Способ определения теплофизических характеристик материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N25/18 

1 .1346992

Изобретение относится к измери тельной технике и может быть использовано для определения температуры реакции и тепловой активности экзо- ,термических смесей при высоких температурах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей спо

л с

с н к

соба за счет определения в одном эк- Q ограниченной пластиной для внешней сперименте температуры реакции и теп- поверхности неограниченной пластины

Тс

ii , 1 - с./Ь« .- - (2h-l)R

Тр ,/f..ib(- ;717 .-::::... (О

,

е Т

R

-температура, регистрируемая на внешней поверхности пластины (эталона) в момент времени t ; 20

-.искомая температура реакции ;

-начальная температура эталона;

-толщина эталона; 25

f,4c,9,y, ,

2 тепловая активность соответственно эталона и исследуемой экзотермической смеси.

Используя значения замеров температур Т на внешней поверхности эталона, выполненных по крайней мере в двух точках по времени С, и , в которых происходит существенное изменение температуры Т, решшот систему уравнений (1), записанных для двух моментов времени, и определяют Тр и К, Eje или 2 /К.

В качестве материала пластины желательно использовать материал, об- ладаюпщй высокой температурой плавления, высокой температуропроводностью и слабо зависящей от температуры тепловой активностью. Такими свойствами обладают металлы Си, Со, Мо,

На чертеже приведено устройство, с помощью которого реализуется пред- способ.

Устройство содержит прижимную плиту 1, теплоизоляционную прокладку 2, воспламенительную ленту 3, плавкие цилиндрические опоры 4, опорную плиту 5, термопару 6 и регистрирующую аппаратуру 7, Кроме того, обоз- ;начены эталон 8 и образец 9 в виде экзотермической смеси.

ловой активности экзотермических смесей при высоких температурах,

Дпя определения температуры реакции и тепловой активности используется соотношение, представляющее решение уравнения теплопроводности при контакте полуограниченного тела с не717 .-::::... (О

0

5

0

5

0

5

0

5

,

Пример. Проводят определение тепловой активности и температуры реакции экзотермической смеси на основе порошков Ti (69 мас.%) и В (31 мас.%):

Ti + 2В TiB5,+Q.

Размер частичек, из которых спрессован брикет d - 20-100 мкм. Линейные размерй брикета ЗОхЗОх 15 мм, плотность у 2300 В качестве материала эталонного образца выбрана медь как вещество, обладающее высокой температурой плавления га 360 слабо зависящей от температуры тепловой активностью (c AJ 77,7 с-К при К и 01 69 . С К при 1273К), Толщина эталонного металлического образца R 10 мм„ Инициирование реакции в экзотермическом брикете осуществляют с помощью электровоСПламе- I

нителя, выполненного в виде ленты,

наложенной на поверхность брикета, противоположную плоскости контакта с эталоном. Прижимная плита предназначена для обеспечения хорошего контакта испытуемого и эталонного образцов после прохождения реакции. На эталонном образце имеются четыре выемки, в которые вставлены четыре тонких стержня из легкоплавких металлов, например свинца. Испытуемый образец до испытаний опирается на эти стержни. После подхода фррнта реакции к нижней плоскости испытуемого образца легкоплавкие опоры плавятся, и за счет давления прижимной плиты осуществляется контакт с эталоном. При этом расплав заполняет выемки в эталоне.

Техническая эффективность предложенного способа заключается в том.

что он впервые позволил определить тепловую активность экзотермических .смесей после реакции, проходящей при Т i 200 К, и одновременно определить температуру реакции, при этом не используются высокотемпературные датчики, контактирующие с реагирующей смесью, которые характеризуются значительными погрешностями.

Надежность предложенного способа определяется тем, что он не требует специального нагревателя и создания дополнительных систем по обеспечению заданного температурного режима нагрева, а также размещения датчиков температуры непосредственно в исследуемом материале,

Формула изобретения

Способ определения теплофизически характеристик материалов, заключающийся в том, что торец эталона, выполненного в виде пластины, противоположный торцу, взаимодействующему с образцом, подвергают термическому воздействию и измеряют температуру эталона, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за сче определения в одном эксперименте температуры реакции и тепловой активности экзотермических смесей при высоких температурах, в образце, выполненном в виде прямоугольного брикета, инициируют плоский фронт реакции экзотермической смеси, параллельный поверхности брикета, которую приводят в контакт с поверхностью эталона в момент подхода к ней фронта реакции, измеряют температуру на противоположной поверхности эталона для двух моментов времени, соответствующих зоне ее максимальных градиентов , по которым судят о искомых характеристиках .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного определения температуры реакции и тепловой активности экзотермических смесей при высоких температурах. Экзотермические смеси в виде брикетов используются для разогрева различных узлов конструкции, а также при тепловых испытаниях материалов. Теплоотдача от экзотермического брикета к конструк- тивным элементам, характеризующая скорость нагрева и величину нагрева, определяется тепловым эффектом реакции, ее температурой и теплофизичес- кими свойствами продуктов реакции, а именно коэффициентом теплопроводности 7 и объемной теплоемкостью CY, произведение которых в степени 1/2 называется тепловой активностью т| с -л у . Наибольшую трудность при определении теплофизических характеристик, как правило, составляет определение коэффициента теплопроводности, поскольку удельная масса и теплоемкость могут быть достаточно просто измерены либо путем взвешивания, либо с помощью калориметра, кроме того, удельная теплоемкость может быть рассчитана на основании химического состава вещества. 1 ил. с S (Л с 00 NJ О5 со х N3

Составитель В. Филатова Редактор И. Николайчук Техред М.Ходанич Корректор и. My ска

Заказ 51 15/42Тираж 775Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4