Способ измерений теплоемкости и изменений энтальпии при фазовых превращениях материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N25/20 

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к измерениям теплоемкости и изменений энтальпии при фазовьйс превращениях материалов.

Цель изобретения - повьшение точности и упрощение испытаний.

Согласно изобретению исследуемый и контрольный образцы изготавливают - равными по объему и конфигурации. Контрольный образец изготавливают из материала с известной теплоемкостью в температурном интервале испытаний. Размещают образцы в полостях металлургического блока, выполняющего роль . источника тепла для образцов при их нагреве. Образцы отделяют от блока равными тепловьми сопротивлениями.

Предусматривают регистрацию разности температур блока и контрольного образца Л. Размещают блок внутри нагревателя с управляемым вводом в него мопг ности. Выбирают заданный урбвень 4 , управляют нагревом блока так, чтобы поддержать заданное значение d . При J О температура блока будет монотонно повышаться. Реги ;трируют разность температур образцов в зависимости от рремени, а искомую величину рассчитывают по формуле

СО

1 -

К а dTT

(1)

где С - теплоемкость контрольного образца, Дж/(К-м);

сР - разность температзф исследуемого и контрольного образцов;

Л разность температур источника теплоты и контрольного образца;

чин, которые необходимо непрерывно регистрировать во времени. При реали зации способа учет изменения / во вр мени потребовал бы дополнительного потенциометра типа ПДП4-002.

Пример. В качестве источника тепла используют молибденовый бло в виде цилиндра диаметром 60 мм, выс

1-1- -,..,-t, L-i. i4.(;jj n 1 JWn СЫС

Т - температура контрольного об- Q той 70 мм. В блоке предусмотрены циразца

Расчетная формула получена из ;Нений теплового баланса для иссле- дуемого и контрольного образцов в виде

din

g

dC

г Т к dC

А(Тв - Т„)5 А(Тд - Т);

(2)

(3)

линдрические полости для образцов. Диаметр полостей 15 мм, а глубина 65 мм. Образцы выполняют в виде цилиндров диаметром 12 мм и высотой

15 12 мм. Тепловые сопротивления выполняют в виде керамических проставок и засыпки из окиси алюминия. Контрольный образец выполнен из чистого молибдена. Температуры образцов и блока

;где

- время;

; Т - температура исследуемого об J разца;

; Tg - температура источника теп- ; лоты;

; А - коэффшщент пропорциональности, учитывающий тепловое сопротивление и геометрический фактор.

Повышение точности достигается за счет равной чувствительности регистрации измеряемых величин в температурном интервале исследования. Для доказательства этого в расчетную формулу введем безразмерные величины

Y J / и t ./. (4)

Расчетная формула примет вид 1 - Y

/

1 -dY/dt

(5)

Разность температур сГ в зависимости от температуры Т регистрируют на двухкоординатном потенциометре типа ПДП4-002. В качестве объектов

Из (4), (5) ясно, что невыполнение условия Л const сопряжено с из- --г,-.. -.

менением масштаба регистрации величи- дс исследования служат многокомпонентны сР, обнозначно связанной с величи- никелевые сплавы типа ЖС. РеНОЙ ii.

Положительный - упрощение испытаний - состоит в упрощении ущ1ав- ления режимом нагрева, что достигается изменением температуры источника теплоты с тем, чтобы в соответствии с предлагаемым способом постоянное значение величины э (в известном способе имеется изменяющееся во времени значение температуры блока) . Кро- ме того, упрощение испытаний состоит

50

55

гистрируют зависимость Т пературной области растворения интерметаллидной фазы при 500-1250°С. г

Предлагаемый способ может найти щирокое применение при исследованиях теплофизических свойств и при технологическом контроле материалов в различных отраслях народного хозяйства.

Формула изобретения

в том, что поддерживание / const исключает величину а из числа велиСпособ измерений теплоемкости и изменений энтапьпии при фазовых

чин, которые необходимо непрерывно регистрировать во времени. При реализации способа учет изменения / во времени потребовал бы дополнительного потенциометра типа ПДП4-002.

Пример. В качестве источника тепла используют молибденовый блок в виде цилиндра диаметром 60 мм, высо1-1- -,..,-t, L-i. i4.(;jj n 1 JWn СЫС

той 70 мм. В блоке предусмотрены той 70 мм. В блоке предусмотрены ци

5

линдрические полости для образцов. Диаметр полостей 15 мм, а глубина 65 мм. Образцы выполняют в виде цилиндров диаметром 12 мм и высотой

15 12 мм. Тепловые сопротивления выполняют в виде керамических проставок и засыпки из окиси алюминия. Контрольный образец выполнен из чистого молибдена. Температуры образцов и блока

20 измеряют вольфрам-рениевыми термопарами ВР 5/20 (градуировка 3). Рабочие концы термоэлектродов приваривают непосредственно к образцам и к блоку. Блок находится в печи с вольфрамовь м- нагревателем, которую размещают в ва- куумно-плотной водоохлалщаемой камере. Эксперименты проводят в среде аргона. Регулирование мощности печи осуществляют регулятором температуры типа ВРТ-3. Разность температуры блока и контрольного образца усиливают фотоусилителем Ф 116/2 и подают на блок сравнения регулятора температуры. Выбранному значению Л соответст5 вует ЭДС, равная 0,1 мВ. Оно подается встречно на блок сравнения регулятора температуры. Таким образом, регулятор температуры ВРТ-3 настроен на поддержание нулевого значения.

0

0

Разность температур сГ в зависимости от температуры Т регистрируют на двухкоординатном потенциометре типа ПДП4-002. В качестве объектов

--г,-.. -.

дс исследования служат многокомпонент никелевые сплавы типа ЖС. Ре

0

5

гистрируют зависимость Т пературной области растворения интерметаллидной фазы при 500-1250°С. г

Предлагаемый способ может найти щирокое применение при исследованиях теплофизических свойств и при технологическом контроле материалов в различных отраслях народного хозяйства.

Формула изобретения

Способ измерений теплоемкости и изменений энтапьпии при фазовых

51594403

превращениях материалов, состоящий восновании чего рассчитьшают искомые том, что исследуемый и контрольныйвеличины, отличающийся образць. приводят в тепловой контакт .тем, что, с целью повышения точности с изотермическим по объему источни-и упрощения испытаний, изменение тем- ком теплоты через тепловые сопротив- пературы источника теплоты осущест- ления, монотонно изменяют температу-вляют в режиме обеспечения в процес- ру ис;очника теплоты, регистрируютсе измерений постоянного заданного изменение разности температур образ-значения разности температур источ- цов и разность температур источника,о теплоты и контрольного образца, теплоты и контрольного образца, на

Изобретение относится к тепловым испытаниям и может быть использовано для определения теплофизических характеристик материалов. Цель изобретения - повышение точности и упрощение испытаний. В процессе испытаний контрольный и исследуемый образцы приводят в тепловой контакт с источником теплоты, регистрируют изменение разности температур между образцами и между контрольным образцом и источником теплоты, температура которого монотонно изменяется. При этом разность температур между контрольным образцом и источником поддерживают постоянной.