Способ определения теплопроводности материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N25/18 

Изобретение касается теплофизичес- ких измерений и может быть использовано для определения теплопроводности .твердых засыпных, волокнистых и других материалов.

Цель изобретения - уменьшение трудоемкости испытаний.

Зависимость, приведенная в формуле изобретения, получена на основе допущения прямо пропорциональной зависимости между термическим сопротивлением образца и перепадом температуры на слое охранной изоляции. Исследования показали, что при ЛТ„ ДТЭ погрешность определения Т1И с применением этой формулы равна нулю, а при значениях ЛИ , отличающихся от яэ на 15-25%, она увеличивается до 10%, ограничивая этим диапазон определения 71И. Для расширения диапазона и исключения погрешностей, связанных с применением формулы, следует использовать не один эталонный образец, а комплект таких образцов

с увеличивающимся от 0,035 до 2,00 Вт/м коэффициентом теплопроводности

На чертеже изображено устройство, реализующее способ.

Устройство содержит емкость 1, образец 2, нагреватель 3 постоянной мощности, ваттметр k, регулятор 5 напряжений, стабилизатор 6, термо- батарею 7, вольтметр 8, камеру 9 термостатирования.

На слой охранной теплоизоляции в виде емкости 1, установленной в камере 9 термостатирования на игольчатых опорах для создания условий свободного теплообмена с окружающей средой, помещают образец 2 толщиной $ с известными термическим сопротивлением R и коэффициентом теплопроводности э .С помощью плоского нагревателя 3 постоянной мощности, стабилизатора 6, регулятора 5 напряжения и ваттметра создают стацио- I

(Л

с

ел w со

35

до

парные тепловые потоки в слое охранной изоляции и образце и измеряют ЭДС термобатареи 7 с помощью милливольтметра 8. Затем определяют ЭДС термобатареи при других эталонных образцах с увеличивающейся теплопроводностью и на основе полученных данных строят рядом со шкалой в милливольтах еще две шкалы - в единицах теплопроводности и в единицах термических сопротивлений. После этого приступают к определению теплопроводности образцов исследуемого материала. Укладывают в емкость из охранной изоляции испытуемый образец, создают при той же мощности нагревателя стационарный режим и путем отсчета по шкале определяют коэффициент теплопроводности. Если толщина образца несколько отличается от а , то путем отсчета по шкале определяют термическое сопротивление образца и по известной формуле вычисляют коэффициент теплопроводности.

Пример. Определение коэффициента теплопроводности.

Слой охранной теплоизоляции изготовлен из пенополистирола р 28 кг/м толщиной 39 мм с емкостью под образцы размером 250 х 250 х k мм. Эталонный материал - образец размером 250 х 250 х 41 мм из пенополистирола р 80 кг/м3- 7i3 0, Вт/м-К. Испытуемый материал - образец из пенополистирола Р 150 кг/м3 размером 250 х 250 х М мм. Мощность плоского нагревателя размером 250 х 250 мм 100 Вт/м2 ЭДС термобатареи на слое охранной изоляции с эталонным образцом ДЕЭ мВ, с испытуемым образцом - ДЕП 2,78 мВ. Коэффициент теплопроводности испытуемого образца равен:

K- HIrHs 0 040 0, Вт(м-К).

2,78

0

5

0

0

Предлагаемый способ позволяет уменьшить стоимость устройства для определения теплопроводности материалов -и уменьшить трудозатраты на проведение испытания в количестве один час на один образец за счет исключения потерь времени на установку нагревателя, крепления большего числа спаев термобатареи к образцам, формования образцов из засыпных, волокнистых полутвердых и жидких материалов и выполнение расчетов.

Формула изобретения

Способ определения теплопроводности материалов, включающий создание стационарного теплового потока через эталонный и исследуемый образцы, размещенные на слое охранной изоляции, с помощью помещенного между ними нагревателя и измерения теплового состояния системы образец - слой охранной изоляции, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости испытаний, при постоянной мощности нагревателя измеряют перепад температур по толщине слоя охранной изоляции, а о искомой величине судят по формуле

5

0

где

Ъ

ЭТ И

ДТэт

дт7 Лэт

- соответственно теплопроводность эталонного и исследуемого материалов;

- соответственно перепад температуры по толщине слоя охранной изоляции с эталонным и исследуемым материалами,

5 при этом Лэт выбирают не более чем на отличной от предполагаемого диапазона Я .

4Т.

эт

Изобретение относится к области определения теплопроводности. Целью его является уменьшение трудоемкости испытаний. Создают стационарный тепловой поток через образец и слой охранной изоляции с помощью размещенного между ними плоского нагревателя постоянной мощности и последовательно измеряют перепад температур по толщине слоя охранной изоляции с размещенным на ней эталонным и исследуемым образцом и по измеренным значениям перепада температур вычисляют коэффициент теплопроводности исследуемого материала. 1 ил.