Способ определения интегральной полусферической излучательной способности покрытий

 

(<>) 53Q555

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социапистимеских

Республик (б1) Дополнительное к авт, свнд-ву(22) Заявлено10.06.75 (21Р 145458/25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано25.06.78.Бюллетень ¹23 (45) Дата опубликования описания 25.05.78 (51) М. Кл.

501 N 25/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэооретений и открытий (53) УДК

62-533.6 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

В. Г. Горшенев, f0. Г. Жупев и Л. Я. Падерин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОЙ

; ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОКРЫТИЙ темпера тур.

Изобретение относится к способам, предназначенным для теппофизических исследований, в частности дпя определения интегральной полусферической излучатепьной способности покрытий.

В связи с широким применением на летательных аппаратах систем пассивного термсрегулирования проблема опредепения излуча тельных характеристик, используемых в таких системах терморегулирующих и окрытий, пмее T важн ое значение.

Известен способ для исследования излучательной способности поверхностей, при котором образец, помешенный в охпаждаемую вакуумную емкость, нагревают электрическим то- д ком. По результатам измерений температуры, силы тока и падения напряжения на образце из уравнения бапанса энергии определяют изттучательную способность (1) .

Однако при таком способе имеют место ро значительные погрешности из-за посторонних потерь тепла образцом по токопэдводаМ, элементам крепления и т.д. Погрешности становятся слишком большими в области низких

Известен и другой способ для исследо вания изпучагепьной способности поверхностей (2), Согпасно этому способу экспериментальные образцы помешают в вакуумную камеру с охлаждаемыми стенками. Со стороны лицевой поверхности образцов, на которые нанесено исспедуемое покрытие, измеряют лучистый поток ° с помошью приемника, а с противоположной стороны образцы нагревают.

Однако при таком способе измеряют только нормапьную иэпучатепьную способность теп, т.е. изпучательную способность в направлении, перпендикулярном к поверхности гела.

Известен также способ исследования полусферической интеграпьной изпучательной спо» собности покрытий, при котором с помощью поворачиваюшегося по дуге приемника лучио» тых потоков измеряют величины плотности лучистых потоков от образца с исследуемым покрытием и эталонного образца под различными углами Р. Значения иэлучатепьной способности получают путем сопоставпения иэМеренных вепичин и осреднения результатов с учетом зависимостями= f(P) (31 Этот способ не позволяет с высокой точностью опре;330555 делить полусФерическую излучатепьную способность поверхности изэа наличия мерт

Ьых" углов (P «» 70", Jh- угол, отсчитываемый рт перпендикуляра к измеряемой поверхностИ), . э которых излучение реальных тел имеет иаибольшие отклонении от закона Ламберта.

Относительные погрешности измерения лучио-1 того потока возрастают с уменьшением тем+

Ъературы поверхности, и поэтому способ не макет быть использован в области низких температур. Для реализации известного спо соба в устройстве требуется сложная аппарМ тура, например оптическая система, приемник лучистых потоков. Исследования лроворятся только на одиночных образцах.

Цель. изобретения - повышение точности определении степени черноты покрыти9, рас- ширение диапазона исследований до значительных отрицательных температур (-100 С) и увеличение количества одновременно- иссле-0 дуемых покрытий.

Это достигается тем, что на обе стороны плоских эталонных образцов и на обращеннмэ к нагревателю стороны плоских образцов с исследуемыми покрытиями наносят этелонноэ l5 покрытие, затем:эталонные образцы: и образцы с исследуемыми покрытиями устанавливают в определенном, например шахматном порядке в одной плоскости в поле лучистых потоков нагревателя, B процессе испытаний I0 образцы нагревают, и измеряют их температуру. Излучательную способность исследуемых покрытий определяют по формуле

Е,„(Т) E;(T ) 4 (, О) ь

Ф гдето„,бэ- иэлучательная способность сследу мого и эталонного покрытий соответственно) — темп ратура образцов с исследуе мым покрытием; 40

Т вЂ” осредненная величина эталонных образцов, соседних с рассматриваемым опыт ным образцом с исследуемым покрытием.

Температурная зависимость излучательной способности исследуемого покрытия Еп нахо- 45 дится из уравнений теплового баланса в стационарном режиме; для образца с исследуемым покрытием т

Е (Т )+Е (Т ) GT> =с э(Т )Е пцЗ) (2) для эталонных образцов

2Еэ Т+)(Т4 о э(Т4 4пад где<С - поглощательная способность эталон- 5" з ного покрытия

- - плотность лучистого потока, падаю фФЮЮ шего на образец с исследуемым покрытием

Е - плотность лучистого потока, падаю-.

4Мд. щего на эталонный образец. е

Учитывая, что в инфракрасном спектре

А = э „соотношение (2) приводится к виЕ „ д =2G T4. 5

Для повышения точности эксперимента ве

Йичина равняется осредненной величине.й4 „„д образцов, соседних с рассматриваемым иссйе дуемым образцом. Таким образом, из уравнений (2,3 ) 2Т 4 где - осредненная величина Т эталонныщ и 4. 4

4 образцов, соседних с рассматриваемым опыт-. ным образцом. Например, при шахматном ра положении образцов для определениями>обра:- - ца с исследуемым покрытием, расположенно+ го во ll строке и Ш столбце величина

Т4 +Т4 Т4 +Т4 -й 1-й Щ- В

Т44

4 для образца во Ц строке и 1 столбце

Т 4 +Т4,+ Т4 — 4 1-Q Я- f jl-щ

4 3 и .д., где первая цифра в индексах обозна« чает номер строки, а вторая номер столбца, .Варьируя мощностью, подаваемой на нйгреватель, получаем зависимость Е нй).

Изготавливают опытный образец устройства, в котором реализуется предлагаемый способ, и проводят исследование партий образцов до температуры - 100оО. Устройся" во содержит плоский инфракрасный нагрева-. тель, а также препарированные термопарами эталонные образцы, расположенные в шахмаФном порядке с опытными образцами в плоскости, параллельной плоскости нагревателя на расстоянии Il. Величина 4 выбирается таким образом, чтобы обеспечить в плоскости образцов равномерный лучистый поток. В час ности, если нагреватель составлен нз дискет ных излучателей, например стержней, то

tl > М, где д - расстояние между соседними стержнями, Размеры нагревателя больше; (на 20-30 %) размеров условной рабочей воны, в которой размещены образцы. Во время эксперимента устройство размещается в охлаждаемой жидким азотом вакуумной ка мере.

В результате испытаний установлено, что точность определения интегральной полусферической иэлучательной способности покрЬ|тий при предлагаемом способе в 2-3 раза выше, чем при известном способе, погрешность получения результатов 4 - 5 %, Количество одновременно испытываемых образ. цов с исследуемыми покрытиями определяет-. ся относительными размерами площади лучиСтого потока ot нагревателя и образцов. Од530555

Составитель А. Волков

Редактор П. Горькова Техред А. Алатырев Корректор А. Лакида

Заказ 3298/3 Тираж 1112 П одписное

IlHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектнач, 4

5 повременно испытывались 12 опытных обрас цов с исследуемыми покрытиями, что по сравнению с известным способом позволило значительно уменьшить стоимость и время исследования излучательной способности партий б покрытий, Кроме того, отпадает необходимость применять в эксперименте такие слощНые устройства, как приемники, лучистой энергии.

Формула изобретения

Способ определения интегральной полусф рической излучательной способности покры- 15 тий с помощью радиационного нагревателя, основанный на измерении температур плоскиф образцов с исследуемыми покрытиями и эта- лонных образцов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности on- 20 ределения излучательной способности, расши» рения диапазона в область низких температур и увеличения количества одновременно исследуемых покрытий, на обе стороны эталон.ных образцов и на обращение к нагревателю Ь стороны образцов с исследуемыми покрыгнями наносят эталонное покрытие, образцы с исследуемыми покрытиями и эталонные Об эазцы устанавливают в определенном, например шахматном, порядке в одной плоскости в поле лучистых потоков нагревателя и по формуле

-+ „<т, -,<т,>

3 где ng -излуча тельная сп особность исследуе1 мого и эталонного покрытий соответственна", Т 3 - температура образца с исследуеяы)а покрытием

Т4 - осредненная величина температур эталонных образцов соседних с рассматри- . ваемым образцом с исследуемым покрыгием е определяют излучательную способность иоследуем ого п окры тия.

Источники информации, принятые во внимание п ри экспе р тиз е:

1. Излучательные свойства твердых ма териалов, Энергия, 1974.

2. Заводская лаборатория, 1963, г. 29 с. 490.

3. Теплоэнергетика, 1966, ¹ 7, с. 67.