Способ определения температуропроводности теплозащитных материалов при высоких температурах

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1,ц 544893

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.05.74 (21) 2024565/25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.01.77. 5to,t.toTснь № 4 (51 ), t1. 1;л. - G 01N 25,102

Государственный комитет

Совета Иинистров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 536.2(088.S) lëT;t опмбликовяпия описания 14.03.77 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. В. Пасичный, В. С. Дверняков, К. Б. Исаев и Г. Л. Фролов

Ордена Трудового Красного Знамени институт проблем материаловедения

АН Украинской ССР (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ

ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Изобретение относится к исследованию теплофизических свойств материалов при высоких температурах, Известен способ определения теплофизических свойств материалов при квазистационар- 5 пом режиме нагрева исследуемого образца.

Но он не дает полного представления о теплофизических свойствах материала при высоких температурах, т. е. при фазовом переходе (1 — 31. 1о

Известен способ определения температуропроводности теплозащитных материалов, основанный на закономерностях переноса тепла в квазистационарном режиме разрушения оо- 15 разца, с использованием одной или нескольких термопар, заделанных внутрь исследуемого образца (4).

В ходе испытания получают временную зависимость температуры для одной из точек 20 внутри материала. Обрабатывая полученную зависимость в полулогарифмических координатах (логарифм температуры — время), наVÐ2 ходят значение m= —, откуда коэффициент а 25 у а температуропроводности материала а= и (О где m=tgn„ а — угол наклона экспериментальной прямой в полулогарифмическпх координатах;

Vtt — стационарная скорость уноса массы

: атерияла, м/сек.

Способ довольно трудоемкий. Необходимо нарушать целостность исследуемого образца введением термопары. Термопаря вносит суп ественное искажение в темпе1)ят рное поле (в некоторых случаях искажение составляет ло 50% от величины изменения температуры) исследуемого материала, необходимы приборы для регпстрац|щ изменения температуры со временем.

Цель изобретения — упрощение процесса определения.

Зто достигается тем, что по предлагаемому способу образец после нагрева разрезают, измеряют глубину залегания заданной пзотермы по фазовому преврященшо предварительно введенных (либо имеющихся в исследуемом материале) равномерно распределенных мпкродобавок вещества с фиксированной температурой фазового превращения, вычисляют величину коэффициента температуропроводности при известной стационарной скорости уноса массы материала, температуре поверхности и начальной температуре ооразца.

Предлагаемый способ основывается ня закономерностях перенося тепла в квазпстяцпо544893

Формула изобретения (4) Составитель В. Вертоградский

Редактор Е, Караулова Техред E. Петрова Корректоры: Л. Котова и Т. Добровольская

Заказ !22/5

Подписное

Изд. № 134

Тираж 899

Типография, пр. Сапунова, 2 нарной стадии нагрева материала. При этих условиях для полубесконечного тела известна следующая формула для распределения температуры внутри образца

Т(х) — Т„= (҄— T„) ехр — j, (2) а где Т(,.) — текущая температура, К;

Ти — начальная температура образца, -K;

T, — температура поверхности образца, оу. а — коэффициент температуропроводности, м /сек; ф — расстояние поверхности образца до фиксированной изотермы, м.

Фиксируя температуру и делая несложные преобразования формулы 1; имеют т„— т, 1 v„, = ехр1 —— (3) тф — т„v„,, Получают формулу для определения коэффициента температуропроводности: (5) т4, — тв

In т„— т„

Для определения температуропроводности теплозащитных материалов создают у.словия квазистационарного режима разрушения образца, имитирующего полубесконечное тело (постоянство теплового потока на поверхности образца), измеряют температуру поверхности и стационарную скорость уноса массы.

После проведения испытания образец разрезают и определяют расстояние от поверхности до фиксированной изотермы, а также величину температуры этой изотермы по фазовому превращению введенных ранее микродобавок в исследуемый материал. Подставляют полученные величины в формулу (5) и определяют коэффициент температуропроводности исследуемого материала.

Микродобавки веществ, претерпевающие фазовые превращения при определенной температуре, вводят в таком количестве, чтобы они не влияли на свойства исследуемого материала. В некоторых случаях можно определить положение изотермы и величину температуры этой изотермы по изменению свойств веществ, входящих в состав исследуемого материала (например, по температуре начала деструкции связующего) . В этом случае необходимость введения дополнительного вещества отпадает.

Предлагаемый способ определения температуропроводности теплозащитных материалов очень прост. Для его осуществления нет необходимости нарушать целостность исследуемого образца введением термопары, не нужны приборы, регистрирующие изменение температуры со временем. Разрезание образца не усло>княет способ, так как образцы обычно разрезают после испытаний для проведения микроструктурного или физико-химического анализа.

1О

Способ определения температуропроводности теплозащитных материалов при aûñîêèõ температурах в квазистационарном режиме разрушения образца материала, моделнру1ощего полубесконечное тело, заключающийся в том, что измеряют начальную температуру

2О образца, который нагревают и в процессе нагрева определяют температуру поверхности и стационарную линейную скорость уноса материала, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса определения, образец

25 после нагрева разрезают, измеряют глубину изотермы по фазовому превращению предварительно введенных равномерно распределенных микродобавок вещества с фиксированной температурой фазового превращения (напри3О мер, кристаллогидратов, окислов и т. д.) и вычисляют температуропроводность по формуле

"о а= — 5 тф — т„

35 In — - -— т„— т, где VII — стационарная линейная скорость уноса материала;

Тф — фиксированная температура;

4о T„„ — начальная температура образца;

Т вЂ” температура поверхности образца во время испытания; ф — расстояние поверхности образца до фиксированной изотермы.

45 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Шленский О. Ф., Тепловые свойства стеклопластиков, М., «Химия», 1973, с. 130.

2. Шашков А. Г., Тюкаев В. И. Тсплофизи5О ческие свойства разлаг" þùèõñÿ материалов.

Минск, «Наука и техника», 1975, с. 13.

3. Sutton G. K. Ablation of reinforced plastics ш зцрепзоп1с flow — «J. of the aегоspace

sciences», . 27, 5, 1960, стр. 377 — 385.

55 4. Дульнев Г. Н., Испарян P. А., Ярышев Н. А. В сб. Тепло-массообмен при взаимодействии потоков энергии с твердым телом, Труды 7ИТМО, вып. 31, 19бб, стр. 20 — 34.