Способ измерения теплофизических величин Советский патент 1979 года по МПК G01N25/18 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Для этого измерения проводят при постоянной силе тока в нагревателе величиной ... К Та IVP-T -сила тока нагревателя; -коэффициент теплообмена; -электросопротивление нагревателя; -температурный коэффициент теплоемкости;-температурный коэффициент электросопротивления. .Выделяемая нагревателем тепловая энергия частично поглощается tйккyмyлиpyeтcя) самим прибором и частично рассеийается в окружающую среду через тепловую изоляцию. В процессе нагревания мощность электрического нагревателя возрастает за счет роста его сопротивления. Если поддерживать постоянной заданную силу тока в нагревателе, то выделяемая тепловая энергия полностью скомпенсирует потери тепла в окружающую среду и потери теп ла на поглощение самим прибором, обеспечив тем самым линейное возрастание его температуры. На чертеже изображены зависимости температуры нагревателя от времени при различных значениях постоянной силы тока в нагревателе; кривая А показывает линейное возрастание температуры во времени при пропускании через нагреватель оптимальной постоянной силы тока; кривые Б и В показывают зависимость температуры от времени при пропускании через нагре ватель силы тока соответственно большей и меньшей, чем оптимальная. Необходимая величина постоянной силы тока поддержание которой обеспечивает линейный нагрев, определяется расчетным путем и затем мо жет быть уточнена на готовом приборе. Энергетический балан.; измерительного блока с нагревателем согласно первому закону термодинамики описывается вьфажением: Q ли н- L,(1) где Q -KV, V t - to,(2) - мощность теплового потока между нагревателем с изменяющейся температурой t и окружаю щей средой с постоянной температурой to при эффективном коэффициенте теплообмена К; ли Со(1 + Т V)V(3) -скорость изменения внутренней энергии изме рительного блока с нагревателем теплоемкостью Со при температуре to, температурном коэффициенте теплоемкости j и скорости увеличения температуры V; -L (l )(4) -мощ юсть, подведенная к нагревателю и выделяемая на нем в виде тепловой мощности пр электрическом сопротивлении нагревателя RO при температуре to, температурном коэффициенте электрического сопротивления |3 и силе тока через нагреватель I. Задание условия постоянной скорости увеличе}шя температуры V const(5) позволяет представить рещение системы уравнений (1-5) в виде формулы для величины постоянной сш1ы тока Измерения теплофизических свойств проводят следующим образом. Опытный образец, например для измерения коэффициента теплопроводности, закрепляют в измерительпом блоке между нагревателем и тепломером с известной теплоемкостью. Нагреватель представляет собой медный стержень теплоемкостью 1065 Дж/К при , обмотанный проволокой чистого железа (99,9) сопротивлением 50 Ом при . После В1слючения нагревателя поддерживают постоянной заданную силу тока 0,8 А, на диаграммной ленте потенциометра записывают температуры в слоях образца и вычисляют тепловой поток и величину коэффициента теплопроводности. При измерении, например теш1оемкости,образец размещают в измерительном блоке, включают нагреватель и поддерживают заданную из условий постоянства скорости увеличения температуры нагревателя постоянную силу тока, измеряют температуры образца и нагревателя и по известному термическому сопротивлению зазора между образцом и нагревателем вычисляют тепловой поток и теплоемкость образца. Заданное значе1ше силы тока, рассчитанное предварительно по формуле (6), окончательно уточняют в наладочных опытах. Для этого проводят сершо опытов при различных значениях постоянной силы тока, близких к расчетному, из которых выбирают величину постоянной силы тока, поддержание которой обеспечивает линейный нагрев в заданном интервале температур. Формула изобретения Способ измере1шя теплофизических величин различных материалов при постоянной скорости увеличения температуры нагревателя и регистрации температур и теплового потока, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерение поддерживают постоянную силу тока нагревателя величиной оФ-Т где I сила тока нагревателя;

коэффи1щент теплообмена;

электросопротивление нагревателя;

температурный коэффициент теплоемкости;

температурный коэффициент электросопротивления.

Источники информа1ши, принятые во внимание при экспертизе

; 1. Авторское свидетельство СССР N 415564, кл. G01 N25/18,1971.

2. Инженерно-физический журнал, 1969, т. 16, № 3,0.510-520. .

150

т т ко

110

юо

90

so

70 60 50 0 JO

го

to о

f J 5 6 7 г S Ю г/ J f3 / /5

tti 1

Время r, сек