Способ определения теплопроводности материалов
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
С зЦИаЛИСтИЧЕСКИХ
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, сиид-ву(22) Заявлено 051279 (21) 2847539/18-25 (511М
3 с присоединением заявки Нов (т 01 N 25/18
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 230881. Бюллетень Мо31
Дата опубликования описания 230881 (53) УДК 538. 83 (088. 8) С .A.Áàëàíêèí, С.С.Башлыков, И.И.Быков, В.Г.Григорьев, Е.Г.Григорьев, В.В.Гуничев, Д.M.Скоров-и-К Ъ Ярцев ( (- °;, 1
Московский ордена Трудовогс Красного) Знамени . инженерно-физический институт,"
I (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
МАТЕРИАЛОВ
Изобретение относится к исследованию тепло-физических характеристик материалов .и может быть использовано для определения теплопроводности диэлектриков и других плохих проводников тепла.
Известен способ определения теплопроводности материалов нагрева, зак.лючающийся в измерении стационарного распределения температур>в котором нагрев (охлаждение) испытуемого образца простой геометрической формы (шара, цилиндра) проводится либо s среде с постоянной температурой, либо с постоянной скоростью, и по изменению температурного поля в образце со временем расчетом определяются теплофизические характеристики испытуемого материалаГ13, Недостаток этого способа — сложность создания экспериментальных условий, при которых нагрев испытуемого образца происходил бы в среде с постоянной температурой.
Наиболее близким к предлагаемОму является способ определения теплопроводности материалов с использованием прямого электрического нагрева, предполагающий радиальную изотермичность образца и линейную связь тепловых потерь с температурой. В этом способе используют нагрев образцов в форме длинного цилиндра иль проволоки прямым пропусканием электрического тока, с „тем, чтобы получить пространственное распределение температуры в образце близким к одномерному.
Затем измеряют температуру по длине образца и расчетом определяют коэффициент теплопроводности материала испытуемого образца (2)., Однако известному способу присущи ограничения на размер и форму исследуемых образцов и экспериментальная
15 -сложность создания условий, при кото рых теплоотдача с боковой поверхности образца линейно завиоит от температуры. Эти ограничения существенно сужают класс материалов, которые можно исследовать этим способом. Причем известным способом удается определять теплопроводность лишь компактных металлов и сплавс". а измерять теплопроводность теплов >ляторов, в частности зернистых систем, известным способом нельзя.
Цель изобретения — расширение клас. са исследуемых материалов.
Поставленная цель достигается тем, 3() что согласно способу, заключакяаемч857827
Формула изобретения
Вннипи Заказ 7231/ 1 Тираж 907 Подписное
Филиал ППП-"Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4 ся в пропускании тока через образец и регистрации изменения его температуры, при регистрации изменения тока через образец измеряют минимальное напряжение, при котором происходит тепловой электрический пробой, а коэф* фициент теплопроводности определяют иэ соотношения аб Ug
3Т
Цт) — — - — где U — минимальное напряжение, при котором возникает тепловой электрический пробой;
6 — проводимость материала образца;
Т вЂ” температура; fS
А — коэффициент теплопроводности.
Таким образом, по экспериментально измеряемой величине минимального пробивного напряжения, и известной зависимости электропроводности материала от температуры расчетом из соотноше.ния определяют теплопроводность материала.
П р и м. е р. Предлагаемым способом определяют теплопроводность засыпки порошка двуокиси урана при комнатной температуре. Порошок двуокиси урана помещают в диэлектрическую обойму, представляющую собой трубку
-из органического стекла с внутренним диаметром 8 мм, и заключают между двумя молибденовыми электродами. Через стенку обоймы к центру засыпки подводят хромель-алюмеливую гермопару с толщиной проволок О,? мм для регистрации температуры порошка. Для созда- 5 ния надежного контакта электроды слегка поджимают, причем давление на порошок не превосходит 5 †„- высота столба засыпки составляет 10,5 мм.
Посредством электродов за ыпку UO< Щ подключают во внешнюю эле трическую цепь.
С использованием внешнего нагревателя и источника низкого напряжения определяют зависимость электросопротивления (электропроводности) засыпки двуокиси урана от температуры (от комнатной до +8OoC). Затем низковольтный источник отключают от электродов и на засыпку от высоковольтного источника подают некоторое напряжение и регистрируют изменение тока через засыпку и изменение температуры в ее центре. Если температура и ток изменяются со временем плавно, т.е. имеет место джоулев разогрев образца, то испытуемый образец отключают от источника напряжения, выдерживают некоторое время, достаточное для выравнивания температуры по сечению засыпки, и затем вновь подводят напряжение, но уже большей величины. Эту операцию повторяют до тех пор, пока подаваемое на засыпку напряжение не вызывает ее электрического пробоя, регистрируемого по скачкообразному изменению температуры в центре засыпки и тока в электрической цепи.
По найденной таким образом величине минимального пробивного напряжения и определенному ранее значению д . э расчетным путем из соотношения вычисляют теплопроводность материала засыпки. Так для порошка двуокиси урана при укаэанных условиях величина теплопроводности оказалась равной 0,3 ьт
К. К
Использование предлагаемого способа определения теплопроводности позволяет расширить класс экспериментально исследуемых материалов, что является весьма важным при проектировании и
Разработке новых, а также оптимизации режимов существующих теплотехнических конструкций.
Способ определения теплопроводности материалов, заключающийся в пропускании тока через образец и регистрации изменения его температуры, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения класса исследуемых материалов, при регистрации изменения тока через образец измеряют минимальное напряжение, при котором происходит тепловой электрический пробой, а коэффициент теплопроводности определяют из соотношения
BG
А(т) = — - 1
dT где б — электропроводность материала образца;
U - минимальное напряжение, при котором возникает тепловой электрический пробойу
Т вЂ” температура образца;
rl - -коэффициент теплопроводности материала образца.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Филлинов Л.П. Измерения тепловых свойств твердых и жидких металлов при высоких температурах. М., 1967, с. 76"90.
2. Пелецкий В.Э. и др. Высокотемпературные исследования тепло- и электропроводности твердых:тел. М., Энергия, 1971, с. 61-69 (прототип) .
