Способ определения теплофизических характеристик Советский патент 1988 года по МПК G01N25/18 

Ci 4

С5

СО

Изобретение относится к те 1ловым испытаниям, а именно, к определению тепло- физических характеристик материалов и сред.

Цель изобретения - упрощение измерений за счет исключения измерений теплового потока на одной из поверхностей образца.

Определение теплофизических характеристик осуществляют следующим образом.

Плоский образец размещают между поверхностями источника и приемника тепло- ю ты. Создают перепад температур At на образце за счет различных начальных температур источника и приемника теплоты. Добиваются установления стационарного теплового режима и измеряют плотность теплового

В отличие от известных способов определения теплофизических характеристик при сходных граничных условиях в соответствии с предлагаемым способом тепловой поток измеряется только на одной из поверхностей образца. Благодаря этому достигается упрощение способа, который пригоден для исследований теплофизических характеристик слоев твердых материалов, а также жидких и газовых сред.

Формула изобретения

Способ определения теплофизических характеристик на плоском образце, состоящий

. J г - ВТОМ, что создают несимметричное по толпотока qcT, пронизывающего образец. Затем, щине образца температурное поле за счет од- сохраняя неизменный перепад температур,ностороннего подвода тепла последовательувеличивают температуры источника и при-но при стационарном и нестационарном тепемника теплоты с одинаковой скоростью. ловых режимах, регистрируют перепад тем- Производят непрерывное измерение перепадаператур по толщине образца и тепловой

температур Д1, скорости изменения темпе- JQ поток и используют полученные данные для ратуры b и плотности теплового потока q навычисления теплофизических характеристик.

25

поверхности образца. По результатам измерений в стационарном и квазистационарном тепловых режимах рассчитывают теплофизи- ческие характеристики образца и соответствующую температуру отнесения этих характеристик.

Пример. Дистиллированную воду зали- I вают в кювету, установленную между тер- мостатируемыми камерами с плоским дни- i щем прибора для определения теплопровод- i ности. На поверхностях камер размещают I датчики температуры (термопары), а на по- i верхности приемника теплоты - датчик теп- I лового потока (тепломер). В начале опыта создают перепад тем- : ператур At 2К на образце за счет ; различных начальных температур источника I и приемника теплоты. После достижения I стационарного теплового режима в об- I разце измеряют плотность теплового пото- i ка с{„ , пронизывающего образец. Затем, сохраняя неизменным перепад температур, увеличивают температуру источника и приемника теплоты со скоростью U 5-10 к/с, нагревают образец постоянным во времени тепловым потоком в квазистационарном тепловом режиме. Производят непрерывное измерение перепада температур At, скорости изменения температуры b и плотности теплового потока q на поверхности образца.

Все измеряемые величины фиксируются компенсационным самопищущим потенциометром КСП-4. Нагрев образца производят от 20 до 90°С. По результатам измерений рассчитывают теплопроводность К, объемную теплоемкость Ср, температуропроводность а образца в зависимости от темпе ратуры.

отличающийся тем, что, с целью упрощения измерений за счет исключения измерений теплового потока на одной из поверхностей образца, при нестационарном тепловом режиме перепад температур по толщине образца поддерживают равным ему при стационарном тепловом режиме, а искомые величины рассчитывают по формулам

А.Ср -

2(qcT-q) hb

35

40

э

(qcT-q) 2AtqcT

1

ti+ta

6Л

50

где X - теплопроводность;

cp - теплоемкость единицы объема материала;а„ - температуропроводность;

и-скорость изменения температуры; t - температура отнесения; h - толщина образца;

qcT и q-плотность теплового потока в стационарном и нестационарном режимах соответственно;

At - перепад температур по толщине образца;

b - скорость изменения температуры; t| и ts -температуры поверхностей образца.

В отличие от известных способов определения теплофизических характеристик при сходных граничных условиях в соответствии с предлагаемым способом тепловой поток измеряется только на одной из поверхностей образца. Благодаря этому достигается упрощение способа, который пригоден для исследований теплофизических характеристик слоев твердых материалов, а также жидких и газовых сред.

Формула изобретения

отличающийся тем, что, с целью упрощения измерений за счет исключения измерений теплового потока на одной из поверхностей образца, при нестационарном тепловом режиме перепад температур по толщине образца поддерживают равным ему при стационарном тепловом режиме, а искомые величины рассчитывают по формулам

А.Ср -

2(qcT-q) hb

э

(qcT-q) 2AtqcT

1

ti+ta

6Л

где X - теплопроводность;

cp - теплоемкость единицы объема материала;а„ - температуропроводность;

и-скорость изменения температуры; t - температура отнесения; h - толщина образца;

qcT и q-плотность теплового потока в стационарном и нестационарном режимах соответственно;

At - перепад температур по толщине образца;

b - скорость изменения температуры; t| и ts -температуры поверхностей образца.

Изобретение относится к области тепловых испытаний, а именно к области определения теплофизических характеристик материалов и сред. Цель изобретения состоит в упрощении измерений за счет исключения измерений теплового потока на одной из поверхностей образца. Плоский образец термостатируют между источником и стоком тепла. Измеряют стационарный перепад температур по образцу и соответствующий тепловой поток. Изменяют температуры поверхностей образца, сохраняя неизменным перепад температур. Регистрируют тепловой поток, соответствующий квазистационарному тепловому режиму на одной из поверхностей образца. По полученным данным рассчитывают теплопроводность, температуропроводность и теплоемкость образца. Измерение теплового потока только на одной из поверхностей образца обеспечивает упрощение измерений. Способ пригоден для исследований теплофизических характеристик слоев твердых материалов, а также жидких и газовых сред. S9 (Л