Способ определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных материалов

 

в

1 й

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Рвспублин

«i>767631

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 261078 (21) 2677933/18-25 (51) М Кл

6 01 Н 25/18 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 300980. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 30.09.80 (53) УДК 536. 629. 7 (088 ° 8) (12) Авторы изобретения

В.К. Битюков, В.A. Петров и С.В. Степанов

Институт высоких температур АН СССР (11) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЧАСТИЧНО ПРОЗРАЧНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

1 2

Изобретение относится к области Наиболее близким к изобретению потеплофизических измерений частично -, технической сущности и достигаемому прозрачных материалов, например стек- результату является способ определела, в частности, к способу определе-. ния коэффициента теплопроводности ния коэффициента теплопроводйости ма- 5 частично прозрачного материала, вклютериала и может быть использовано в чающий стационарный изометрический лазерной н космической технике, в радиационный нагрев плоского образца различных устройствах преобразования и измерение температуры нагревателя энергии, в. химической технологии и и полного потока энергии (2). т.п. По известному способу может быть

Известен способ определения коэф- определен коэффициент теплопроводфициента теплопроводности частично ности,на основании измерения темперапрозрачного материала, при котором туры нагревателя, полного потока два,плоских образца различной толщи- энергии и решения уравнения радианы последовательно размещают между 15 ционно-кондуктивного теплопереноса. нагревателем и холодильником, урав- Основным недостатком известного кивают тесовые потски, проходящие способа определения коэффициента через каждый из этих образцов, регу- .теплопроводности частично прозрачнолируют и измеряют при этом температу- ro материала является невысокая точру нагревателя, после чего определя- 20!ность измерения, обусловленная погют искомую величину (1) . решностью измерения полного тепловоТемпературный интервал, измеренный ro потока. в известном способе, практически не- Целью изобретения является повыограничен.,щенке точности измерения козффициенНедостатком известного способа 25 та теплопроводности частично прозопределения коэффициента теплопровод- рачного материала. ности частично прозрачного материала Цель достигается тем, что в спосоявляется то, что необходимо уравни- бе измерения коэффициента теплопровать тепловые потоки, проходящие че- водности частично прозрачного матерез каждый иэ образцов. 30риала, включающем стационарный изо767631 термический радиационный нагрев плоского образца материала и измерение температуры нагревателя, последовательно измеряют перепад температур на образце и температуру холодильника, после чего искомую величину определяют из выражения: аХ" - — дх Ф2% 1-34 dp аа -О, (ф О, где х - координата слоя (х eL -1,1l ); коэффициент теплопроводности;

2h — толщина слоя; .Т вЂ” температура; „(1 — частота;

3 — интенсивность теплового излучения вперед (назад); д (соь Ч ), 1 - угол между направлением излучения и осью Х.

Изобретение поясняется конкретным примером выполнения способа определения коэффициента теплопроводности частично прозрачного материала.

В качестве исследуемого образца использовано кварцевое стекло марки

КСГ толщиной 2,1 мм.. Образец ф40 мм, закрепленный в центре пластины

200н200 мм, изготовленной из того же материала и толщиной, равной толщине образца, помещали в вакуумную камеру на расстояние . 3-5 мм от ленточного вольфрамового нагревателя. Холодильником являлись зачерненные стенки вакуумной камеры. Температуру нагревателя измеряли оптическим пирометром ЭОП-66, а холодильника - термопарой, перепад температур на образце специальной оптической схемой.

Опыт проводили следующим образом.

Нагревали систему до стационарного состояния. После этого измеряли темо пературу нагревателя ТН = 2773 К, перепад температур на образце—

Т 49,6 К, температуру холодильника

Т = 291 К и полный тепловой поток

8,83 10 Вт/м .

Затем из выражения (1) определяли искомый коэффициент теплопрозодности.

Он получился Х= 2 10 Вт/м град.

Схема, которая использовалась для определения коэффициента теплопроводности изображена на чертеже.

Плоский образец 1 частично прозрачного материала толщиной 2h расположен между нагревателем 2 и холодильником 3 с температурами Тн и T„ соответственно, отнесенными от него на некоторое расстояние. Зазор между нагревателем (холодильником) и слоем заполнен диатермической теплопровод- . ной средой с показателем преломления, равным 1.

Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом. Образец 1, отнесенный от нагревателя 2 на расстояние " 2-3 мм, помещается в вакуумную водоохлаждаемую камеру, стенки которой являются

1 холодильником 3. Системой электропитания разогревают нагреватель и образец до температуры измерения. Затем измеряют температуру нагревателя пирометром ЭОП-66, температуру холо3$ дильника - термопарой и перепад температур на образце - оптической системой.

В этом случае радиационно-кондуктивный теплоперенос определяется уравр нениями переноса и энергии относительно спектральных интенсивностей вперед З, назад Ь ) и температуры Т, Формула изобретения

25 . Способ определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных материалов, включающий стационарный иэотермический радиационный нагрев плоского образца и измерение темпеу ратуры нагревателя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения, последовательно измеряют перепад температур на образце и температуру холодильниЗ ка, после чего искомую величину.определяют иэ выражения н г + —. j Д(а,-r, IààÄà -О, д.,, о

® где x - координата слоя (х6(-1,1)), - коэффициент теплопроводности;

2h - толщина слоя;

Т - температура;

45 >+ 8 — частота;

- интенсивность теплового излучения вперед (назад); д сов (М), Ч вЂ” угол между направлением излучения и осью х.

$O Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР, Р 440588, кл. G 01 М 25/18, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР у 9 473940, кл. G 01 и 25/18, 1975 (прототип).

767631

Составитель В.Гусева

Редактор H.Koëÿäà Техред Н.Бабурка Корректор М.Демчик

Заказ 7184/39 Тираж 1019, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

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

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