Способ определения интегральной полусферической излучательной способности покрытий Советский патент 1978 года по МПК G01N25/00 

Изобретение огноенгея к епособам, предназначенным для теплофизических исследований, в чаегноеги для определения ингеграпьной полусферической излучагельной способное- ги покрытий.

В связи с широким применением на легательных аппаратах систем пассивного герморегулирования проблема определения из луча гельных характеристик используемых в таких системах терморегулирующих покрытий,имеет важное значение.

Известен способ для исследования излуча тельной способности поверхностей, при котором образец, помешенный в охлаждаемую вакуумную емкость, нагревают электрическим током. По результатам измерений температуры, силы тока и падения напряжения на образце из уравнения баланса энергии определяют из- Пучагельную способность |lj .

Однако при таком способе имеют место Ьначигельные погрешности из-за поегоронних потерь тепла образцом по токоподводам, элементам крепления и г.д. Погрешности становятся слишком большими в области низких температур.

Известен и .другой способ для исследования излучательной способности поверхноогей Г2. Согласно этому способу экспериментальные образцы помещают в вакуумную камеру с охлаждаемыми стенками. Со стороны лицевой поверхности образцов, на которые нанесено исследуемое покрытие, измеряют л ;чисгый поток С помошью приемника, ас противоположной стороны образцы нагревают. Однако при таком способе измеряют только нормальную излучательную способность теп, т.е. излучательную способность в направлении перпендикулярном к поверхности тела.

Известен также способ исследования полу сферической интегральной излучательной способности покрытий, при котором с помощью поворачивающегося по дуге приемника лучиотых потоков измеряют величины плотности лучистых потоков от образца с исследуемым покрытием и эталонного образца под различными углами j. Значения излучагельной способности получают путем сопоставления измеренных величин и осреднения результатов с учетом зависимости6 i( р) З.Этот способ не позволяет с высокой точностью опре Вепягь полусферическую излучагельную способность поверхности наличия мертм |аых углов (, Р- угол, отсчитываемый рг перпевдикупяра к измеряемой поверхносгч) ъ которых излучение реальных тел имеет (Наибольшие отклонения от закона Ламберта. Относительные погрешности измерения пучирц того потока возрастают с уменьшением тем Ъерагуры поверхности, и поэтому, способ не может быть использован в области низких температ5Гр. Для реализации известного cno-j соба в устройстве требуется сложная аппаратура, например оптическая система, прием- шис лучистых потоков. Исследования прово тся только на одиночных образцах. Цель изобретения - повьпиение точности определения степени черноты покрь1тлв| расширение диапазона исследований до значитейьных отрицательных температур (-lOO G) и увеличе1ше количества одновременно pccjje дуемых покрытий. Это достигается тем, что на обе стороны плоских эталонных образцов и на обращеинм е к нагревателю стороны плоских образцов t . исследуемыми покрытиями наносят этелонно0 покрытие, затем ;эталонные образцы : и образць с исследуемыми покрытиями устанавливают в определенном, например шахматном порядке в одной плоскости в поле лучистых потоков нагревателя, В процессе испытаний образцы нагревают, и измеряют их температуру. Излучательную способность исследуемых покрытий определяют по формуле е„(т,) ,)Д1|н, со ,д-излучательная способность {рсспедуе мого и эталонного покрытий соответственно Ij - температура образцов с исследуемым покрытием; Т - осредненная величина эталонных образцов, соседних с рассматриваемым опытным образцом с исследуемым покрытием. Температурная зависимость излучательной способности исследуемого покрытия находится из уравнений теплового баланса в стационарном peжимeJ для образца с исследуемым покрытием (т,E,, для эталонных образцов 2езСт),, поглощательная способность эталон- ного покрытияJ iflod плотность лучистого потока, падающего на образец с исследуемым пoкpытиeмi ,- плотность лучистого потока, падаю- щего на эталонный образец. Учитывая , что в инфракрасном спектре соотношение (2) приводится к Для повышении точности эксперимента ичнна равняется осредненной величинаВдр бразцов, соседних с рассматриваемым иСсле-н уемым образцом. Таким образом, из уравений (2,3) е„ст,,(т, где f - осредненная величина Т эталонныч образцов, соседних с рассматриваемым , ным образцом. Например, при шахматном pat положении образцов для определения € обра4ца с исследуемым покрытием, расположенн1 го во П строке и Ш столбце величина т4 -.T4---+T.4.Ti 1-1 i-ч 1-ш а-Ч для образца во II строке и 1 столбце т4 у4 . 4-0 м и Лд., где первая цифра в индексах обозна-« чает номер строки, а вторая номер столбца, ; -Варьируя мощностью, подаваемой на н греватель, получаем зависимость и ШИзготавливают опытный образецустройства, в котором реализуется предлагаемый способ, и проводят исследование партий образцов до температуры - 10О°С, Устройср-. во содержит плоский инфракрасный нагрева-, тель, а также препарированные термопарам эталонные образцы, расположенные в шахматном порядке с опытными образцами в плоск)сти, параллельной плоскости нагревателя на расстоянии tl. Величина tl выбирается такиь образом, чтобы обеспечить в ппоскости образцов равномерный лучистый поток. В част ности, если нагреватель составлен из дискретных излучателей, /например стержней, то , где ( расстояние между соседними стержнями. Размеры нагревателя больше i (на 2О-30 %) размеров условной рабочей зоны, в которой размещены образцы. Во эксперимента устройство размещается в охлаждаемой жидким азотом вакуумной каЫере. В результате испытаний установлено, что точность определения интегральной полусфе-. рической излучательной способности покрУ- тий при предлагаемом способе в 2-3 раза . выше, ч.ем при известном способе, погрешность получения результатов 4 - 5 %. Количество одновременно испытываемых обраа Цов с исследуемыми покрытиями определяете ся относительными размерами площади лучистого потока от нагревателя и образцов. Од«ювременно испытывались 12 опытных обрас цов с исследуемыми покрытиями, что по срав нению с известным способом позволило значительно уменьшить стоимость и время исслв дования излучатепьной способности партий покрытий. Кроме того, отпадает необходимость применять в эксперименте такие сложн Ные устройства, как приемники . лучистой Энергии. ормула изобретени Способ определения интегральной полусф рической излучатедьной способности покрытий, с помощью радиационного нагревателя основанный на измерении температур плоски образцов с исследуемыми покрытиями и эта лонных образцов, отличающийся гем, что, с целью повышения точности определения излучательной способности, расширения диапазона в область низких температур и увеличения количества одновременно uccncv. дуемых покрытий на обе стороны эталонных образцов и на обращение к нагревателю стороны образцов с исследуемыми покрыгаями наносят эталонное покрытие, образды с исследуек-сыми покрытиями и эталонные об, оазцы устанавливают в , определеным, шахматном, порядке в одной ппоскостя в поле лучистых потоков нагревагеля н по формуле №-) €(Т,(Т, гдеЕ,д излучательная способность исследует мого и эталонного покрытий соответственнее noKplL eJ Р-« исследуемь осредненная величина температур эталонных образцов/ соседних с рассматр - ваемым образцом с исследуемым покрыгиеЧ определяют излучательную способность носледуемого покрытия. Источники информации,принятое во внимание при экспертизе: 1.Излучательные свойства твердых м. териалов, Энергия, 1974. 2.Заводская лаборатория, 1963, т. 29 С 49О 3.Теплоэнергетика, 1966, № 7, с. 67.