СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАЦИОНАРНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ОБЪЕКТА В ВАКУУМЕ Советский патент 1970 года по МПК G01N25/00 

Изобретение относится к методам исследования тепловых процессов в условиях глубокого вакуума и может быть реализовано на предприятиях, занимающихся разработкой и исследованием изделий и аппаратуры, предназначенных для эксплуатации в этих условиях.

Известны способы исследования стационарных температурных полей .в объеме и на поверхности малогабаритных изделий (например, резисторов, конденсаторов и др.) тврморезисторами и термопарами, укрепленными на исследуемом изделии, что связано с трудностями и погрешностями, вносимыми датчиками температуры. Одним из возможных путей решения проблемы исследования температурных нолей может являться их моделирование. Для моделирования, помимо создания модели, геометрически подобной объекту с размерами, отличными от его размеров (что позволяет, например, для малогабаритных образцов свести к минимуму искажения, создаваемые термодатчиками), необходимо сохранение .пропорциональности между коэффициентами теплопроводности и теплоотдачи через изучение объекта (Кюб, у-юб ) и модели гмод) в сходственных точках:

И подобие граничных условий на поверхности объекта и модели:

А; - 0-1 (0;-Од), где X;-коэффициент

тенлопроводносги i-ой области,

и; - коэффициент теплоотдачи через излучение i-той области, 6; - температура поверхности i-той области,

б, - температура окружающей среды. Для сохранения критерия Био при построении модели необходимо подобрать либо К (мод , либо aiuon в соответствии с выбранным коэффициентом геометрического подобия ,

/об

где li-характерный линейный размер f-той области. Это значит, что либо модель должна быть выполиена из других материалов с коэффициентами теплопроводности: Х;„од гг либо иметь поверхность со степенью черноты,

при которой а;„од - Хгоб5 Изготовление модели, удовлетворяющей любому из указанных свойств, практически невозможно. объекту модель из того же материала помещают в вакуумную камеру, экранируют ее от стенок каме ры тепловоспринимающим экраном, изменяют теплоотдачу модели изучением обратно пропорционально изменению линейных размеров объекта, созданием нео:бходимого перепада температур между моделью и тепловоспринимающим экраном. Для получения одинаковых температур в сходственных точках объекта в модели рас- 10 сеиваемая моделью мощность должла быть равна р - гр мод- где РМОД и Роб -соответственно мощности, 15 рассеивавмые моделью и о-бъектом, а температура экрана, форма которого может быть выбрана произвольной и степень черноты близка к единице, определяется соотношением:г // 1 А 1 fi 1 98 J zllM: hr % L с J где Эср -среднеповерхностная температура модели в °К. Методом последовательных приближений, пользуясь формулой (1), можно установить температуру экрана вэ Получение одинаковой температуры в сходственных точках объекта и модели обеспечивается изменением зо рассеиваемой моделью мощности в С раз по сравнению с объектом, т. е. мод - что оставляет неизменным комплекс а (вер-GO) Из тех же материалов, что и объект, изготавливается модель, имеющая в С раз боль-40 шие соответствующие размеры. Модель помещается в вакуумную камеру и экранируется от ее стенок тепловоспри-нимающей поверхностью. В качестве тепловоепринимающей поверхности используется теп-45 5 20 25 35 ловой экран любой конструкции с регулируемой температурой и степенью черноты поверхности, обращенной к модели, близкой к 1. От внещнего источника на модель подается нагрузка (т. е. включаются источники тепла), при которой мощлость, рассеиваемая моделью, в С раз больше мощности, рассеиваемой объектом. Устанавливается температура тепловоспринимающей поверхности (экрана) согласно соотношению (1). При этом температуры в сходственных точках модели и объекта становятся равными. Таким образом, лишь при установлении температуры тепловоспрнимающей поверхности 08 теплоотдача излучением с единицы поверхности модели, определяемая как а(вь,од-бэ ), -при РМОД 06 -в С раз меньше теплоотдачи с единицы поверхности объекта - а()Следовательно, за счет установления необходимой температуры тепловоспринимающей поверхности теплоотдача с единицы поверхности изменяется обратно пропорционально изменению линейных размеров. Равенство перепада температур на модели и объекте непосредственно следует пз одинаковости граничных условий на поверхности. Предмет изобретения Способ исследования стационарного температурного поля объекта в вакууме путем моделирования объекта и измерения его температур, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона исследований, геометрически подобную объекту модель помещают в вакуумную камеру, экранируют ее от стенок камеры тепловоснринимающим экраном, изменяют теплоотдачу модели излучением обратно пропорционально изменению линейных размеров объекта, созданием необходимого перепада температур между моделью и тепловоспринимающим экраном.