СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ Советский патент 1970 года по МПК G01N25/20 

Изобретение относится к области онределения теплофизических характеристик твердых тел. Известен способ одновременного онредсления коэффициента теплопроводности и удельной теИлоемкости в режнме непрерывного нагрева . с измерением теплового потока при помощи диатермической оболочки, окружающей образец, и температур в двух точках образца. Однако диатермнческая оболочка сложна в изготовлении и требует градуировки с последующими периодическими проверками. Определяемые теплофизические характеристики ири измерении температуры в двух точках образца отиосятся к средней температуре. Способ определения теилофизических характеристик листовых неметаллических материалов отличается тем, что между образцами .помещают -металлический калориметр с известной теплоемкостью С„ н измеряют времена Ati и Дт2 запаздывания температуры калориметра по отношению к двум точкам образцов, разноудаленным от калориметра, а искомые величины вычисляют по формулам 2СкТк(Ач-2А-:о) С„ тк «к 5 -(5(4А-2 -A-i) Измерепия проводятся при нагреве образцов с ГГОСТОЯННО СКОрОСТЬЮ. Способ состоит в следуюн1см. Собирают пакет, состояпи из двух плоских образцов и калориметра, размещенного между ними. Пакет- помещают между плоскими нагревателями. Калориметр представляет собой пластину из металла с пзвестпой теплоемкостью. В целях повыщеиия точности калориметр может быть выиолиси в виде диска; окруженного двумя кони,ентрическими кольцами, разделенньп.и тонкими теилоизоляциоииыл и прослойками. Измеряют времена запаздывания тремя термоиарами, расиоложеннымн в следующих точках: на иоверхпости образца, обращеиной к пагревателю, внутри образца и па калорпметре. Для коитроля и дублировання термопары моЛт расположены на двух образцах. В процессе эксперимента нагревают пакет с постсяниой скоростью. С помощью указанных термопар измеряются времена прохождения фронта постояииой температуры от поверхпостп образна, обраикпной к нагревателю, п от BHVTpcniiefi точки образца к кало|:-иметру. 3 лоемкостп С материала имеют вид . Ск 7к IK 5 Тк SK (А-1 - 2А-г) 2(4Д-.Дг1).о(4Лт.-Д где С,;, YK 1 JK-теплоемкость,плотность, толщина калориметра; С, Y, 5 -то же, для образца; ATI, Ат2 -время запаздывания темиературы калориметра ио отношению к темиературе в центре образца и к темиературе на етыке с нагревателями. Повышение точности достигается за счет следу ощих факторов: теплоемкость калориметра из чистого металла (серебро, электролитическая медь) измеряется с высокой точностью и не изменяется во времеии; поскольку в предлагаемом сиособе регистрируется время раснространения фронта определенной температуры, коэффициент теплопроводности и теплоемкость относятся к истинной температуре (температуре фронта) (в известных способах коэффициент теплопроводности относится к средней температуре); дополнительное иовышение точиости определения теплоемкости достигается за счет исключения определения величины производпой температуры по времени. На чертеже представлена принципиальная схема устройства (один из эксиериментов на эталонном материале), с помощью которого осуществляется данный способ. Калориметр / изготовлен из электролитической медн толщиной 6 льи. Он состоит из цептральной части в виде диска диаметром 50 мм и двух коицеитричееких охранных колец с наружными днаметрамн 71 мм и 90 мм и виутреииими диаметрами 53 Л1М и 74 мм. Калориметр помещается в центре пакета, состоящего из исследуемых образцов 2 и плоских нагревателей 3. Метод оиробовался на эталонных образцах из иолитетрафторэтнлена диаметром 90 мм. Для удобства размещения термопары в центре образцов нспользовалпсь четыре идентичных нлоских образца толщиной 3 мм. Каждый нагреватель состоит из медной обоймы с вмонтированным в нее нагревательным элементом нз нихромовой фольги. Для уменьшения термического сопротивления контактов пакет стягивается струбципой, а также примеияется шлифовка и смазка поверхностей образцов. Линейный вход температуры нагревателя в процессе опыта обеспечивается при помопхи программного устройства. Скорость нагрева принимается liJiTC/iac. Для нзмереиня времен заназдывания ирименяются хромель-алюмелевые термопары (расположение спаев термопар на чсрте/ке отмечено крестиками). Термопара, расположеипая между образцами, прокатывается до толщины 0,05 мм. Измерение времеп запаздьшанпя проводится считыванием ноказапий с ленты самопишущего нотенциометра .и ири номощи секундомера. В иоследнем случае применяется следующий порядок измерений. lia иотенциометре iViIlC-40 устанавливается Э.Д.С., соответствующая оиределеиной температуре опыта. К потенциометру иодключается термопара, измеряющая темнературу поверхности образца, обращенной к нагревателю. В момент прохождения зайчика гальванометра через иуль включается нервый секундомер. Далее на потенциометр, через иереключатель нодается сигнал термонары, расположенной образцами. В момент прохождения зайчика через нуль включается второй секундомер. Затем подключается термопара, расположенная на калориметре. Оба секундомера одновременно выключаются, когда температура калориметра достигает заданной. Первый секундомер ноказывает время Ать второй - Ат2. Затем те же измереиия повторяются ири новой температуре. Симметрично расположенные термонары с другого образца подключаются к самопншущему нотенциометру. Р1змереиия теилофизических коэффициентов полнтетрафторэтилеиа проводятся в температуриом диапазоне 100-300°С. Предмет изобретения Способ определения теплофизических характеристик листовых неметаллических материалов нутем нагрева образцов с ностоянной скоростью, отличающийся тем, что, с целью иовыщення точности и одновременного оиределения коэффициента теплопроводности и удельпой теплоемкости, меладу образцами помещают металлический калориметр с известной теплоемкостью Ск и измеряют время заиаздьгвания температуры ATI и Ат2 калориметра по отнощенпю к двум точкам образцов, разноотстоящих от калориметра, ирнчем искомые величииы вычисляют по формулам ;, Ск7кча и с f- () 2(4Дт,-Дт)-(Ч4А-2 -Д-fi) где YK и бк , Y и 5 - соответствеипо плотность н толщнна калориметра и образца,

-. -;;: .-.,--...-,- ---. .V ; :-,-. v.--:;-

3

-2