Способ определения теплофизических характеристик материалов
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЗЬСТВУ
<и>873086 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 150280 (21) 2882677/18-26 с присоединением заявки Нов (23) ПриоритетОпубликовано 15.10.81.Бюллетень тй9 З8
Дата опубликования описания 15.у 081 (51)М. Кл 3
G 01 N 25/18
Государственный комитет
СССР но делам изобретений н открытий
{53) УДК 5З6 (088. 8) (72) Авторы изобретем и я
Л.С.Артюхин и A.Â.Òðîôèìoâ (Тамбовский институт химического машиностроения
1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ
XAPAKTEPHCTHK МАТЕРИАЛОВ
10 сЧ
Изобретение относится к к области испытаний с применением тепловых средств, а именно к измерениям теплофизических свойств материалов.
Известен способ измерения теплофиэических свойств материалов, состоящий в тепловом воздействии на поверхность образца, регистрации вводимой мощности и изменения температуры точке внутри образца (1).
Недостатком «этого способа является необходимость установки измерителя температуры внутри тела.
Наиболее близким к предлагаемому является способ определения теплофи- 15 зических характеристик путем воздействия тепловым потоком на частьповерхности полуограниченного в тепловом отношении тела, находящегося первоначально при постоянной темпе- 20 ратуре, в условиях теплоизоляции поверхности и устройства дополнительных тепловых воздействий, а также путем регистрации изменения температуры поверхности (2) . 25
Недостатком данного способа является ограничение точности вследствие необходимости определения амплитуды и времени наступления максиму.ма температуры, невозможность полу- 30 чить информацию о теплофизических свойствах, произвольно сокращая время регистрации температуры, отсчитываемое от начала воздействия.
Цель изобретения — повышение точности.
Указанная цель достигается тем, что осуществляют два независимых воздействия : мгновенным точечным источником тепла и постоянным поверхностным источником тепла, а изменение температуры регистрируют в центре области каждого. воздействия.
При действии мгновенного точечного источника тепла температурное поле .определяется выражением (1) где О.; (p t) — температура тела в точке Х=О, в момент времени t,îáóñëîâëåíная действием мгновенного точечного источника тепла К;
Q - выделившееся тепло мгновенным точечным источником тепла, Дж;
* - удельная объемная теп- лоемкость, Дж.м К 1
873086
Формула изобретения
Составитель В.Вертоградский
Редактор П.Коссей Техред A.Ñàâêà Корректор М.Демчик
Эаказ 9020/67 Тираж 910 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.й.
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 а — коэффициент температу ропроводности,м с .
Температурное поле при действии постоянного поверхностного источника тепла постоянной мощности имеет
О (ОМ= (), (2) где q плотность теплового потока постоянного поверхностного источника тепла, Вт.м ;
uZ(0,t) — температура тела в точке Х=О в момент времени t,îáóñëîâëåíная действием постоянного поверхностного источника тепла К.
Из,отношения (1) и (2) следует
Я 01(ОЦ ЕЛ+ р„. u«O,+) (3)
Из (3) и (1) или (2) следует ,л Ге t.u„(o,+) u<(ot) (4) где А — коэффициент теплопроводности, Вт м К
Удельная объеная теплоемкость определяется по формуле
0 () (5) 1(И)
Тепловые испытания проводятся на образце размером 0,20х0,20х0,30 м З, выполненном из полиметилметакрылата.
Диаметр участка воздействия постоянного поверхностного источника тепла не превышает 0,03 м. Иощность мгновенного источника тепла не более
0,04 Дж. Время действия постоянного поверхностного источника тепла не более 600 с, мощность порядка
1000 Вт м . Интервал времени между моментами действия источников составляет 15-20 мин. При таком воздействии данный образец можно считать s тепловом отношении полуограниченным телом. Величины плотности теплового потока постоянного и мощности мгновеиного источников тепла определяются при тарировке источников. Теплоизоляция поверхности образца осуществляется посредством создания вакуума. Источники тепла конструктивно выполняются в виде источников света с системой линз.
Образец термостатирует при 20 С
Теплризолируют поверхность образца.
t0
Воздействуют мгновенным источником тепла. Регистрируют изменения температуры в точке воздействия. Через
15-20 мин воздействуют постоянным поверхностным источником. Регистрируют изменения температуры в центре участка воздействия. По формулам (3), (4), (5) вычисляют искомые величины.
Способ позволяет легко автоматизировать теплофизический эксперимент
I т.е. без непосредственного участия экспериментатора задавать последовательность тепловых воздействий, регистрировать изменения температур и вычислять значения искомых величин он позволяет создать компактное переносное устройство с автономным питанием и цифровым выходом, которое непосредственно в течение небольшого интервала времени определяет комплекс теплофизических характеристик материалов, изделий и конструкций неразрушающим методом при производстве, эксплуатации и в процессе длительного хранения.
Способ определения теплофизических характеристик материалов путем воздействия тепловых потоков на часть поверхности полуограниченного в тепловом отношении тела, находящегося первоначально при постоянной температуре в условиях теплоизоляции поверхности и отсутствия дополнительных тепловых воздействий, а также путем регистрации изменения температуры поверхности, о т л и ч а ю— щ и- и с я тем, что, с целью повышения точности, осуществляют два независимых воздействия : мгновенным точечным источником тепла и постоянным поверхностным источником тепла, а изменение температуры регистрируют в центре области каждого воздействия.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Дмитрович А.Д. Определение теплофизических свойств строительных материалов. И., Госстройиздат, 1963, с. 98-99.
2. Авторское свидетельство СССР
9 381009, кл. G 01 N 25/18, 1973 ,(прототип).
