Устройство для определения теплофизических свойств твердых тел

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 947727 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 140478 (21) 2605370/26-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 300782 Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 300782 (51)М Кл з

G 01 N 25/18

Государственный комитет

С СР по делам изобретений и открытий

153) УДК 536 (088.8) I

Н.Г.Николаева и С.A.Íèêîëàå уаЪ 1, 1

kkAIJ (72) Авторы изобретени я (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЧ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ТВЕРДЯХ ТЕЛ

Изобретение относится к исследованиям с применением тепловых средств, а именно к области исследований теплофизических свойств материалов.

Известен способ исследования теплофиэического свойства — коэффициента теплопроводности, состоящий в том, что поверхности исследуемого образца в виде пластин поддерживают при постоянных температурах, не равных между собой, после установления стационарного теплового режима регистрируют перепад температур и тепловой поток через пластину (1j.

Недостатки способа — длительность установления стационарного теплового режима и невозможность получения данных по теплоемкости материала.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения теплофизических свойств материалов с помощью пакета иэ плоских исследуемого и контрольного образцов, заключающийся в том, что после предварительного термостатирования пакета ступенчато изменяют температуру свободной поверхности исследуемого образца и регистрируют изменение в одной из точек пакета. Такая точка выбирается на поверхности стыка пластин Г2).

Недостаток способа — ограничение точности вследствие погрещности измерения температуры пакета, обусловленной искажением температурного поля измерителем температуры и неучетом его теплоемкости.

Цель изобретения — повышение точности °

Указанная цель достигается тем, что в способе определения теплофизических свойств материалов с помощью пакета из плоских исследуемого и контрольного образцов, заключающемся в том, что после предварительного термостатирования пакета ступенчато изменяют температуру свободной поверхности исследуемого образца и регистрируют изменение температуры в одной ,из точек пакета, дополнительно размещают между исследуемым и контрольным образцами пластину из высокотеплопроводного материала и в ней регистрируют изменение температуры.

На фиг.1 изображено устройство, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ, общий вид;, на фиг.2 графически изображены зависимости безразмерной температуры от временной координаты.

947727

Устройство .содержит нагреватель

1, холодильник 2, исследуемый образец 3, пластину 4 иэ высокотеплопроводного материала, контрольный о6разец 5, теплоизоляционный материал

6, термостат 7, стенку 8 термостата, измеритель 9 температуры, мост 10 постоянного тока, фотоэлектронное термостатирующее устройство 11, измеритель 12 температуры, мост 13 постоянного тока, усилитель 14 по- 10 стоянного тока„ усилитель 15 мощности, измеритель 16 температуры, цифровой вольтметр 17 и цифропечатающее устройство 18.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед началом измерений в нагревателе 1, холодильнике 2, образце 3, пластине 4, образце 5, термостате 7 устанавливается постоянная и равная температура То . Это достигается с помощью нагревателя 1, термостатирование которого осуществляется с использованием измерителя 12 температуры, моста 13 постоянного тока, усилителя 15 мощности, а также с помощью термостата 7, с использованием измерителя 9 температуры, моста 10 постоянного тока и фотоэлектронного термостатирующего устройства 11.

В начальный момент времени температура нагревателя 1 скачком меняется до путем изменения соотношения плеч моста 13 постоянного тока и затем поддерживается постоянной с. помощью термостатирующей системы. 35

Зависимость температуры со временем измеряется датчиком 16 температуры в середине пластины 4 и регистрируется в цифровой форме с помощью цифрового вольтметра 17 и ць фропечата- 40 ющего устройства 18.

Экспериментальную кривую сравнивают с рассчитанной кривой для исследуемого образца с известными.

На фиг.2 приведены зависимости безразмерной температуры 9 = Р(а,k.,с,, т — Т, . е.j = от времечной координаТо ты где а, „— темпера50 туропровадность и теплопроводность исследуемого образца; а — температуропроводность контрольного образ.ца; Ь вЂ” общая толщина контрольного

\ и исследуемого образцов и пластин иэ высокотеплопроводного материала, Т вЂ” Т вЂ” перепад температур между нагревателем и холодильником; Т вЂ” Т иэменение температуры высокотеплопроводной пластины. 1 и 2 — экспериментальные кривые для образцов плавленый кварц, горная порода (при Т

=25 C) соответственно, а 3 и 4 — теоретические рассчитанные кривые на

ЭВМ для этих же образцов.

Достоинство способа согласно изобретению - повышенная точность вследствие минимального нарушения одномерности теплового потока в области установки измерителя температуры; учета теплоемкости измерителя темпе-. ратуры совместно с теплоемкостью высокотеплопроводной пластины; выбора оптимальной скорости нарастания температуры пакета в месте измерения излишней температуры за счет выбора толщин высокотеплопроводной пластины.

Способ может найти широкое применение при массовом контроле образцов и в исследовательской практике.

Формула изобретения

Способ определения теплофизических свойств твердых тел с помощью пакета из плоских исследуемого и контрольного образцов, заключающийся в том, что после предварительного термостатирования пакета ступенчато изменяю температуру свободной поверхности исследуемого образца и регистрируют изменение температуры в одной из точек пакета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно размещают между исследуемым и контрольным образцами пластину из высокотеплопроводного материала и в ней регистрируют изменение температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чуркин В.С. Теплопроводность промышленных материалов. М., Машгиз, 1962, с.106-107.

2. Чудновский A.Ô. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М., Физматгиз, 1962, с.239.

947727

7 13Ц дФ ЮЮХ Ф

Составитель А.Платова

Редактор М,Янович Техред 3. Палий корректор Н. Король

Заказ 5622/66 Тираж 887 ° Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППЛ "Патент", г.ужгород,. ул.Проектная,4