Способ неразрушающего определения теплофизических свойств материалов теплозащитных покрытий на металлическом основании Советский патент 1989 года по МПК G01N25/18 

31495696

Значение f соответствует заданному значению соотношения,

Тн - Т) К::- - ,

и5

где Т - начальная температура тепло- проводящего тела; T(f) - его текущая температура.

Исходя из минимального значения методической погрешности рассчета 10 теплофизических характеристик величину К задают из условия К 0,2, оптимальное значение К заключено в пределах О,1-0,16.

Выбр анное значение К используется для вычисления параметра ft , используемого для определения искомых теплофизических величин. Параметр /э определяют из решения трансцендентного уравнения

К 1 - ехр /3 erf с/3.

Характерные значения К представлены в таблице.

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к теплофизическим измерениям. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет определения температуроводности и теплоемкости. Объект испытания - теплозащитное покрытие на металлическом основании. Тепловое воздействие на покрытие осуществляют за счет контакта части его поверхности с теплопроводящим телом, например, в виде металлического диска. Начальная температура диска отлична от исходной температуры покрытия. Регистрация "темпа охлаждения" теплопроводящего диска позволяет рассчитать температуропроводность по известному соотношению. Регистрация интервала времени от начала теплового процесса до момента, когда относительное изменение температуры достигнет заданного значения, позволяет дополнительно определить температуропроводность и теплоемкость. Способ может быть использован для контроля свойств и состояния теплозащитных покрытий при их изготовлении и в процессе эксплуатации.

К 0,054 0,084 0,104 0,142 0,191 fb 0,05 0,08 0,10 0,15 0,20

Условие контакта теплозащитного пок1Л 1Тия с металлическим основанием необходимо для реализации теоретической предпосылки способа - неизменности температуры покрытия на поверхности, противоположной тепловому воз- действию.-

Способ реализован в устройстве, содержащем теплопроводящий диск, выполненный из меди с теплоемкостью 20 кДж/К с круговой контактной площадкой диаметром 30 мм. Диск окружен регулируемой теплозащитной оболочкой совмещенной с алюминиевым охранным кольцом диаметром 140 мм, предназначенным для формирования в контролируемой области, покрытия одномерного температурного поля. Регулятор температуры, к входу которого подключен батарея дифференциальных термопар, а к выходу - нагреватель кольца и оболочки, обеспечивает равенство тем ператур диска и оболочки, тем самым исключая теплоотток от диска в окружающую среду. Температура диска измеряется с помощью дифференциальной темобатареи со спаями в диске и в специальном датчике, устанавливаемом на ;поверхность контролируемого покры- тия вне зоны теплового возмущения, вносимого диском, на расстоянии 150- 200 мм от охранного кольца. Метод апробирован на образцах покрытий из пенопластов ПС-,.ППу 320, ППУ- 17Н толщиной 10-30 мм,наклеенных на плоское основание из стали Х18Н10Т. Отклонения экспериментальных данных от известных не превышало 7,5%. Дли- тельность эксперимента зависела от толщины покрытия и не превышала 30 мин.

5

0 5

о д 0

Предлагаемый способ может быть использован для контроля состояния тепловой защиты объектов холодильной, авиационной .и космической техники в процессах ее изготовления и эксплуатации.

Формула изобретения

Способ неразрушающего определения теплофизических .свойств материалов теплозащитных покрытий на металлическом основании, заключающийся в том, что приводят в контакт с поверхностью покрытия предварительно перегретое теплопроводящее тело известной теплоемкости, регистрируют изменение его температуры во времени на регулярной стадии теплового процесса и рассчитывают теплопроводность по известному соотношению, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет определения температуропроводности и теплоемкости, дополнительно измеряют время, соответствующее заданному относительному изменению температуры тела от начального значения, а температуропроводность а и теплоемкость Ср рассчитьюают по формулам

я - т (-l-) i-. - -o(/jc,

. с о --- . f -р.л F

к

,

-н

exp/s erfc/S,

/1 - теплопроводность материала

покрытия;

F - площадь контакта теплопро- водящего тела с покрытием;

5 U956966

Сд- теплоемкость теплопроводяще-К - заданное относительное из- i

го тела;мененне температуры теплоf - время от момента контакта;проводящего тела от началь-

Тд- начальная температура тепло-ного значения;

проводящего тела;Г - время, соответствующее велиТ()- текущая температура тепло-чине К, проводящего тела;