные значения.

Далее используют зарегистрированные значения для определения теплофизических параметров материала, например коэффициента температуропроводности для заданных условий в эксперименте.

По полученным данным строят график зависимости изменения температуры на концах проводников ОА и ОБ от значения времени для интерпретации полученных данных.

В качестве конкретного примера рассмотрим исследование температуропроводности при нагрузке от углового отклонения температурного градиента от вектора силы тяжести и растягивающем напряжении σр, равным 0.

При осуществлении исследования после откачки воздуха перекрывают вентиль 8, ослабляют фиксатор 13, поворачивают камеру на требуемый угол относительно вектора g и затягивают фиксатор. Углы Y и Х между вектором g и образцом являются одновременно углами между вектором «g» и градиентами температур проводников ОА и ОБ соответственно.

На Фиг.2 показаны различные положения испытательной камеры 4, иллюстрирующие нагрузку вследствие углового отклонения температурного градиента от вектора g, при этом 2(а) соответствует вертикальному расположению образца (углы Х и Y 180° и 0°), 2(б) соответствует промежуточному расположению образца, где углы Х и Y между 0° и 180°, 2(в) - горизонтальному расположению образца (углы Х и Y равны соответственно 90° и -90°).

На Фиг.3 показан график изменения температуры нагревателя и проводников от времени.

Буквой В обозначена кривая изменения температуры нагревателя (т.О), угол наклона которой может регулироваться путем изменения характеристик нагревателя и питающего напряжения.

Кривые Г и Д отражают динамику изменения температуры и ее максимальные значения характеризуют время прихода теплового фронта в точки А и Б (соответственно t1 и t2), скорость изменения температуры во времени (соответственно ΔT1/Δt и ΔT2/Δt) и максимальную температуру Tmax1 и Tmax2.

Результаты экспериментельных исследований образца из хромеля представлены в таблице.

Скорость изменения температуры Q рассчитана по формуле:

Q = T 2 T 1 Δ t                               ( 1 )

где (T2-T1) - приращение температуры, °С; Δt - приращение времени, сек. Скорость распространения теплового фронта U рассчитана по формуле:

U = L t k                                       ( 2 )

где L - длина проводника между нагревателем и термопарой на периферии, мм; tk - время прихода теплового фронта, сек.

В таблице приведены результаты эксперимента для горизонтального (углы Х и Y равны соответственно 90° и -90°) и вертикального расположения образца (180° и 0°), а Q и U определены по формулам (1) и (2).

№ пров. σр, кг/мм2 Угол, ° tk Q, °C/сек U, мм/сек
1 0 90 10,2 0,01 4,901
2 0 -90
3 0 0 8,5 0,0017 5,882
4 0 180 11,7 0,09 4,385

Результаты экспериментов показывают, что при горизонтальном расположении образца (углы Х и Y равны соответственно 90° и -90°) скорость изменения температуры и скорость распространения теплового фронта на концах проводника одинаковы, при расположении образца вертикально, температуропроводность проводника ОА (0°) выросла примерно на 20%, а проводника ОБ (180°) снизилась примерно на 11%.

Это свидетельствует о существенном влиянии углового отклонения вектора температурного градиента от вектора силы тяжести, совпадающей с вектором ускорения свободного падения g, что ранее не было известно и не учитывалось, и очевидно приводило к расхождениям между реальными температурными полями и расчетными, полученными известными методами.

Возможно, что полученный эффект связан с зависимостью ускорения от процесса образования парных электронов («куперовских пар»), обладающих большой плотностью и проникающей способностью, которые значительно увеличивают теплопередачу.

При осуществлении исследования согласно способу совокупно при нагреве, повороте камеры 4 относительно оси патрубка на фиксированный угол А, прикладывают растягивающее напряжение Ср перемещением подвижной тяги 5.

Способ и установка, согласно изобретению, позволяют исследовать скорость изменения температуры, изменяя динамику тепловой нагрузки в различных сочетаниях регулированием напряжения, подаваемого на нагреватель, и изменением характеристик самого нагревателя, изменением механической нагрузки осевого одноосного растяжения образца подвижной тягой, изменением углового отклонения температурного градиента от вектора силы тяжести, совпадающей с вектором ускорения свободного падения g.

Изобретение может быть использовано для определения теплофизических свойств металлов в сложных условиях одновременного нагрева, действия внешних ускорений и растягивающих напряжений. Получаемые данные могут быть использованы в различных областях техники для построения достоверных моделей процессов теплопередачи в деталях, подвергающихся воздействию высоких температур, ускорений и нагрузок.

1. Способ исследования температуропроводности материала, включающий регулируемый электронагрев образца в вакууме и регистрацию текущих значений температуры в контрольных точках для последующего расчетного определения теплофизических характеристик материала, отличающийся тем, что подготовленный для исследования образец подвергают воздействию тепловой и механической нагрузки и угловому отклонению вектора температурного градиента от вектора ускорения свободного падения, совпадающего с вектором силы тяжести, регистрируют во времени температуру по длине образца и полученные данные используют для определения динамических теплофизических характеристик материала.

2. Способ исследования температуропроводности материала по п.1, отличающийся тем, что при подготовке на образец в виде термоизолированного провода из исследуемого материала, длиной не менее 100 его диаметров, наматывают электронагреватель в средней части, приваривают термопары в контрольных точках, причем, по меньшей мере, одну термопару - под нагревателем и по термопаре по краям, при этом расстояния последних до нагревателя одинаковое, приготовленный образец размещают в камере, при этом один конец образца закрепляют в ней неподвижно, а другой крепят к подвижной тяге, затем камеру вакуумирируют, нагружают образец заданной растягивающей нагрузкой посредством перемещения тяги и/или заданным угловым отклонением вектора температурного градиента от ускорения свободного падения g поворотом камеры, включают электронагрев с возможностью быстрого разогрева среднего сечения образца и регистрируют динамику температуропроводности как время прихода теплового фронта на концы проводника, динамику изменения температуры и ее максимальные значения и далее используют зарегистрированные значения для определения теплофизических параметров материала для заданных условий.

3. Устройство для исследования температуропроводности материала, содержащее вакуумную камеру, в которой размещен подготовленный для исследования образец, систему вакуумирования, соединенную с камерой, измерительную систему для мониторинга и регистрации температуры, отличающееся тем, что дополнительно содержит регулируемую тягу для механического нагружения образца, например осевым растяжением посредством перемещения тяги, патрубок, на котором установлен регулируемый фиксатор для фиксированного углового поворота камеры, при этом патрубок расположен в центральной части перпендикулярно корпусу камеры, что создает поперечную ось вращения, позволяющую расположить камеру под необходимым углом к направлению действия силы тяжести, а измерительная система соединена с термопарами, которые размещены на образце, по меньшей мере, по концам и в центре под электронагревателем.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что камера содержит керамические втулки, патрубок подсоединен к системе вакуумирования, а выводы термопар подсоединены к системе мониторинга и регистрации температуры через гермовыводы.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что подвижная тяга камеры содержит шток и силовозбудитель, который для обеспечения герметичности подвижного штока соединен с корпусом камеры с помощью сильфона.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для комплексного определения основных теплофизических свойств твердого тела и может применяться в строительстве и теплоэнергетике. Устройство состоит из источника инфракрасного излучения, твердого тела и системы охлаждения твердого тела, работающей с помощью вентиляционных отверстий на крышке устройства и перфорированной перегородки.

Изобретение относится к области теплофизики и может быть использовано при проведении мероприятий неразрушающего контроля комплекса теплофизических характеристик твердых строительных материалов.

Изобретение относится к текстильной и легкой промышленности и может быть использовано для определения теплозащитных свойств материалов и пакетов одежды. Сущность изобретения заключается в измерении времени остывания аккумулятора тепла, помещенного внутрь материала, пакета одежды, в заданном интервале температур и определении суммарного теплового сопротивления образца.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к тепловому неразрушающему контролю объектов, и может быть использовано для определения теплового сопротивления и теплопроводности строительных конструкций.

Изобретение относится к области технической физики, в частности к тепловым методам исследования материалов, и может быть использовано для определения удельной теплоемкости материалов.

Изобретение относится к области исследования изменения теплофизических свойств конструкционных материалов при нанообработке нестационарным методом неразрушающего контроля.

Изобретение относится к области тепловых измерений и может быть при изучении особенностей нестационарного теплового режима, нахождении теплового баланса и определении теплофизических показателей твердых материалов различного предназначения.

Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использована при решении задач энергетического аудита. Заявлен способ и устройство интеллектуального энергосбережения, согласно которым измеряют температуру теплоносителя на входе и выходе энергопотребляющего объекта, измеряют массу теплоносителя за определенный промежуток времени, определяют количество энергии, потребляемой объектом.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для технической диагностики неоднородных конструкций. Устройство для определения сопротивления теплопередачи многослойной конструкции включает датчики температуры и теплового потока и тепловизионное устройство.

Использование: для определения теплопроводности керна. Сущность: заключается в том, что подготавливают образец керна и рентгеновский микрокомпьютерный томограф для сканирования указанного образца керна и получения изображения для каждого сканирования, сканируют указанный образец керна, передают для обработки трехмерное сканированное изображение с томографа на компьютер, предназначенный для анализа изображений, задают толщину слоя внутри полученного трехмерного сканированного изображения для анализа, определяют слой с максимальной теплостойкостью внутри полученного трехмерного сканированного изображения и определяют эффективную теплопроводность образца керна.

Изобретение относится к области исследования теплофизических характеристик материалов и может быть использовано при тепловых испытаниях твердых материалов. Заявлен способ измерения теплофизических свойств твердых материалов методом плоского мгновенного источника тепла, заключающийся в том, что образец исследуемого материала изготавливают в виде трех пластин. Причем тонкую пластину размещают между двумя массивными. Между нижней массивной и тонкой пластинами размещают плоский электронагреватель, а термоэлектрический преобразователь располагают между верхней массивной и тонкой пластинами. Полученную систему предварительно выдерживают при заданной начальной температуре, затем на электронагреватель подают короткий электрический импульс. Для определения теплофизических свойств материала в течение активной стадии эксперимента осуществляют измерение и регистрацию температуры с постоянным шагом во времени, определяют максимальное значение температуры, рассчитывают значение температуры T′ и момент времени τ′, соответствующие заданному значению параметра β. Технический результат изобретения - повышение точности измерения теплофизических свойств твердых материалов за счет выбора оптимальных режимных параметров теплофизического эксперимента. 2 ил.

Изобретение относится к области изучения физических свойств неоднородных материалов и может быть использовано для анализа теплопроводности, температуропроводности, объемной теплоемкости различных материалов. Для определения теплопроводности и температуропроводности неоднородного материала осуществляют нагрев поверхностей образца неоднородного материала и образцов с известной теплопроводностью и температуропроводностью пятном нагрева, движущимся вдоль поверхностей всех образцов. Регистрируют температуру нагреваемой поверхности всех образцов посредством трех датчиков температуры. Возврат источника нагрева и датчиков температуры в исходное положение используют для обратного сканирования с дополнительными измерениями теплопроводности образца для слоя образца неоднородного материала с глубиной и шириной, отличными от глубины и ширины слоя измерений теплопроводности при прямом движении. Для этого устанавливают такое расстояние между одним из датчиков температуры и пятном нагрева, которое вместе с измененными значениями скорости, мощности и размеров пятна нагрева обеспечит требуемые глубину и ширину слоя измерений теплопроводности при обратном движении. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 2 н.п. и 10 з.п.ф-лы, 1 ил.

Устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано для теплового контроля материалов. Устройство содержит источник импульсного нагрева, четыре термопары, четыре усилителя, дифференциатор, семь интеграторов, пять компараторов, шесть масштабных усилителей, датчик длительности импульса нагрева, четыре блока деления, три блока умножения, экстрематор, переключатель, два делителя частоты, четыре блока памяти, шесть сумматоров, источник опорного напряжения, пять блоков вычитания, блок управления, шесть блоков памяти, переключатель, четыре блока деления и два квадратора. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства. 1 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для измерения рабочих характеристик теплообменников. Заявлено устройство для измерения рабочих характеристик теплообменников, включающее теплоизолированный корпус парогенератора с крышкой, изоляторы, электроды, теплообменник, соединенный трубопроводом с крышкой и нижней частью корпуса парогенератора, расширительную емкость, измерительно-вычислительный блок, соединенный с электродами. Устройство также содержит циркуляционный насос, выход которого связан со входом теплообменника, а вход циркуляционного насоса связан с выходом парогенератора, расходомеры жидкости и газа, установленные на входных трубопроводах, датчики давления и температуры теплоносителей, установленные на входе и выходе теплообменника, функционально соединенные с измерительно-вычислительным блоком. Выход теплообменника связан со входом парогенератора. Технический результат изобретения - увеличение диапазонов измеряемых величин и расширение функциональных возможностей устройства. 1 ил.

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для определения комплекса теплофизических параметров изотропных материалов. Способ включает тепловое воздействие от инфракрасного источника нагрева по всей видимой поверхности исследуемого изотропного материала. Измерение тепловизионным приемником радиационной температуры производят во всех точках пространственной сетки поверхности исследуемого изотропного материала. Перемещают инфракрасный источник нагрева и тепловизионный приемник вдоль поверхности изотропного исследуемого и эталонного материала с постоянной скоростью по криволинейной траектории. При этом с началом перемещения радиационную температуру измеряют в центре поверхности каждого эталонного материала с известными теплофизическими. После чего радиационные температуры измеряют на поверхности исследуемого изотропного материала во всех точках пространственной сетки поверхности исследуемого изотропного материала. Применяют разностную модель с использованием неявных схем. Решают оптимизационную параметрическую задачу для исследуемого изотропного материала в каждой точке пространственного разрешения в соответствии с растром изображения. Определяют из минимума невязки искомые оцененные значения для каждой точки пространственного распределения теплофизических параметров исследуемого изотропного объекта. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 6 ил.

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для определения комплекса теплофизических параметров изотропных материалов. Способ определения комплекса теплофизических параметров изотропных материалов включает тепловое воздействие от инфракрасного источника нагрева по всей поверхности исследуемого изотропного материала. Измерение тепловизионным приемником радиационной температуры производят во всех точках пространственной сетки поверхности исследуемого изотропного материала. Осуществляют непрерывный равномерный нагрев поверхности эталонного/исследуемого изотропного материала от перемещаемого инфракрасного источника нагрева. При этом с началом перемещения радиационную температуру измеряют на поверхности эталонного изотропного материала с известными теплофизическими параметрами в одной точке пространственной сетки поверхности эталонного изотропного материала, попадаемой в объектив тепловизионного приемника. После чего радиационную температуру измеряют на поверхности исследуемого изотропного материала во всех точках пространственной сетки поверхности исследуемого изотропного материала в процессе остывания. Применяют разностную модель с использованием неявных схем. Решают оптимизационную параметрическую задачу для исследуемого изотропного материала в каждой точке пространственного разрешения в соответствии с растром изображения. Определяют из минимума невязки искомые оцененные значения теплофизических параметров исследуемого изотропного материала. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 7 ил.

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для определения комплекса теплофизических параметров изотропных материалов. Заявленный способ включает тепловое воздействие от инфракрасного источника нагрева по всей поверхности исследуемого изотропного объекта. Измерение тепловизионным приемником радиационной температуры производят во всех точках пространственной сетки зондируемой поверхности исследуемого изотропного объекта. Располагают тепловизионный приемник на заданном расстоянии d от оси геометрического центра исследуемого объекта и совершают тепловизионным приемником круговое движение с постоянной скоростью относительно геометрического центра объекта, либо тепловизионный приемник, размещают неподвижно на заданном расстоянии d от оси геометрического центра исследуемого объекта, осуществляя вращения с постоянной скоростью исследуемого изотропного объекта и фона относительно оси поворотной конструкции, на которой они расположены. Формируют набор термограмм круговых разверток радиационных инфракрасных изображений объекта и фона, полученных в разные моменты времени. Применяют разностную модель с использованием неявных схем. Определяют из минимума невязки искомые оцененные значения для каждой точки пространственного распределения теплофизических параметров исследуемого изотропного объекта. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 5 ил.

Изобретение относится к теплофизике и может быть использовано для определения степени черноты поверхности композитных и тонкопленочных материалов. Устройство применимо при нагреве поверхности образца и регистрации радиационной температуры от образцов с покрытием известного значения степени черноты и без покрытия. Устройство обеспечивает локализацию области измеряемого участка посредством специального защитного экрана от воздействия помех, а также создание локальной области нагрева, стабильной по температуре и площади от специального источника тепла. Также предусматривается применение ИК-метки для предварительной идентификации параметров теплового поля и работы с наименьшими потерями. Технический результат - повышение достоверности определения степени черноты поверхности материалов. 6 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способам определение теплопроводности и температуропроводности материалов. В соответствии с предлагаемым способом регистрируют электрические сигналы, соответствующие начальным температурам поверхностей исследуемого образца материала по меньшей мере двух эталонных образцов с известными теплопроводностью и температуропроводностью. Осуществляют нагрев поверхностей исследуемых и эталонных образцов оптическим источником тепла и регистрируют электрические сигналы, соответствующие температурам нагретых поверхностей исследуемых и эталонных образцов по линии нагрева, а также параллельно линии нагрева на расстоянии от нее. Теплопроводность и температуропроводность исследуемого образца определяют на основе разности выходных электрических сигналов, соответствующих нагретым и ненагретым поверхностям исследуемых и эталонных образцов. Технический результат - повышение точности определения теплопроводности, температуропроводности и объемной теплоемкости материалов без предварительной обработки поверхности материалов для выравнивания их оптических характеристик. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплофизике и может быть использовано для определения степени черноты поверхности композитных и тонкопленочных материалов. Способ основан на применении нагрева поверхности образца и регистрации радиационной температуры от образца с покрытием известного значения степени черноты и от образца без покрытия. Заявляемое решение обеспечивает локализацию области измеряемого участка посредством специального экрана от воздействия помех, а также создание локальной области нагрева, стабильной по температуре и площади от специального источника тепла направленного действия. Также предусматривается применение ИК-метки для предварительной идентификации параметров теплового поля и работы с наименьшими потерями. Технический результат - повышение достоверности определения степени черноты поверхности материалов. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх