Способ определения теплофизических свойств материалов Советский патент 1986 года по МПК G01N25/18 

1

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к определению :теплофизических свойств материалов, и может быть использовано для исследования горных пород, строительных и конструкционных материалов, теплоизоляторов.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг.1 изображено взаимное расположение исследуемых и эталонных тел, источника тепла и регистраторов температуры; на фиг.2 - схема установки, реализующей способ.

Используется два исследуемых теша : тело 1 в виде пластины и тело 2 бесконечное в текстовом отношении, источник тепловыделения 3, два эталонных тела: тело 4 в виде пластины и тело 5 бесконечное в тепловом отношении; измерители температуры 6 и

7в плоскостях контакта исследуемых и контрольных тел. При синусоидальном тепловыделении источником 3 посредством измерителей 6 и 7 регистрируется отношение амплитуды температурных колебаний на стыке тел 1 и 4 к амплитуде на стыке тел 2 и 5, а также сдвиг фаз температурных колебаний между регистраторами 6 и 7. Повышение точности достигается за счет замены измерений абсолютного знамения амплитуды колебаний температуры на отношение амплитуд, а также за счет исключения операции измере ния амплитуды мощности теплового потока.

При р.еализации способа установка включала измерительную ячейку с исследуемыми телами в виде цилиндра 1 и диска 2, плоским малоинерционным нагревателем 3, эталонными телами в виде диска 4 и цилиндра 5, измери.тели температуры 6 и 7, усилители

8и 9, устройство 10 управления нагревателем, временной синхронизатор

11,аналого-цифровой преобразователь

12,микроэвм 13, печатающее устройство 14.

Временной синхронизатор 11 из колебаний Кварцевого генератора формировал коле1бания электрического тока с заданным периодом которые через устройство 10 управления нагревателем, задакнцим мощность колебаний, подавались на плоский малоинерционный нагреватель 3. От нагревателя исследуемые и эталонные тела распрост672422

ранялись плоские температурные волны, которые в плоскостях контактов исследуемых и эталонных тел регистрировались термопарами 6 и 7. Сигналы с

5 термопар через усилители 8 и 9 подавались на аналого-цифровой преобразователь 12, где преобразовывались в цифровой код.

Цифровая ннформагщя вводилась в

to микроэвм 13, осуществлявшую обработку введенных данных и вычисление теплофизических свойств. ВывОд полученных результатов производили с помощью цифропечатающего устройства 14.

15 Пример. Амплитуда мощности тепловыделения в нагревателе равна 40 Вт, частота и)0,0157 с . Нагреватель изготавливают в виде плоской спирали. Диаметр составного цилиндра

20 30 мм. В качестве эталона используют оптическое стекло ЛК-6, имеющее температуропроводность ,64 10 м /с и тепловую с1ктивность зг 1055 Вт /(м К). Тодищна дискового эталона

25 &,5 мм, щшиндрического - Е 20 мм.Исследуют образцы с известными свойствами: оптическое, стекло ТФ-1 с а 0,3010-бмг/с, 1180 Вт.с°(м2,К), мм, 20 мм и оптическое стекло

30 ТФ-5 с ,36-10 , & 2640 Втх xc°V() 8 мм, Г 2ХГмм.

В результате определенные из опыта температуропроводность и тепловая активность материалов отличаются от -- справочных данных по ним не более

j54 at

чем на 1%.

Формула изобретения

jQ Способ определения теплофизических свойств материалов, заключающийся в том, что исследуемое тело в виде пластины приводят по двум плоскостям в тепловой контакт с эталонными телами,

д первое из которых сопрягают с исследуемым телом по плоскости, на которой осуществляют периодические колебания тепловьщеления, а второе выполненное полубесконечным в тепловом отношении, сопрягают с исследуемым телом по плоскости, на которой регистрируют изменение температуры, отличающийся тем, что, с цепью повышения точности, свободную поверхность первого эталонного тела, выполненного, в виде пластины, приводят в тепловой контакт с телом, выполненньм из исследуемого материала, и телом полубесконечным в тепловом отношении, регистрируют изменение температуры на плоскостях их .контакта, отношени амплитуд и фазовый сдвиг температур ных колебаний в местах контактов ис следуемых тел и эталонов, а теплофи эические свойства определяют из соо ношений тг-Л J1 -КЗ- -20cos2Zi l + n +2 cos2Z 7 -t-Qf A barctg (j,) -arctg (p-Gf-T/ -tgZ,); . .i i-li/i 1 + ,/1 отношение амплитуд температурных колебаний в плоскостях контактов исследуемых и эталонных теп; сдвиг фаз температурных колебаний в плоскостях, контактов исследуемых и эталонных тел; частота синусондальньос колебаний теплового потока; коэффищ«енты температуропроводности исследуемого и эталонного тел соответственно;толщины исследуемого и эталонного теп в виде пластины соответственно; тепловая активность исследуемого и эталонного тел соответственно.

Способ относится к области тепловых испытаний и может применяться для определения теплофизических свойств горных пород, строительных, конструкционных материалов и теплоизоляторов . Цель изобретения - повышение точности измерений. Она достигается заменой измерения амплитуды колебания температуры измерением отношения амплитуд в двух точках сборки, состоящей из эталоиньк и исследуемых тел, а также исключением операции измерения амплитуды мощности теплового потока. В центре сборки размещен плоский источник синусоидальных колебаний мощности, к нему примыкают пластины из исследуемого и эталонного тел. Далее располагаются полубесконечные в тепловом отношении образцы из исследуемого и эталонного теп, СО при зтом осуществляется два соединес ния различных материалов. Регистрируя температуры в местах указанных соединений, измеряют сдвиг фаз температурных колебаний и отношение амплитуд колебаний. 2 ил. N9 Од tc ю

i

фиг. 1

N

ai

:э

&