Способ измерения контактного термического сопротивления Советский патент 1989 года по МПК G01N25/18 

1

Изобретение относится к области испытаний с применением тепловых средств, а именно к измерениям тепловых сопротивлений.

Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений, а также расширение области применения.

На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство включает источник 1 теплоты и стоки 2 и 3 теплоты, между которыми размещены две пары исследуемых образцов 4 и 5 различной толщины. В исследуемые образцы 5 вмонтировано по спаю дифференциальной термопары 6, выход последней подключен к вторичному прибору 7. Источник 1 тепла включен к цепь источника 8 тока вместе с ваттметром 9, который измеряет мощность выделяемого

тепла. Сигналы с вторичного прибора 7 и ваттметра 9 подаются на измеритель 10 отношения, к выходу которого подключен индикатор 11 для регистрации искомой величины. Для уменьшения тепловых утечек элементы устройства снабжены теплоизоляцией 12. Исследуемые образцы 4 и 5 сжаты механизмами 13 и 14 дозированной нагрузки.

Способ реализуют следующим образом.

В полость теплоизоляции 12 помещают по обе стороны от источника 1 теплоты две пары исследуемых образцов 4 и 5. В образцах 5 на их осях (на оси сборки) предварительно монтируют по спаю дифференциальной термопары 6 так, чтобы они находились на одинаковом расстоянии от источника 1 теплоты и в одной из пар образцов область контакта между исследуеЈь

J

05 СО 05 4

мыми образцами 4 и 5 находилась между спаем термопары 6 и источником I, а в другой - между спаем термопары 6 и стоком теплоты. Пары образцов сжимают при помощи механизмов 13 и 14 дозированной нагрузки. Включают источник 1 тепла в цепь источника 8 тока. Подают из термостата теплоноситель заданной температуры в камеры стоков 2 и 3 тепла. При этом сигналы вторичного прибора 7 и ваттметра 9 подаются на измеритель 10 отношения. По установлении стационарного теплового режима передачи тепла от источника к стокам теплоты измерителем 10 измеряют искомую величину контактного термического сопротивления, ее значение указывается индикатором 11. Искомая величина равна отношению регистрируемой разности температур к плотности теплового потока, проходящего через термическое сопротивление.

Источник теплоты выполнен в виде электрического нагревателя, изготовленного из константановой проволоки, намотанной с шагом 1 мм и размещенной между двумя слоями лавсановой пленки. Исследуемые образцы представляют собой цилиндры диаметром 15 мм и высотой соответственно 20 и 30 мм. Стоки теплоты выполнены в виде цилиндрических камер диаметром 15 мм, по которым протекает теплоноситель (вода) постоянной температуры, поддерживающейся с помощью термостата. В качестве датчиков температуры применены термопары хромель-алюминий с диаметром электродов 0,2 мм. Они были вмонтированы в исследуемые образцы высотой 30 мм на расстоянии 5 мм от торцов, контактирующих в сборке с торцами исследуемых образцов высотой 20 мм.

Произведены измерения контактного термического сопротивления между образцами алюминия, а также между образцами углеродистой стали. При обработке контактирующих поверхностей исследуемых образцов по 8 классу шероховатости при удельном давлении в области контакта 0,5 МПа контактное термическое сопротивление составляет для алюминия 0,9 К/Вт; для углеродистой стали - 5,1- 101 К/Вт.

Предлагаемый способ измерения контактного термического сопротивления по сравнению с известным позволяет повысть точность измерения за счет измерения одной разности температур вместо нескольких или вместо измерения распределения температуры вдоль боковых поверхностей обQ разцов. Кроме того, на результат измерения не влияет величина слоя материала между датчиком температуры и областью контакта образцов, что дополнительно повышает точность измерения., Производительность измерений повышается за счет уменьшения количества измеряемых величин.

Исключение влияния теплопроводности образцов на результаты измерения контактного термического сопротивления обеспечивает расширение области его применения на объекты, в которых теплопроводность

образцов соизмерима с искомой величиной.

Изобретение может быть использовано при измерении контактного термического сопротивления между различными материа5 лами в теплотехнике, реакторостроении, авиационной и космической технике.

Формула изобретения

Способ измерения контактного термичес0 кого сопротивления, заключающийся в том, что между источником и стоком теплоты размещают две пары образцов в виде пластин разной толщины, суммы толщин образцов в пакетах равны между собой, более толстые и более тонкие образцы

5 в парах располагают в различной последовательности по отношению к источнику теплоты, пропускают вдоль осей обеих пар образцов равные тепловые потоки известной величины и измеряют разность темQ ператур между двумя точками, относящимися к двум пакетам, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, а также расширения области применения способа, точки измерения температур выбирают на равных

5 расстояниях от источника теплоты внутри более толстых образцов

Изобретение относится к области испытаний с применением тепловых средств, а именно к области измерений тепловых сопротивлений. Цель изобретения - повышение точности и производительности измерения, а также расширение области применения. Собирают пакет из двух пар плоских образцов, размещенных между стоками тепла равной температуры. Между парами размещают плоский источник теплоты. Образцы в пакетах различаются толщиной и располагаются в различной последовательности по отношению к источнику теплоты. После установления стационарного теплового режима измеряют разность температур внутри более толстых образцов на равных расстояниях от источника теплоты и тепловой поток от источника к стоку теплоты. Отношение этих величин дает искомую величину контактного термического сопротивления. Повышение точности и расширение областей применения способа достигается за счет того, что термическое сопротивление слоя образца между измерителем температуры и областью контакта не влияет на результат измерения. За счет уменьшения количества измеряемых величин достигается повышение производительности измерений. 1 ил.