Устройство для определения степени черноты поверхности материалов



Устройство для определения степени черноты поверхности материалов
Устройство для определения степени черноты поверхности материалов
Устройство для определения степени черноты поверхности материалов
Устройство для определения степени черноты поверхности материалов
Устройство для определения степени черноты поверхности материалов

 


Владельцы патента RU 2547901:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (RU)

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 области теплофизики измерений и может быть использовано для определения теплофизических характеристик материалов, в частности, степени черноты поверхности композитных и тонкопленочных покрытий. Разработанное устройство может быть применено в судостроительной и авиационной промышленностях.

Известны устройства для определения степени черноты поверхности, основанные на учете потерь тепла от нагреваемого образца с применением одного или нескольких контактных средств измерения температуры поверхности (патенты RU №2295720, G01N 25/18, 2006; №2192000, G01N 25/00, 2000; №2096770, G01N 25/18, 1994). Как правило, все они имеют общий недостаток из-за потери тепла от контакта датчиков температуры с поверхностью образца и нарушения структуры материала поверхности, а также суммарной погрешности из-за большого числа измерительных элементов.

Существуют устройства определения теплофизических характеристик с применением дистанционных приборов - пирометров (тепловизоров) (патенты RU №2224245, G01N 25/18, 2004; №2132549, G01N 25/18, 1999). При использовании таких устройств осуществляется нагрев исследуемого образца и регистрируется с помощью поворотных зеркал инфракрасное (ИК) поле, образованное на различных сторонах образца. Тепловизоры располагаются на различных расстояниях от зеркал. Недостатки аналогов связаны с влиянием на показания приборов прямого и отраженного излучений фона, а также искажения показаний под влиянием конвективного теплообмена. В таком случае регистрируется суммарное ИК-излучение, завышающее истинное значение степени черноты поверхности.

Существует устройство, наиболее близкое к заявляемому изобретению, взятое за прототип. Его описание приведено в руководстве эксплуатации стационарного ИК-пирометра с цифровой обработкой сигнала "Термоскоп-200". Устройство включает оптическую систему приема ИК-излучения в спектральном диапазоне 8÷14 мкм с возможностью варьирования значений степени черноты поверхности ε, регулировочное устройство, юстировочное устройство и систему защиты от отраженного ИК-излучения в виде кожуха с трубой из металла.

С помощью устройства обеспечивают измерения радиационной температуры последовательно исследуемого образца материала, на который нанесен слой покрытия (краска, изоляция) с известным значением показателя степени черноты поверхности ε и без покрытия. Путем варьирования величины ε добиваются совпадения значений радиационной температуры. Значение ε, соответствующее этому условию, принимается за искомое.

Регулировочное устройство обеспечивает установку, регулирование и фиксацию только оптической системы, а фиксация самого образца не предусмотрена и образец не ограничен в своей ориентации. Для регулировочного устройства необходимо дополнительное приспособление для крепления, взаимное положение оптической системы и образца может быть неустойчивым и подвержено вибрации. Юстировочное устройство рекомендовано к применению для образцов с температурой более 600°С. Применение кожуха эффективно для защиты от ИК-излучения фона при длине трассы излучения 250 мм. При меньших расстояниях система должна эксплуатироваться без кожуха, а при большей длине трассы остается влияние вредного излучения фона. Кроме того, металлический кожух подвержен сильному влиянию нагрева от окружающих тел и конвективных процессов фона. В прототипе приходится производить наклон оптической системы и менять угол визирования, вследствие чего меняются параметры сигнала (полезная и отраженная составляющие), а также соотношение площади разрешения оптической системы и полезной площади образца. Это может быть причиной неоднозначности показаний при сопоставлении измерений участков с покрытием и без покрытия. Отсутствуют обоснования применимости устройства для нагрева образца в диапазоне естественных изменений температуры, что позволяет предполагать наличие широкого спектра составляющих всего ИК-диапазона и, следовательно, погрешности при выборе конечной величины радиационной температуры. Кроме того, сравнивают различные, территориально разнесенные участки образца, которые имеют различные свойства, характерные для композитных материалов и тонкопленочных покрытий.

Целью изобретения является существенное повышение достоверности определения степени черноты поверхности материалов, которая достигается применением источника тепла направленного действия, обеспечивающего создание теплового поля с обратной стороны образца. Площадь нагрева и ее расположение неизменны. Для настройки положения и размеров площади нагрева источника тепла направленного действия используется искусственная ИК-метка, обеспечивающая идентификацию координат центра площади нагрева, размеров площади нагрева и возможность жесткой фиксации положения оптической системы. Для настройки, юстировки, фиксации оптической системы, а также контроля условий измерений используется виброустойчивое основание под установку мест для оптической системы, ПК-метки, образца, источника тепла направленного действия и датчиков фиксации температуры и влажности воздуха при измерениях. На поверхности образца локализуют участок, экранируя его от воздействия внешних помех и потерь тепла наружу. Параметры оптической системы и надирные углы визирования, обеспечивающие совпадение площадей разрешения оптической системы и нагрева на обратной стороне образца, позволяют в совокупности установить на регистрируемой поверхности образца большую площадь нагрева и провести измерения с меньшими потерями. Датчики температуры и влажности воздуха размещаются в непосредственной близости к контролируемой поверхности образца.

С помощью устройства производят регистрацию радиационной температуры образцов с покрытием известной степени черноты ε при фиксированных значениях температуры поля источника тепла направленного действия в диапазоне от 20° до 90°С с шагом 10° и при различных значениях ε в интервале от 0,1 до известного значения с шагом 0,1. Для образцов с покрытием строят номограммы зависимости радиационной температуры от фиксированных значений температуры источника тепла направленного действия, отбраковав данные, не отвечающие условиям измерения. Определяют разброс измеренных значений построением 95% доверительного интервала. Измерения радиационной температуры повторяют для того же участка поверхности образца, но без покрытия. Сравнивают значения, отвечающие одним условиям измерений, и по попаданию значений для образца без покрытия в область доверительного интервала определенного значения ε образца с покрытием определяют искомое значении ε.

Конструкция устройства представлена на фиг.1÷5:

- элементы устройства, места их установки и сочленения (фиг.1);

- вид регулировочного устройства и детализация устройства вертикального перемещения элементов (фиг.2);

- результаты измерений (фиг.3÷5).

Устройство состоит из корпуса 1, неподвижной пластины 2, 2-х подвижных пластин (левая 3, правая 4) - фиг.1. На правой пластине закреплена прижимная губка 5 с насечкой из мягкого металла для установки и неподвижной фиксации образца. К корпусу с одной стороны приварена горизонтальная пластина 6. Подвижные пластины насажены на горизонтальные регулировочные винты 7, 8 (фиг.2) на левой и правой вертикальных сторонах и упираются в неподвижную пластину. На каждой пластине имеются посадочные отверстия, в которые установлены гильзы 9, 10, 11 с горизонтальными поворотными шайбами 12, 13, 14 (фиг.1).

В отверстие гильзы 9 входит ручка 15, жестко соединенная с корпусом для размещения оптической системы, которая фиксируется посредством конусности отверстия, обеспечивая неподвижность вращения относительно корпуса гильзы. В отверстие гильзы 10 входит струбцина, которая посредством паза на ручке 16 и бортика на внутренней поверхности отверстия гильзы вставляется в гильзу без вращения в горизонтальной плоскости относительно гильзы. К ручке 16 жестко приварены вертикальные зажимы струбцины 17, в которых за счет конусности устанавливается защитный экран 18 в горизонтальном положении. Он выполнен из гофрированного картона, покрытого снаружи и внутри углеродной тканью. С двух сторон на экран насажены уплотнительные эластичные манжеты 19.

Гильза 11 предназначена для насадки и закрепления посредством паза и бортика координатного устройства, в состав которого входит ручка 20 и координатное кольцо 21, на котором установлены с возможностью регулирования вдоль координатных осей три стреловидных указателя 22. Два указателя расположены вдоль горизонтальной оси, а один - вдоль вертикальной оси. Сверху по направлению вертикальной оси в координатное кольцо вмонтирована проходная втулка 23. На боковой поверхности втулки оборудован сплошной паз с шириной, равной внутреннему диаметру втулки, предназначенной для прохода и установки в вертикальном положении устройства для создания ИК-метки. Оно состоит из изолированной нетеплопроводящей трубки 24 и открытой головки ИК-излучателя 25, выполненного из кварца для обеспечения максимума излучения в диапазоне 8-14 мкм. Внутри трубки вмонтированы нагревательные электроды 26.

Длина нетеплопроводящей трубки должна быть не меньше радиуса круга координатного кольца. Размеры открытой головки ИК-излучателя выбирают в соответствии с необходимыми размерами аномальной области. Для фиксации положения ПК-метки предусмотрен стопорный винт 27. Место установки открытой головки ИК-излучателя относительно площади координатного кольца регулируется посредством стреловидных указателей.

Горизонтальная пластина предназначена для размещения и неподвижного закрепления источника тепа направленного действия 28. При установке источника тепла направленного действия его излучающую полость T направляют в сторону оптической системы, а направления горизонтальных осей излучающей полости T и корпуса должны совпадать (фиг.1). Для обеспечения плотного контакта излучающей полости T и поверхности образца плоскость вертикального среза излучающей полости T должна совпадать с вертикальной плоскостью внутренней правой стороны корпуса.

Для размещения датчиков температуры и влажности воздуха и контроля условий измерения вблизи размещения образцов на поверхности горизонтальной пластины, на доступном для крепления датчиков расстоянии от боковой поверхности корпуса источника тепла направленного действия установлены Г-образные пластины 29.

Для обеспечения индивидуальной плавной настройки каждого из элементов в каждом отверстии установлено устройство вертикального перемещения гильз A (фиг.1). Оно состоит (фиг.2) из площадки 30, на которую устанавливается гильза, подшипники 31 микрометрического винта 32, ручки 33 с боковой насечкой и горизонтальными угловыми рисками и направляющими скобами 34 со стопорными винтами 35.

Выбор указанного спектрального ИК-диапазона для определения теплофизических параметров определяется тем, что в нем осуществляется излучение всех тел естественного нагрева. Наблюдение поверхности образца должно производиться при надирных углах визирования для уменьшения влияния окружающих образец нагретых предметов и тел, а также неровности и шероховатости поверхности. Расстояние (трасса излучения) от оптической системы до поверхности образца должно быть минимальным и с учетом параметра угла поля зрения оно определяет площадь разрешения оптической системы. При идеальной поверхности такая площадь имеет форму круга. Регистрацию параметров поверхности целесообразно производить с соблюдением условий, когда площадь разрешения оптической системы меньше, чем аномальная область поверхности.

Применение защитного экрана, покрытого снаружи и изнутри углеродной тканью, позволяет исключать влияние ИК-излучения фона, так как углеродная ткань, типа карбон 6К, имеет коэффициент отражения почти 100%. Материал самого защитного экрана - гофрированный картон дополнительно исключает нагрев объема, поскольку коэффициент теплопроводности картона не превышает значения 0,07 Вт/(м*К). Толщина картона выбирается из условий прочности. Для исключения попадания излучения в местах соприкосновения защитного экрана с оптической системой и с плоскостью поверхности образца применяют эластичные уплотнительные манжеты.

В качестве источника тепла направленного действия использовано абсолютно черное тело с температурным диапазоном 20°÷1000°C. Устройство позволяет регулировать температуру нагрева и при каждом фиксированном значении обеспечивать ее стабилизацию. Целесообразность применения абсолютно черного тела связана с существованием в пределах всей площади сечения излучающей полости нагрева области ядра, где поле наиболее стабильно и однородно по значению температуры. Для создания области нагрева в размерах, превышающих пятно разрешения оптической системы, осуществляют нагрев противоположной стороны образца. За счет распространения тепловой волны с расширением на измеряемой стороне образца получают область, большую созданной первоначально.

Диапазон фиксированных состояний теплового поля равен 20°÷90°C. Нижнее значение соответствует уровню температуры естественного состояния тел, верхнее - выбрано меньшим, чем граничное значение абсолютно черного тела (100°C). Это определено возможной нелинейностью параметров абсолютно черного тела при предельных состояниях, изменением свойств материалов образца и деформацией поверхности. Шаг изменения температуры в 10°C является оптимальным для одного измерения и статистической обеспеченности измерений.

Регулировочное устройство позволяет устанавливать, регулировать и фиксировать положения всех элементов. Корпус регулировочного устройства выполнен весомым и неподвижным, чтобы не происходило случайной вибрации или низкочастотных колебаний от всех элементов. Количество степеней свободы устройств ограничено числом 3, поскольку исключено изменение угла визирования оптической системы наклоном для жесткого соблюдения визирования поверхности в надир.

Так как постоянно существует процесс контактного теплообмена и испарения, на поверхности образца присутствует скин-слой. Основную информацию о тепловых свойствах поверхности образца несет слой толщиной ≈10 мкм, расположенный в пределах скин-слоя. Приборов для прямых измерений параметров этого слоя применительно к твердым материалам не существует, единственным вариантом может быть контроль влажности и температуры воздуха. Прямая браковка данных и учет измерений, соответствующих одним значениям температуры воздуха и влажности, является вариантом учета влияния скин-слоя. Диапазон варьирования параметра ε обеспечивает его моделирование, а шаг 0,1 гарантирует статистическую обеспеченность измерений.

Результаты измерений с применением разработанного устройства приведены на фиг.3÷5 и относятся к образцу из стеклопластика толщиной 1,5 мм.

Наблюдение и измерения радиационной температуры производились оптической системой тепловизора Fluke Ti 32, имеющей углы поля зрения 23°×17°. Источником тепла направленного действия служило абсолютно черное тело фирмы AGA. Максимальный диаметр излучающей полости составлял 90 мм. В соответствии с тестовыми данными в пределах излучающей полости существует область стабильной температуры ±0,15°С, автоматически сохраняемая в течение6 часов для каждого фиксированного значения температуры. Диаметр этой стабильной области равен 20 мм. В качестве покрытия поверхности образца применялась изоляционная черная лента с коэффициентом ε, равным 0,95. Измерения проводились при температуре воздуха 25°С и влажности 30%.

На фиг.3 показаны номограммы изменения радиационной температуры Трад. глянцевой поверхности образца с покрытием при фиксированных значениях температуры нагрева Тнагрева от 20° до 90°C для 4-х значений ε: 0,95; 0,8; 0,75; 0,7.

На фиг.4 приведен пример измерений для матовой поверхности образца с результатом значения ε, равным 0,95.

На фиг.5 показаны примеры измерений для глянцевой поверхности, определившие значение ε, равное 0,8.

Использование устройства обеспечивает устранение влияния излучения фона, потерь при нагреве образца, проведение измерения с наименьшими потерями и получение более стабильных и качественных показателей, обеспечивающих практическую значимость данного изобретения и дальнейшее его применение для расчета других теплофизических параметров, что выгодно отличает его от прототипа.

1. Устройство для определения степени черноты поверхности материалов, включающее оптическую систему установленных параметров, устройство регулирования положения, систему защиты от вредного инфракрасного поля окружающего фона, отличающееся тем, что содержит источник тепла направленного действия постоянных размеров площади нагрева при фиксированных координатах ее центра и направленного в сторону оптической системы действия, обеспечивающего локализацию и стабилизацию теплового поля при фиксированных значениях температуры инфракрасного диапазона спектра.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство регулирования положения содержит инфракрасную метку, состоящую из изолированной нетеплопроводящей трубки и скрепленной с ней открытой головки инфракрасного излучателя, подключенного электродами, загерметизированными внутри трубки и выведенными наружу на конце трубки для подключения к источнику питания, и имеющую возможность установки, регулировки и фиксации координатным кольцом с закрепленной неподвижной проходной втулкой с вертикальным сплошным пазом и стопорным винтом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство регулирования положения снабжено выносными датчиками контроля температуры и влажности воздуха и приспособлениями для их установки и фиксации вблизи места размещения образца, обеспечивая контроль влияния скин-слоя поверхности образца.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство регулирования положения выполнено в виде виброустойчивого неподвижного корпуса с элементами для одновременной установки, регулирования и фиксации оптической системы, инфракрасной метки, источника тепла направленного действия, измеряемого образца, выносных датчиков.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система защиты от инфракрасного излучения фона оборудована защитным экраном с повышенными отражательными и низкими теплопроводящими свойствами, имеющим в качестве несущего каркаса гофрированный картон, облицованный внутри и снаружи углеродной тканью и скрепленный на концах эластичными уплотнительными манжетами.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве инфракрасного излучателя инфракрасной метки применен кварцевый излучатель с максимальным излучением в диапазоне спектра 8÷14 мкм.

7. Устройство по.1, отличающееся тем, что в качестве источника тепла направленного действия применено абсолютно черное тело с диапазоном температур 20°÷100°C.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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 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.

Изобретение относится к области изучения физических свойств неоднородных материалов и может быть использовано для анализа теплопроводности, температуропроводности, объемной теплоемкости различных материалов.

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.

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.

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 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.

Изобретение относится к бесконтактным методам исследований теплофизических характеристик твердых тел и может быть использовано для исследований теплофизических характеристик изделий, используемых в авиакосмической, машиностроительной и энергетической промышленности. Устройство для бесконтактного определения коэффициента температуропроводности твердых тел содержит плоский оптический нагреватель и тепловизор, подключенные к компьютеру, оптически непрозрачную маску для формирования пространственного поля нагрева. Устройство также дополнительно содержит оптический объектив, предназначенный для фокусирования теплового излучения плоского оптического нагревателя и оптически непрозрачную шторку, позволяющую открывать и закрывать тепловое излучение плоского оптического нагревателя в определенные моменты времени. Технический результат - повышение точности бесконтактного определения коэффициента температуропроводности твердых тел. 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и касается определения тепловых свойств пород, слагающих разрез скважины и пласт в целом. Техническим результатом является повышение точности измерения среднеинтегрального значения теплопроводности горных пород по разрезу скважины и определение коэффициентов теплопередачи через НКТ и через обсадную колонну, а также длины циркуляционной системы скважины. Способ заключается в том, что выбирается остановленная скважина, производится ее промывка и при этом регистрируется температура на выходе циркуляционной системы. Причем закачка горячей жидкости (теплоносителя) производится через затрубное пространство, при этом на входе в него температура жидкости меняется по периодическому закону и регистрируется, а коэффициент теплопроводности λп и коэффициенты теплопередачи через НКТ k1 и обсадную колонну k2 вычисляются по математическим формулам.

Изобретение относится к способам измерений теплопроводности веществ, материалов и изделий и может быть использовано в теплофизическом приборостроении. Способ осуществляют путем теплового воздействие на образец с последующим охлаждением, измерения разности температур на границах исследуемого участка образца и количества тепла, поступившего в него за время интегрирования разности. Новизна способа заключается в том, что дополнительно осуществляют второе тепловое воздействие, измеряют перепады температур на данных границах относительно температуры окружающей среды, время начала интегрирования задают на стадии первого охлаждения, а его окончание определяют при втором охлаждении, в момент равенства взвешенных сумм перепадов температур в указанные моменты времени: Δt(0, τ2)+pΔt(L, τ2)=Δt(0, τ1)+pΔt(L, τ1), где τ1, τ2 - время начала и окончания интегрирования, p - весовой коэффициент. Теплопроводность определяют по формуле. Технический результат - увеличение точности определения теплопроводности. 2 ил.

Изобретение относится к области исследования теплофизических свойств материалов и может быть использовано в теплофизическом приборостроении. Способ осуществляют путем двух тепловых воздействий на двухслойную пластину с последующими охлаждениями, измерения разности температур и теплового потока. Образец устанавливают поверхностью покрытия на теплоприемник и нагреватель. Разность температур измеряют в точках на противоположной поверхности пластины, одна из которых находится на ближней к нагревателю границе. Дополнительно измеряют перепад температур между этой точкой и окружающей средой. Время начала интегрирования задают при первом охлаждении, а окончание определяют при втором охлаждении, в момент достижения того же перепада температур, что и в начале. Теплопроводность определяют по формуле. Технический результат - увеличение точности и упрощение определения теплопроводности. 3 ил.

Изобретение относится к стационарным способам определения теплопроводности твердого тела и может быть использовано в строительстве и теплоэнергетике для проведения в натурных условиях теплофизических исследований теплоизоляционных материалов, установленных на трубопроводах круглого сечения. Сущность способа заключается в нагреве твердого тела цилиндрической формы контактным способом с помощью трубопровода с движущимся внутри него теплоносителем. По известному массовому расходу и температуре теплоносителя определяют его скорость и режим течения. По известной скорости, режиму течения теплоносителя и предварительно заданной температуре внутренней поверхности трубопровода определяют коэффициент теплоотдачи между теплоносителем и внутренней поверхностью трубопровода. По известной температуре наружной поверхности твердого тела, измеренной контактным или бесконтактным измерителем температуры, и окружающей среды определяют коэффициент теплоотдачи между наружной поверхностью твердого тела и окружающей средой. По уравнению теплопередачи для двухслойной цилиндрической стенки при стационарном тепловом режиме определяют коэффициент теплопроводности твердого тела. Технический результат - повышение точности определения коэффициента теплопроводности твердого тела цилиндрической формы при стационарном тепловом режиме. 4 ил.

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано в теплофизическом приборостроении. Способ заключается в нагревании одной из поверхностей образца или ее участка до максимальной температуры, которую поддерживают до момента времени, когда измеряемая разность температур на границах исследуемого участка уменьшится до заданного значения. Затем снижают мощность нагрева до наступления стадии остывания образца с измеряемой скоростью изменения температуры, не превышающей установленного значения. Измеряют удельное количество тепла, приращения температуры на границах за два последовательных интервала времени, первый из которых определяется моментами времени: подачи тепла и достижения установленной скорости изменения температуры. Теплопроводность и объемную теплоемкость определяют по формулам. Технический результат - увеличение точности определения теплофизических свойств и уменьшение времени измерения. 4 ил.

Изобретение относится к способам определения теплофизических характеристик твердых тел и позволяет измерять теплопроводность образцов твердых тел, являющихся малыми во всех трех измерениях. Систему, состоящую из исследуемого образца, закрепленного между двумя одинаковыми эталонными образцами, изготовленными из одного прозрачного материала известной теплопроводности, где все образцы выполнены в форме прямых цилиндров с одинаковыми основаниями и приведены в контакт торцевыми сторонами, помещают в интерферометр. При создании в системе стационарного одномерного теплового потока, направленного перпендикулярно плоскости контактов, интерференционным методом измеряют изменение профиля фазы светового пучка интерферометра, проходящего через эталонные образцы, а теплопроводность вычисляют из измеренного изменения профиля фазы светового пучка интерферометра, теплопроводности эталонных образцов и высоты исследуемого образца. Технический результат - повышение точности определения теплопроводности образцов малого размера. 1 ил.

Изобретение относится к области изучения теплофизических свойств материалов и может быть использовано для определения теплопроводности материалов. Способы характеристики неоднородности и определения теплопроводности материалов предусматривают нагрев поверхности образцов неоднородных материалов в процессе движения относительно друг друга образцов, источника нагрева и блока регистрации температуры. Предварительно параметры измерений регулируют так, чтобы обеспечить наилучшее пространственное разрешение и требуемую погрешность измерений. Измеряют распределение начальной температуры на поверхности образцов до и после нагрева, и на основе изменения температуры вдоль линии движения блока регистрации температуры определяют неоднородность образцов. Теплопроводность однородных участков исследуемых образцов определяют расчетным путем, используя при этом зарегистрированные значения избыточных температур, соответствующих данным однородным участкам исследуемых образцов. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх