Способ определения теплофизических характеристик материала Советский патент 1979 года по МПК G01K17/00 

где Л - коэффициент теплопроводности исследуемого материала;. а - температуропроводность иссле дуемого материала; рр - объемная теплоемкость исслед емого материала; , - тепловой поток от нагревател б - толщина исследуемого материа t, - температура на нагревателе; С - время достижения измеренной температуры на нагревателе. На фиг.1 показано устройство для реализации предложенного способа, где 1- плоский нагреватель, 2 - исследуемый материал, 3 - термопара на нагревателе, 4- пластины с заведомо отличающимися от исследуемого материала теплофизическими свойствами. На фиг. 1,2 показано и-зменениё температуры на нагревателе в процессе измерения. Устройство работает следующим об разом. Помещают плоский нагреватель 1 между двумя одинаковыми образцами испытываемого материала 2 и весь пакет обкладывают одинаковыми фрагментами неизвестного материала 4, По ходу температуры, измеряемой на нагревателе, определяют все теплофизические характеристики испытываемого образца и коэффициент тепловой активности образцов неизвестного материала. Аналогично можно определить тепло физические характеристики двухслойных конструкций, если поместить нагреватель сразу между их фрагментами. Обозначим теплофизические характеристики по слоям соответственно индексами гио. Задавая на нагреватель постоянную мощность, определяют тепловой поток, ответвленный на одну двухслойную конструкцию g и измеряют избыточную температуру на нагревателе t. В координатах t наносят полученные опытные точки. Температурная кривая при этом будет иметь вид, показанный на фиг. 2. Участок о-чЗ является во всех случаях прямой, проходя щей через начало координат. Участок е-f располагается в положении 1/ есл Ь Ь , и в положении 2, если Ь Ь При Ьр bjj линия e-f будет прямой, являющейся продолжением линии o-d, где b - коэффициент тепловой активности;ср - объемная теплоемкость; Д - коэффициент теплопроводности Если Ь Ъ продолжают отрезки о-d и е-f до пересечения в пункте D с координатами t и t, . Тогда тепло физические характеристики граничного слоя определяются, по зависимостям: лл , (ср) Sb. Ktff Коэффициент тепловой активности пластин 4 определяется из выражения : -,., где h :fftg-if), .vr-/ ; . (4) Величина h по вычисленному tgф может быть определена по соответствующим формулам. Если Ь.р bj, , то по полученным не менее трех опытным точкам на участке e-f определяем величину п. Тогда величина V может быть вычислена- из выражения: , , . -s--z По величине п определяют величины А и h, а по выражению (б) определяйт А : . -t t,-t, , a -+ - г я-n i-T-a ./-a t координаты точки, лежащей на отрезке. . Величина bj, определяется по известной величине h из.выражения (3). Приме р. Плоский нагреватель, изготовленный из константановой проволоки диаметром 0,2 мм, помещен между двумя образцами из пенобетона. Весь пакет расположен между двумя керамическими плитами. Термопара, расположенная на нагревателе, подключена к потенциометру ЭПП-09. При включении нагревателя в сеть на ленте потенциоментра происходит регистрация температуры. Полученные температурные точки расположены в координатах t и Vr . На испытываемый образец подается тепловой поток g - 250 Вт/м Толщина испытываемого материала 5 мм, В результате проведенного экспеимента прямые, проходящие через температурные точки, пересеклись в очке D с координатами t(OtL в 10К Т, 1.00 с. Тогда согласно (1): 2SO-O.OS „J ., . : -DjZS T/Mic Согласно (1) и (2): 3,14-0,OQS A 1DO Согласно (2): (fcn,:MS:.. 4.250 657кДж/(м.и) Kt,, 5,14-10.0,005 Предложенный способ удешевляет процесс исследования и дает возмож ость более эффективной реализации ряда технологических процессов, связанных с изготовлением многослойных Ю конструкций. Формула изобретения Способ определения теплофизических 15 характеристик материала, заключающийся в расположении нагревателя постоянной мощности между двумя исследуемыми образцами материала, в последующем нагреве образцов,, измерении темпера гуры на нагревателе в процессе нагреjBS, определении времени достижения :Измеренной температуры и вычислении искомой величины, отличающий-;с.я тем, что, с целью обеспечения раздельного определения теплофиаических характеристик: теплопройод-нЬсти, объемной теплоемкости и температуропроводности, образцы с нагревателем помещают между двумя пластинами с заведомо отличающимися от исследуемых образцов теплофизичесг

ЛгСгРг

I г

Фи.1 667829 ки по и ны во йе pa in Zu вы АН

fsL Se

fit S,

f/ffTj

iiffT),

/,

Фиг.г 6 и характеристиками и на основании ученных данных по температуре ремени определяют искомые величипо формулам: Д - коэффициент теплопроводности исследуемого материала; - температуропроводность исследуемого материала; - объемная теплоемкость исследуемого материала; g - тепловой поток от нагревателя ; 6 - -толщина исследуемого образца;t, - температура на нагревателе; Т - время достижелия измеренной температуры на нагревателе. Источники-информации,принятые внимание при экспертизе l.Krischer-О. Ober die Bestiinmung Werraeleitfahigkeit der Wapmekaitat und der Warmeein dringzahl inem Kuzzeitverfahren, SehmieTechn. 2. Лыхов A.В. Теоретические оснотроительной теплофизики. Изд-во,БССР, Минск, 1968, с.363.