Способ измерения коэффициента температуропроводности твердых конструкционных материалов
Союз Советских
Социапистичесиих
Респубпин
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п)911278 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 120680 (21) 2940672/18-25 с присоединением заявки № (23) Приорйтет (5I)M. Кл.
G 01 N 25/18
9мударстаеппый квмптвт ьВСР по авлаи изобретений н открытий
Опубликовано 070382 Бюллетень ¹ 9 (53) УДK 536.629 7 (088. 81
Дата опубликования описания 07.03.82 (72) Авторы изобретения
С.Е.Буравой и В.А.Рыков (7i) Заявитель
Ленинградский технологический институт х промышленности (54 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ. КОЭФФИЦИЕНТА ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ
ТВЕРДЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Изобре1ение относится к изме- " рению теплофизических свойств 1вердых конструкционных материалов и предназначено для использования в материаловедении при изучении свойс1в металлов,, сплавов и т. и.
Известен способ определения коэффициента темперачуропроводносчи материалов при котором на одну сторону плоского образца подают 1епловой импульс и измеряю1 температуру в одной точке на его противоположной стороне и rio полученным данным определяют коэффициент чемпературопроводности 11).
Однако данный способ не позволяет учесть погрешность измерения, вызванную неравномерным распределением энергии
1еплового импульса по поверхности образца.
Наиболее близким к изобре1ению по технической сущности и достигае" мому резульчазу являе1ся способ, согласно которому тепловой импульс подают на торец образца, выполненного в виде стержня, и измеряют температуру в двух точках на его боковой поверхности, расположенных на одной образующей, и по полученным данным
5 определяют коэффициент т емперач уропроводносч (2 ).
Недостатком данного способа являе1ся отсутс1вие возможнос1и получить. то температурную зависимость теплофизических свойств исследуемого материала в ходе одного эксперимента (чтобы измерять температуропроводность при другой температуре, необходимо
tS разогреть до нее образец и калориметр и дождат ься, когда т емпературное поле в образце выравняется, на что уходит значительно больше вре мени, чем на непосредственное измеренйе).
Целью изобретения является повышение скорости измерений в широкой облас1и 1емперачур.
911278
Поставленная цель достигается . тем, что согласно способу измерения коэффициента температуропроводности твердых конструкционных материалов, заключающемуся в том,что тепловой импульс подают на торец образца, выполненного в виде стержня с постоянным поперечным сечением, и измеряют температуру в двух точках на его боковой поверхности, расположенных на одной образующей стержня, боковую поверхность стержня дополнительно нагревают до совпадения иэотермических линий с его образующими, а после подачи теплового имПульса измеряют перепад температур в двух точках о1носительно третьей, расположенной на той же образующей, и по полученным данным определяют коэффициент температуропроводност и.
На чертеже показана схема реализации предложенного способа.
На схеме обозначены направление. воздействия теплового импульса 1, термопары 2, массивный металлический блок 3, температура которого меняется во времени, образец 4 исследуемого материала.
Анализ температурного поля стержня t = t(x,ó, z, Ã ) с постоянным поперечным сечением, на поверхность торца которого при Х=О,подают тепловой импульс, распределенный по этой поверхности производным образом, и который дополнительно разогревают так, чтобы его образующие были изо" термическими линиями, показывает, что коэффициент температуропроводности может быть найден по .формуле (х-Х„,9, x,t )-т(Хъ, У Z, и)
6(х м 2 Г ) -Ь(4 м2 (), Р) е(- )-е P(-N-„) где C > - время, прошедшее с момента подачи импульса до измерения коэффициента температуропроводности; х,у,z - координаты; (х х,у р ft 2) у (х =
s можно пренебречь.
Если имеет .место неравенство
8 a®g х - х, (2) тогда расчетная формула (l) упрощается и а определяют по формуле
I х в-Ха ЦХ=Х1дуру-ИХ=ХИЛ XF) ,0= Яи
4 и ИВ=Х Д РИ(Х=ХЗР;Г)
Время С ., через которое подают следующий тепловой импульс, находят из неравенства
48И C1 7/ - ч-i лв (4) где d - -толщина образца.
Итак, из формулы (1) или (3 ) по данным эксперимента находят коэффициент температуролроводности, а рз из неравенства (4 ) находят время, через которое подают следуищий тепловой импульс.
Непрерывный дополнительный разогрев образца 4 через его боковую поверхность позволяет подучить тем пературную зависимость коэффициента температуропроводности, в ходе одного эксперимента и тем самым повысить экспрессность измерений в вирокой области температур.
Предлагаемый способ может использоваться при изучении свойств твер дых конструкционных материалов (ме- таллов, сплавов }, а также при создании промышленных образцов теплофизических приборов.
Формула изобретения
Способ измерения коэффициента температуропроводности твердых конструкционных материалов, заключающийся в том, что тепловой импульс подают на торец образца, выполненного в виде стержня с постоянным поперечным сечением, и измеряют температуру .в двух точках на его боковой поверхности, расположенных на одной образующей, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения скорости измерений, боковую поверхность стержня допдлнительио нагревают до совпадения иэотер911278
5 ми ческих линий с е ro образующи-
w а после подачи теплового импульса измеряют перепад температур в двух точках относительно третьей, расположенной на той we образуюарЮ, и по полученным данным определяют. коэффициент температуропроводности.
Источники информации, принятые во внимание tlpH экспертизе
1. Исследование в области тепло. вых измерений. М,, Изд-во стандартов, 1971, с. 35-37.
2. Клименко И. M. и др. Импульснйй метод определения температуропровод; ности.-"Теплофизика высоких темпера тур", 1979, т. 17, с. 1216-1223 . (прототип).
Составитель Ь. митюков
Редактор И.Ииколайчук Твхаед A .3афимец . Корректор А. Ференц
« ««««««««««е «
Заказ 1169/28 Тираа 333 Подписное
ЮНИЦИ Госудааст венного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113635, Иосква, 3-)5, Рауаская наб.; д. 4/5
Филиал f1AIl "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4 !
