Способ комплексного определенияТЕплОфизичЕСКиХ ХАРАКТЕРиСТиКМАТЕРиАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N25/18 

где Л - коэффициент теплопроводнос ти;

с

-массовая теплоемкость;

-коэффициент температуропроаводности;

I

-плотность;

-толщина образца;

-плотности теплового потока на поверхностях образца;

t - перепад температур; и - скорость изменения температуры.

Кроме того, поддерживают постоянным перепад температур на образце,изменяя температуры обеих его поверхностей с одинаковой скоростью, равной (0,3 - 0,6)uta/h.

Измерения проводят следующим образом.

Плоский образец размещают между поверхностями источника и приемника тепла, оснащенными датчиками температуры и плотности теплового потока. В первом варианте способа источник выделяет в сторону образца тепловой поток постоянной мощности, а температуру приемника изменяют с постоянной скоростью. Во втором варианте разность температур источника и приемника тепла поддерживают неизменной а их температуры изменяют с одинаковой постоянной скоростью.В обоих варантах способа скорости изменения температуры задают такими,чтобы теплово поток проходил сквозь образец, а соотношение плотностей теплового потока на входе в образец и на выходе из него было в пределах 1,35 - 1,85, при которых достигается наибольшая точность измерений.

В тот момент, когда плотности теплового потока через обе поверхности образца стабилизируются во времени устанавливается квазистационарный тепловой режим. При этом, измерив для любого времени одновременно плотности теплового потока через обе поверхности образца и температуры в тех же точках, можно рассчитать значения теплофизических характеристик образца.

Обоснование возможности определения ТФХ по результатам таких измерений получено из решения задачи для двухстороннего нагрева неограниченной пластины от источника с постоянHOifi плотностью теплового потока. Рассматриваем в пластине лишь тонкий плоский слой, расположенный по одну сторону от осевой плоскости пластины параллельно ее поверхностям. Если плотности теплового потока, проходящего через поверхности этого слоя, будут неизменны во времени, то для такого слоя будут справедливы закономерности квазистационарного режима, т,е,скорости изменения температуры для каждой точки при неизменности ТФХ равны и постоянны, а распределение температур в слое описывается законом параболы. Это значит, что поля плотностей теплового потока и температур описываются известными уравнениями, из которых получаем следующие формулы для определения ТФХ

-p

(ty ttyzn

/ j и

2u.t ,су)

(.(,-%;

Все значения ТФХ, получаемые этим формулам, .соответствуют среднеинтегральной температуре слоя t, определяемой по следующей формуле

a.bl() 1 TIv

где t. и 2 температуры поверхностей слоя,

В этой фоЕялуле второй член определяет отклонение значения среднеинтегральной температуры слоя от среднеарифметической температуры. При соотношении плотностей теплового потока q./q If45 это отклонение можно не учитывать.

Предлагаемый способ позволяет проводить измерение температур и плот- . ностей теплового потока лишь на поверхностях образца, исследовать ТФХ тонких слоев жидких и твердых материалов . Время опыта уменьшено за счет сокращения начальной (нерабочей стадии режима.

Предлагаемый способ целесообразно использов-ать для быстрого и точного исследования температурных зависимостей комплекса ТФХ твердых и жидких материалов;

Формула изобретения

1. Способ комплексного определения теплофизических. характеристик материалов в плоском слое в, квазистационарном режиме путем измерения температур и плотностей теплового потока на поверхностях рбразца, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, тепловой поток пропускают сквозь образец, воздействуя на одну из его поверхностей тепловым потоком постоянной плотности, а температуру второй поверхности изменяя с постоянной скоростью, равной (0,.25-0,45), и по результатам измерений для любого момента определяют теплофизические характеристики по следующим формулам

(

Р- TTF

2лЪ

и(У1-суг) 2ut((VHVi)

е . - коэффициент теплопроводности;

с - массовая теплоемкость; а - коэффициент температуропро водности; р- - плотность; h - толщина образца; и q - плотности теплового потока

на поверхностях образца; ut - перепад температур; U - скорость изменения температуры.

2. Способ поп.Ч, отличаюийся тем, что поддерживают пос оянным перепад температур на оСразTie, изменяя температуры обеих его- поверхностей с одинаковой скоростью, равной (0,3 - 0,6)Ata/h.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М., ГИФМЛ, 1962, с. 173-190.

o

2.Полубоясинцев Д.Н., Дудоров И.Г. - Заводская лаборатория, 1965,

т. 31, № 11, с. 1410-1412 (прототип).