Способ определения контактного термического сопротивления Советский патент 1993 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к измерительной технике, приборостроению и может быть использовано в теплометрии.

Цель изобретения - повышение точности при одновременном сокращении времени проведения измерений контактных термических сопротивлений.

Поставленная цель достигается тем, что по способу определения контактного термического сопротивления, заключающемуся в тОм, что через исследуемую контактную пару, размещённую между нагревателем и ,Ata Att ч VTAliЗГЕПГ R )±Х ЧЈГ

2 rAti

лод рег и по рас про вер дил нест мен рату нагр счит

...7Г

2 ,Ati At2

16

i±iЈ.

W)

где Q - коэффициент температуропроводи- мости образцов контактной пары, м/с;

лодильником, пропускают тепловой поток, регистрируют тепловое состояние образцов и по распределению темпера тур в образцах рассчитывают искомую характеристику, производят измерение температуры.на поверхности образца, прилегающего к холодильнику, и при ее изменении в нестационарном тепловом режиме в два момента времени регистрируют перепад температур по толщине образца, прилегающего к нагревателю, а искомую характеристику рассчитывают по формуле

со о о

со

& N

7Г

16rAti AT

ToTi

Г2П

)(Ati-At2)

t2

i±iЈ.

W)

А - коэффициент теплопроводности образцов контактной пары, Вт/м К;

Г1.Г2 - моменты времени, в которые происходит замер температур Д ti и A t2.

На чертеже показано устройство для осуществления предложенного способа.

Устройство содержит теплоизоляционный корпус 1, в котором между нагревателем 2 и холодильником 3 находится контактная пара образцов 4. Кроме того, измерительная и регулировочные системы имеют дифференциальную термопару 5, электронные потенциометры б и 7, задатчик 8 теплового режима, механизмы 9 дозированной нагрузки и термопару 10.

Способ осуществляется следующим образом. При включении измерительного устройства от нагревателя 2 к холодильнику 3 через исследуемую контактную пару образцов 4 проходит заданный регулятором 8 тепловой поток. Измерения осуществляются при регистрации термопарой 10 и электронным потенциометром 7 изменения температуры на поверхности образца 4, прилегающего к холодильнику 3. Так, в момент оремени х дифференциальной термопарой 5 производят замер разности температур между поверхностью образца, прилегающего к нагревателю, и в зоне контакта образцов Ati. Аналогичный замер разницы температур Дт.2 производят в момент времени тг . Замеры производятся в нестационарном тепловом режиме At f(i), что сокращает длительность эксперимента. Осевое сжатие контактной пары осуществляется механизмами 9 дозированной нагрузки.

Пример, Эксперименты по использованию предлагаемого способа при определении контактного термического сопротивления в нестационарном тепловом режиме проводились на образцах, изготовленных из материала сталь-45 - сталь-45 диаметром 30 мм и высотой 10 мм. Коэффициент теплопроводности материала контак- . тной пары Я 49,8 Вт/м К, а температуропроводность Q 0,21 10 м2/с. Исследуемую контактную пару размещали между нагревателем и холодильником и подвергали механической нагрузке Р 10,4 105 Н/м2, Тепловой поток, который пропускался через контактную пару, составлял q 38,8 103 Вт/м2, Средний температурный перепад, определенный по результатам пяти измерений, для TI 12 с

-4

10

15

20

25

30

35

40

45

50

составил Ati 112°С, а для тг - 20 с -- At2 76°С. Контактное термическое сопротивление в контактной паре, рассчитанное по предложенной формуле, составило RK . 9,91 К/Вт.

Для сравнения были проведены также эксперименты по определению контактных термических сопротивлений известным способом 2 с образцами в виде стержней диаметром 30 мм и высотой 30 мм из материала сталь-45 - сталь-45. Исследуемую контактную пару стержней высотою 60 мм подвергали механической нагрузке Р 9,8 105 Н/м2. Тепловой поток, который пропускался через контактную пару, составлял q 34,9 103 Вт/м2. Температурный перепад АТср 21,6°С в плоскости контакта стержней определяли методом графической линейной экстраполяции по значениям температур., регистрируемых термопарами по высоте контактной пары. Рассчитанное при этом значение контактного термического сопротивления составляло R« 6,2 10 м2 К/Вт.

Результаты экспериментов представлены в таблице.

Использование предлагаемого способа измерения контактного термического сопротивления в нестационарном тепловом режиме обеспечивает уменьшение относительной погрешности с 13-14 до 8-9% и примерно в 4-5 раз сокращение времени определения RK.

Формула изобретения

Способ определения контактного термического сопротивления, заключающийся в том, что через исследуемую контактную пару образцов, размещенную между нагревателем и холодильником, пропускают тепловой поток, регистрируют тепловое состояние образцов и по распределению температур в образцах рассчитывают искомую характеристику, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при одновременном сокращении времени проведения испытаний, измеряют температуру на поверхности образца, прилегающего к холодильнику, и при ее изменении в нестационарном тепловом режиме в.два момента времени регистрируют перепад температуры по толщине образца, прилегающего к нагревателю, а искомую характеристику RK рассчитывают по формуле

. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении теплового сопротивления в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений. Цель изобретения - повышение точности при одновременном сокращении времени испытаний. Через исследуемую контактную пару образцов, размещенную между нагревателем и холодильником, пропускают тепловой поток, измеряют температуру на поверхности образца, прилегающего к холодильнику и при ее изменении регистрируют перепад температуры по толщине образца, прилегающего к нагревателю: в два момента времени и по их величине е удят об искомой характеристике. 1 ил., 1 табл.

Г

u ,At2 At1 ч. . -а

-.

V/At2 Ж.

7U2

AJ2

г

)(Дм-Дх2)

At24

ТГ

где Q, Я - соответственно коэффициенты температуропроводности и теплопроводности исследуемых образцов;

Ati, At2 - перепад температуры по толщине образца, прилегающего к нагревателю в моменты времени ft и Г2 соответственно..