Способ определения теплопровод-НОСТи пОРиСТыХ МАТЕРиАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к технике тепловых измерений и может быть использовано для измерений теплопровод ности материалов при повышенных температурах. Известен способ определения тепло проводности материалов, основанный на измерении температуры двух сторон образца, нагреваемого инфракрасным излучением Щ. Наиболее близким к изобретению яв ляется способ определения теплопроводности тонких пленок, в котором исследуемый образец помещают в сосуд заполненный газом с коэффициентом аккомадации равным или близким 1, на пример воздухом или аргоном с давлением ниже атмосферного, направляют лучистый поток вдоль полярной оси диска, измеряют давление газа в сосу де, удельную мощность падающего на образец излучения, величину радиометрической силы, и по отношению произведения давления газа на. удельную мощность лучистого потока к радиометрической силе судят о величине теплопроводности тонких- пленок 2 , Недостатками способа являются сло ность изготовления тонких пленок из исследуемого материала особенно из металлов, тем более из тугоплавких одно- и многокомпонентных сплавов, отличающихся высокой хрупкостью; сложность процесса измерения, включакяцего определение трех параметров, а следовательно, и сравнительно невысокая точность определения теплопроводности. Цель изобретения - повышение точности и расширение по температуре диапазона измерений, упрощение процесса измерений. Поставленная цель достигается тем, что газ подают через образец пористого материЕша с постоянным массовым расходом и измеряют величину повышения давления газа со стороны входа его в образец, нагретый до установившегося теплового состояния, о чем судят по прекращению изменения непрерывно регистрируемого давления газа перед образцом, после чего величину теплопроводности материала определяют расчетным путём. Образец ИЗ исследуемого пористого материала выполняют в виде пластины любой конечной толщины. Выбор тоящииы и размеров пластинки осуществляют из условия, чтобы в геометрических

размерах образца полностью сохранялись свойства исследуемого материалаа Одну из 6С1КОВЫХ поверхностей пластинки зачерня:ют.

Пластинку устанавливают в герметический к:орпус, в котором пластинка является одной из стенок, Внут- уренняя полость корпуса выполняет роль ресивера газа. При помсяци систеivb подводе и регулирования газа устанавливают постоянный массовый расход газа через пористую пластинку. Измеряют датчиком давления величину давления газа перед входом в пЛастинку в исходном состоянии, соответствующую установленному массовому расходу газа и коэффициенту гидравлического сопротивления пористой структуры пластинки, и далее непрерывно. После этого поверхность пластинки со стороны выхода газа подвергают воздействию равномерного лучистого теплового потока известной интенсивности.

По достижении установившегося теплового режима- пластинки, о чем судят по прекращению роста давления газа, измеряют величину установившегося давления газа при постоянном установленном вначале массовом его расходе. Повышение давления газа при постоянном массовом расходе, равное разности величин давления газа в установившемся и исходном тепловом состоянии пластинки, является следствием его объемного теплового расширения из-за нагрева при прохождении через пористую структуру пластинки, нагретую лучистым тепловым потоком известной интенсивности.

Аналитически установлена и экспериментально проверена пропорциональная зависимость величины повышения давления газа при прохоящении через пористую структуру нагреваемой пластинки и величины коэффициента теплопроводности пористого материала.

Зависимость имеет вид:

s

si.

4

Л

m

Ср 4Р(

Х - коэффициент теплопроводное- SO ти пористого материала при температуре}

m - массовый расход газа на едяницу площади поверхности . 55

рнстой пластинки.

СМ

Еж .

теплоемкость газа с м2 /

тв гловой поток на единицу площади поверхности пористой

пластинки-образца,

дж газовая постоянная кг rpqgT)

коэффициент гидравлического сопротивления пористой структуры образца пластинки толщиной, м;

давление газа перед пористой пластинкой, соответствуквдее установленному массовому расходу газа через пластинку в исходном сос.тоянии,

повкшение давления газа вследствие теплового расширения при прохождении через пористую ст1руктуру образцапластинки, нагретой эталон(

ным лучистым потоком

равное разности величин давления газа перед входом в образец в установившемся в исходном тепловом состоянии .

Величина установившейся средней по толщине температуры пластинки, нагретой эталонным лучистым тепловым потоком g, определяется из зависимости

- 4HeB±2BA / fl Vr 9 (с i/% (2)

где Тд температура газа в корпусе ресивере в :ясходном состоянии, ° ; (Я - толщина образца-пластинки, м.

Предлагаемым способом можно измерять теплопроводность пористых материалов при повышенных температурах. Величину температуры нагрева пластинки регулируют за счет изменения массового расхода газа или величины лучистого теплового потока.

Пределы применимости способа ограничиваются радиационной прозрачностью газа и температурой нагрева пластинки, которая не должна превышать температуру начала структурных изменений материала.

Формула изобретения

Способ определения теплопроводности порисэжос материалов путем воздействия на пов)хность образца постоянного лучистого теплового потока известной интенсивности и измерения давления газа в объеме, в который потлещен образец иссл«гдуемого материала, отличающийся тем, что, с целью повышеш я точности и расширения диапазона измерений по температ5фе, газ псяс1ют с постоянным массовшм расходом и измеряют величину повьаа эния давления газа со стороны входа его в образец, нагретый до установившегося те:плового состояния, о чем судят по прекращению изг нения непрерывно регистрируемого давления газа перед образцом, пос58132216

ле чего величину теплопроводности 1. Авторское свидетельство СССР

материала определяют расчетным пу- 458752, кл. G 01 N 25/18, 1976. тем.2. Авторское свидетельство СССР

Источники информации, 295037, кл. G 01 N 25/18, 1977

принятые во внимание при экспертизе(прототип).