Способ измерения теплоемкости полимерного материала

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскими

Социалистическими

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. 01 ° 81 (21) 3229922/18-25 t$1) M. NJ3. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 N 25/?0

Государственный комитет

СССР по .делам изобретений и открытий (53)УДК 538.8 (088. 8) Опубликовано 07.0882. Бюллетень ¹29

Дата опубликования описания 07.08.82 (72) Автор изобретения

Р.М.Чудакова

)З

1 Т;т .! .,":, Всесоюзный ордена Трудового Красного Знам ни нй1 М6 исследовательский институт гидротехники и . Б.g"",Ведфйф ва (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ ПОЛИМЕРНОГО

МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к теплометрии и может быть использовано при изучении теплофиэических свойств полимерных материалов, Известен способ определения теплоемкости, при котором теплоемкость какого-либо вещества определяют путем передачи определенного количества тепла от нагревателя к образцу исследуемого материала и измерения соответствующего изменения температуры образца. При этом количество переданного тепла определяют либо непосредственными измерениями мощности, выделяемой нагревателем, либо по эталонному образцу с известными характеристиками f1).

Недостатком известного способа является то, что при таких измерениях трудно избежать потери тепла через контактные сопротивления при передаче его от нагревателя к исследуемому образцу.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ определения теплофиэических свойств материалов, заключающийся в нагреве образца и измерении изменения температуры P2).

Однако обработка результатов измерений и расчет теплофиэических параметров вещества очень трудоемки и требуют построения градуировочных графиков для каждого исследуемого вещества.

Целью изобретения является упрощение и ускорение процесса измерения

1О теплоемкости.

Цель достигается тем, что согласно способу измерения теплоемкости полимерного материала, заключающемся В нагреве образца и измерении изменения темт1ературы, образец теплоиэолируют от внешней среды, подвергают циклическому деформированию, измеряют параметры деформирования: амплитуду и частоту колебаний, модуль упругости и модуль потерь и по измеренным величинам определяют теплоемкость материала.

Пример. Образец композиционного материала на основе эпоксидной смолы, жидкого каучука и минерально25 ro наполнителя изготовлен в виде стержня прямоугольного сечения. В процессе изготовления в середину образца вмонтирована термопара (хромель - копель) . Стержень изолирован

30 от теплообмена с внешней средой стек949452.

Формула изобретения

Составитель Н.Проскурнина

Техред А. Бабинец Корректор В.Бутяга

Редактор Н.Джуган

Заказ 5734/29 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ляннай ватой и закреплен жестко одним торцом на штоке возбуждающего устройства генератора механических колебаний ГИК, второй конец стержня свободен. С помощью ГМК в стержне возбуждаются .вынужденные продольные гармонические колебания, вызывающие его деформиравание, при этом часть энергии деформиравания q = 1 Е .е Мпд превращается в тепла (в единйце объ- ема образца В единицу времени) и 10 полностью расходуется на нагревание образца (здесь Е = ) Е I - абсолютное значение комплексного модуля .упругости материала, о и f - амплитуда и частота дефармирования, 15 з1п д - соответствует модулю потерь ,материала), Всего в образце объемом

Ч за время дефармирования < выделится количество тепла Я Vt q которое вызовет разогрев материала на 20 величину ЬТ.

Измеряя величину Яа с помощью пьезодатчиков по перемещению закрепленного и свободного концов стержня и разности фаз между ними, величину

ЬТ за время наблюдения — с помощью термопары, зная частоту задаваемого воздействия f, массу m и объем V образца, а также величину Е и sind (которые могут быть определены в этом же опыте при дефармировании стержня на резонансной частоте), теплоемкость исследуемого материала

С определяем по формуле

Q Фйо"1 1Ч; Ч91ИЮ мы м дТ

Образец размером 15 X 2 Х2 см, массой 67 r, за время деформирования Г 15 мин с частотой f = 80 ru

-3 и амплитудой деформации Я = 1,5 10 40 о нагрелся на величину дТ = 2,1 С. Параметры Е и sin d для данного образца равны 4,6 ° 10 н/м и 0,14 соответственно.

Таким образом, величина теплоемкости С, определенная в данном апы- 45 те, равна

ЪЛ4.4,6 10 22.Ь.10- 80 900 6-10 0,14

67

t;;J

Таким образом, эа 15-20 мин можно провести простые измерения, необходимые для определения теплоемкости материала. При этом исключается процесс передачи тепла от нагревателя к исследуемому образцу за счет того, что исключается необходимость в внешнем источнике тепла. Это приводит к отсутствию контактных сопротивлений, что практически сводит к минимуму потери тепла, определяемые толька качеством теплаизоляционной оболочки. Измерение повышения температуры в процессе вынужденных колебаний можно проводить в нескольких точках образца для получения средней его величины, учитывающей возможную неоднородность материала, как это может

Наблюдаться у композиционных полимерных материалов.

Преимущество предлагаемого способа состоит в том, что он может осуществляться с использованием стандартной измерительной аппаратуры, причем при соответствующем выборе параметров деформирования образца его теплоемкость может быть измерена с достаточной точностью за 1015 мин.

Кроме того, при возбуждении в исследуемом образце гармонических колебаний на резонансной частоте параметры колебаний образца .служат одновременно данными для определения его динамических свойств.

Способ измерения теплоемкости полимерного материала, заключающийся в нагреве образца и измерении изменения температуры, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения и ускорения процесса измерения, образец теплоизолируют от внешней среды, подвергают циклическому деформированию, измеряют параметры деформирования: амплитуду и частоту колебаний; модуль упругости и модуль потерь, и по измеренным величинам определяют теплоемкость материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Осипова В.A. Экспериментальные исследования процессов теплообмена. М., "Энергия", 1969, с. 106-107 °

2. Авторское свидетельство СССР

9458753, кл. С 01 И 25/18, 1972.