Способ комплексного измерения теплофизических свойств веществ

 

О П И С А Н И Е ()873088

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.02.80 (21) 28S561S/18-25 с присоединением заявки М (28) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 N 25/20, Государстакнный квинтет

СССР ао делам нзабретеннй н югкрытнй

Опубликовано 15.10.81. бюллетень рй 38 (53) УДК 536.6 (088.8) Дата опубликования описания 15.10.81 (72) Авторы изобретения

С.Е.Буравой, Е. С. Платунов, В. А. Рыков и В. Г. Карпов

1 !

1 г ", Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (7I) Заявитель (54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ с 2Q HK с фъ

Ь

1 (2) где Й

\.

Изобретение относится к измерениям тепло-. фиэических свойств твердых материалов и предназначено для использования в практи1се теплофизических лабораторных исследований при изучении свойств строительных материалов (бетон, гипс, штукатурка и т.п.).

Известен комплексный способ измерения

О теплофизических свойств веществ, заключающийся в том, что на поверхность образца с покрытием иэ сажи для коллоидного графита подают световой импульс, энергия которого известна, и по изменению температуры другой стороны образца, а также по известной доле энергии светового импульса, поглощенной на поверхности образца, определяют теплоемкость и коэффициент температуропроводности исследуемого материала (1).

Недостатком данного метода прн определении теплоемкости образца является то, что в нем количество световой энергии, поглощенной поверхностью образца, определяется срав-. ,нительным способом и в ходе эксперимента непосредственно не контролируется.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, в котором одновременно определяется коэффициент температуропроводности и теплоемкость исследуемого образца путем подачи светового импульса на одну сторону обS разца с покрытием из коллоидного графита н измерению временной зависимости температуры в одной точке íà его противоположной стороне. Коэффициент температуропроводности и удельная теплоемкость образца рассчнтыва1О ется по формулам энергия светового импульса (Дж); плотность материала образца (кг/мэ), толщина образца (м); максимальная температура в точке измерения (К), 873088

<.10

5 (3) 40

< l0

l где С

1 с Р„ — параметр, характеризующий теплообмен между образцом и окружающей средой (определяется графически) (с"1) с, — время Достижения максимальной тем. пературы в точке измерения, (с);

С вЂ” удельная теплоемкость исследуемого материала (Дж кг/К);

4 — коэффициент температуропроводности исследуемого материала (м c); щ — безразмерный параметр, учитывающий наличие теплообмена между образцом и окружающей средой, который определяется графическим способом; — коэффициент поглощения покрытия (21, 15

Недостаток данного способа заключается в том, что количество световой. энергии, поглощаницейся поверхностью образца, определяется сравнительным методом (используется эталонное покрытие с известным коэффициентом погло- щения) и в ходе .эксперимента непосредственно не контролируется, тогда как для повы- шения точности измерения теплоемкостн образца этот контроль необходим.

Цепью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения необ. ходимости определять коэффициент поглощения покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе поверхность покрытия выполняют зеркальной и на нее подают под углом Брюстера световой импульс, например от лазера, плоскость поляризации которого пер. ! пендикулярна плоскости падения.

Покрытие выбирается таким образом, что его толщина не меньше глубины проникнове- 3s ния светового импульса и удовлетворяет системе неравенств удельная теплоемкость материала (Дж/кг К); удельная теплоемкость образца (Дж/Kr. К); плотность материала. покрытия (кг/м ), плотность образца (кг/м ); толщина покрытия (м); толщина образца (м); площадь поперечного сечения образца (м 2), площадь поверхности покрытия (м ), 55

tHHHIIH Заказ 9020/6

Нанесение диэлектрического покрытия с зеркальной поверхностью и указанная ориентация источника плоскополяриэованного света обеспечивают в соответствии с законом Брюстера полное поглощение энергии светового импульса поверхностью образца, при этом отпада ет необходимость в определении коэффициента поглощения покрытия..Следовательно, теперь для одновременного измерения теплоемкости и коэффициента температуропроводности образца необходимо измерить после подачи светового импульса только временную зависимость температуры в одной точке на противоположной повсрхности образца. Кроме этого, предполагается известной полная энергия светового импульса, которую с высокой точностью (до

1 — 2 0) можно определить известными калориметрическими методами. Теплоемкость и коэффициент температуропроводности вычисляются по известным расчетным формулам (1) и (2).

Способ может использоваться при излучении свойств строительных материалов, диэлектронов, полупроводников, металлов и сплавов в виде цилиндрических или массивных плоских образцов, а также при создании промышленных об- разцов теплофизических приборов. формула изобретения

Способ комплексного измерения теплофизических свойств веществ путем подачи светового импульса на плоский образец с диэлектрическим покрытием, толипша которого не меньше глубины проникновения световой волны и, по крайней мере, на два порядка меньше толщины образца, и измерения температуры в одной точке на, противоположной поверхности, о т л н ч а ю "шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, поверхность диэлектрического покрытия выполняют зеркальной и световой импульс на нее подают под,углом Брюстера, причем плоскость поляризации светового потока перпендикулярна плоскости его падения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. W. 1. Parker, R. !. Jenkins, С. р. Batter, G. L. Abbott. "Flash Methosd of Oetermining thermal Dibbusivity, Heat 4йарасйу, and Thermal Conductivity. l. Appl. Раув 32. 1961, и 9, р. 1679.

2. А. йвдв "О metoda de impuls de caldura

pentru mesurarea proprictfiti 1ог termice ale

probelor scurte, Studia Univesitatis Babes-Bolgai, Ser. Mat.-Phnys, 1967, и 2, р. 107 (прототип).

7 Тираж 910 Подписное ....б

Филиал ППП "Патент", r

Ужгород, ул.Проектная,4