СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Советский патент 1970 года по МПК G01J5/50 

Изобретение относится к области теплофизики измерений и касается способа определения степени черноты.

Известные способы определения степени черноты металлов н сплавов путем нагревання образца электрическим током и измерения мощности нагрева, связанные с необходимостью измерения теилового излучения от поверхности образца, и требуют значительного времени измерений.

Цель изобретения - упрощение .процесса измерений, сокращение времени и повышение точности измерений. Для этого по предлагаемому способу в момент выключения нагрева измеряют скорость теплового расширения цилиндрического образца при нагреве, скорость уменьшения длины образца при охлал :дении за счет теплового излучения с боковой поверхности н определяют искомую величину ПО формуле

0э

-

4,9 -Z-R- I

W

где Wo-скорость уменьшения длины образца; Wn -скорость теплового расширения образца;

R -радиус образца; / -длина образца.

Суть способа сводится к скоростному нагреву испытуемых образцов цилиндрической формы (длины / радиуса R} непосредственным пропусканием электрического тока, мощ ность которого, ;каК и температура поверхности, непрерывно измеряется при нагреве, и последующему охлаждению образца через тепловое нзлучение с боковой поверхности с непрерывным измерением скорости уменьшения длины WQ и температуры поверхности Т (в градусах Кельвина). В нужном температурном интервале проводится измерение скорости, уменьшения размеров и скорости теплового расширения того же образца при быстром нагреве его Wii,a также измерение величины электрической мощности нагрева QgСущественным преимуществом предлагаемого метода является возможность осуществлять электронагрев образцов п их последующее охлаждение в щлроком температурном интервале, вплоть до температуры плавления как в вакууме, так и непосредственно в атмосфере, не прибегая к вдкуумным условиям охлаждения. При высоких температурах (1500°С) доля теплопотерь, приходящаяся Б газовой среде на конвективную теплопередачу, легко .поддается оценке и не превышает 1-2% от доли

теилопотерь, приходящейся ia тепловое излучение.

Обнаруженное при экспериментальной проверке способа постоянство .скоростей увеличения И уменьшения размеров облегчает измерение этих величин (с точностью до 0,1%)- Таким образом, точность измерений ограничивается точностью измерений температуры, которая при высоких температурах (выше 2000°К) проводится с абсолютной .погрешностью +10° и, -следовательно, обш.ая точность определения величины е достигает примерно 1-2%.

Как следует из формулы, -важной особенностью определения степени черноты металлов дилатометрическими методами является отсутствие необходимости проводить измереиие тепловых потоков с поверхиости образцов. При быстрых нагревах (в сотни и тысячи град1сек) стенки вакуумной камеры, в которой производится нагрев и охлаждение образца, даже при отсутствии специальных условий их охлаждения находятся при комиатной температуре и их тепловым излучением можио полностью .пренебречь, а отсутствие в формуле таких, теплофизических характеристик, которые в силу тех ил:и иных причин не подлежали бы измерению дилатометрическими методами, позволяет использовать дилатометрическую аппаратуру без каких-либо конструктивных изменений или дополнений.

При скоростном электро.нагреве в каждый момент времени соблюдается изотермичиость температурного профиля по длине образца, следовательно, величину Степени черноты можно отнести в достаточной степени строго к вполне определенной те.мпературе. Наиболее удобным экспериментально и оправдаииым теоретически является измерение скоростей и WQ в момент выключения электронагрева, так как именно в этот момент скорость WQ отвечает строгой иеизотермичности температурного профиля по длине образца.

Предмет изобретен и я

Способ определения интегральной степени черноты металлов и сплавов нутем нагревания образца электрическим током и измерения мощности нагрева, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, сокращения времени И унрощения нроцесса измерений, в момент выключения напрева измеряют скорость теилового расширения цилиндрического образца при нагреве, скорость уменьшения длины образца ири охлаж.деиии за счет теилового излучения с боковой поверхности и определяют искомую величину по формуле

Qs

4,9 . 2я/ . ;

Г

где IFo-скорость уменьшення длииы образца; -скорость теплового расширения образца;

Qa- электрическая мощность нагрева; Т-температура поверхпости образца в

момент измерения; R-радиус образца; / -длина образца.