Способ определения теплопроводности и объемной теплоемкости материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКО!МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик . ()922604 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22)»я»«o 27. 05. 80 (21) 2931166/26-25 с присоединением заявки,%— (23) Приоритет

<51)М. Кл .

G 01 и 25/18

3еоудерстеееиьй камнтет

СССР ао делам изобретений н открытий (53) УДК 536 (088. 8) Опубликовано 23. 04.82. Бюллетень Jp 15

Дата опубликования описания 26. 04. 82 (72) Авторы изобретения

В, Н. Пахомов, В. Г. Федоров и А. Г. Мазуренко д"

Киевский технологический институт пищевом промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

И ОБЪЕМНОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к определению теплофизических свойств материалов.

Известен способ тепловых испытаний,состоящий в том, что посредством воздействий на поверхности образца в виде пластины создают в нем стационарный тепловой поток, регистрируют значение этого теплового потока и значения температур пс"

10 верхностей пластины (1).

Однако способ применим для измерения объемной теплоемкости материала.

Наиболее близким к предлагаемому

1S является способ определения теплопроводности и объемной теплоемкости материалов на образце в виде пластин, состоящий в том, что посредством тепловых воздействий на поверхИ ности образца создают в нем чередующиеся стационарный и динамический тепловые режимы таким образом, что стационарные режимы отличаются сред необъемными температурами образца, а динамический режим является переходным между стационарными. Стационарные режимы способа отличаются значениями тепловых потоков, а динамический режим характеризуется различными скоростями изменения температур поверхностей (2 ).

Недостатком способа является ограниченная точность. Это обусловлено различием тепловых условий на различных стадиях измерений, что ограничивает возможности оптимизации температурных режимов, воэможности выявления и учета погрешностей, измерений тепловых потоков и температур.

Цель изобретения - повышение точности, Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения теплопроводности и объемной теплоемкости материалов на образце в виде пластины, состоящем в том, что посредством, 3 9226 тепловых воздействий на поверхности обрвзца создают в нем чередующиеся стационарный и динамический тепловые режимы так, что стационарные режимы отличаются среднеобъемными температурами образца, а динамический режим является переходным между стационарными, а также регистрируют значения температур и тепловых потоков на поверхностях образца, дина- 1о мический тепловой режим осуществляют за счет поддержания равных и постоянных во времени скоростей изменения температур поверхностей образца.

На чертеже представлен график, поясняющий способ.

График изображает изменение плотностей теплового потока на входе тепла в образец 1 и на выходе из него 2 температур в тех же точках 3 и 4 и средней по толщине образца температуры 5.

Измерения производят следующим о6разом.

Организуют 1-ый Fi=-1,2,3...) ста- д ционарный режим, термостатируя нагреватель и холодильник между которыми размещен образец при температурах, отличающихся, например, на 1-5 К, С помощью самопишущего регистрирующеro прибора непрерывно измеряют сигналы измерителей плотности теплового потока и температуры, размещенных на обеих поверхностях образца. Стационарный режим характеризуется равенством

„3S и неизменностью во времени плотностей теплового потока на поверхностях образца. Продолжительность стационарного режима может быть 3- мин, Далее осуществляют переходный режим, 4О увеличивая с равными скоростями температуры нагревателя и холодильника.

При этом плотности теплового потока через поверхности образца изменяются так, что их разница, характеризующая

43 накопление тепла образцом, увеличивается до тех пор, пока не произойдет стабилизация температур нагревателя и холодильника. Затем в процессе упорядочения переноса тепла через образец плотности теплового потока на его

so поверхностях выравниваются и устанавливается (i+1)-ый стационарный режим.

По донным стационарных режимов рассчитывают значения коэффициента теплопроводности исследуемого материала

Ъ 1- 01

04

4 которые относятся к средней темпера-1 туре образца t< =0,5 (с1+ ), где - коэффициент теплопроводности;

q,- средняя плотность теплового

1 потока, пронизывающего образец; (t„-t<) i-перепад температур на образце;

h - толщина образца, По данным переходных режимов рассчитывают объемную теплоемкость исследуемого материала

С9

S Ê (t,,„- < „)ь которую относят к средней температуре переходного режима „=0, 5 (t„.+t„.,„), где С вЂ” массовая теплоемкость; плотность;

S - площадь диаграммы, ограниченная кривыми 1 и 2 в единичном опыте (на графике заштриховано);

К - коэффициент, учитывающий масштабы диаграммы по времени и по плотности теплового потока и служащий для пересчета величины площади диаграммы в величину количества тепла; (t. -t ) - изменение средней по тол1" 1 щине температуры образца за переходный режим.

Способ пригоден для исследования теплофизических характеристик материалов с помощью известных устройств и их модификаций. Он позволяет ускорить измерения в

2-3 раза за счет ускорения переходных режимов и их непрерывного чередования, а также повысить точность измерений за счет стабилизации тепловой нагрузки на образец в течение опыта и выравнивания скоростей изменения плотностей теплового потока на поверхностях образца, которые определяют динамическую погрешность тепломеров.

Изобретение целесообразно использовать для комплексного исследования теплофизических характеристик твердых, жидких и дисперсных продуктов в химической. промышленности.

Формула изобретения

Способ определения теплопроводности % объемной теплоемкости матеСоставитель В. Вертоградский

Редактор H. Бобкова Техред Ж.Кастелевич Корректор В. Бутяга

Заказ 2571/57 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 3226 риалов на образце в виде пластины, состоящий в том, что посредством тепловых воздействий на поверхности образца создают в нем чередующиеся стационарный и динамический тепловые режимы таким образом; что стационарные режимы отличаются среднеобъемными температурами образца, а динаиический режим является пе реходным между стационарными, а О также регистрируют значения температур и тепловых потоков на поверхностях образца, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ04 6 ности, динамический тепловой режим осуществляют за счет поддержания равных и постоянных по времени скоростей изменения темйератур поверхностей образца.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1, Чиркин В. С. Теплопроводность промышленных материалов. M. Машгиз, 1962, с. 106-107.

2. Авторское свидетельство СССР

8 347643, кл. G Ol М 25/18, 1972 (прототип}.