Способ определения теплопроводностииздЕлий СфЕРичЕСКОй фОРМы Советский патент 1981 года по МПК G01N25/18 

1

Изобретение относится к области исследования физических свойств материалов, а именно к определению теплопроводности твердых тел сферической формы и может быть использовано в машиностроении.

Известен способ определения теплопроводности, заключающийся в том, что шар с начальной темнературой помеш;ают в хорошо перемешиваемую жидкость с начальной температурой. Если жидкость не теряет тепло, то, полагая, что температура жидкости равна температуре поверхности шара, по изменению температуры жидкости в калориметре в зависимости от времени определяют теплопроводность шара .

Главный недостаток этого метода заключается в том, что технически трудно осуществить условие равенства температуры всей массы жидкости и температуры поверхности шара, особенно при температурах выше температуры пленочного кипения.

Известен также способ определения теплопроводности, заключающийся в том, что в среду помещают нагретый образец и наблюдают изменения температуры в процессе охлаждения в зависимости от времени в любой фиксированной точке . Для измерения температуры используются температурные датчики, встроенные в эту точку, и проводится расчет теплопроводности.

Этот способ мало пригоден для проведения полного контроля тенлопроводности серийной партии готовых изделий, так как помещение или укрепление термодатчиков в теле является непроизводительной и достаточно трудоемкой операцией при массовом контроле готовых изделий, кроме того, эта операция привести к внесению дефектов и порче готовых изделий.

Цель изобретения - повышение производительности контроля теплопроводности серийных партий изделий сферической формы. Цель достигается тем, что в способе опрёделення теплопроводности изделие сферической формы нагревают выше температуры перехода пузырькового кипения в пленочное для использ емой рабочей жидкости на величину не менее разности между

температурой перехода пузырькового кипения в пленочное и температурой перехода пленочного кипения в пузырьковое. Затем изделие погружают в рабочую жидкость и регистрируют на поверхности изделия температуру перехода пленочного кипения жидкости в пузырьковое и время ее наступления по началу звуковой эмиссии, сопровол даюшей переход пленочного кипения в пузырьковое. Измерение контрольной температуры и времени ее наступления по звуковой эмиссии, возникающей при переходе пленочного кипения в пузырьковое, обеспечивает высокую производительность контроля теплопроводности. Определение теплопроводности предложенным способом осуществляется за счет известных и измеренных параметров, необходимых для расчета теплопроводности по известным соотношениям, а именно теплоемкость и плотность материала шара, начальная температура нагретого шара, коэффициент теплоотдачи жидкости, температура поверхности шара в некоторый момент времени. Эти данные позволяют из решения уравнения теплопроводности нри граничных условиях 3-го рода онределить теплопроводность шара. Таким образом, процесс измерения теплопроводности сводится к регистрации температуры поверхности шара и времени ее наступления.

Способ определения теплопроводности иллюстрируется чертежом, на котором представлены экснериментальные кривые изменения температуры от времени в центре (кривая I) и на иоверхности (кривая 2) стального шара, охлаждаемого в керосине, запись сигнала звуковой эмиссии на шлейфовом осциллографе с пьезодатчиком, погруженного в керосин (кривая 3). Область ДЕ на кривой 3 представляет звуковую эмиссию при переходе пузырькового кипения в пленочное, область ЕК - область пленочного кипения, область KN - область перехода пленочного кипения в пузырьковое. Точка А на кривой 2 соответствует началу перехода пленочного кипения в пузырьковое и равна 350°, точка С соответствует концу перехода пузырькового-кипения в пленочное и равна 454°. В области пленочного кипения зависимость температуры от времени лииейна и перепад температур между центром и поверхностью шара постоянен (область ВА на кривых 1 и 2).

Способ позволяет повысить производительность при определении и контроле теплопроводности серийно изготовлеиных изделий сферической формы. Контроль теплопроводности готовых изделий сводится к контролю момента начала-перехода пленомного кипения в пузырьковое, который зависит от теплопроводности изделия и по которому можно судить об отклонении теплопроводности изделий от-требуемого значения, и исключает непроизводительные операции, связанные с установкой термодатчиков и подключением их к измерительной аппаратуре, с последующим отключением и разделкой. Способ технологичен в осуществлении, так как используются простые приемы такие, как нагрев тела до заданной температуры, погружение тела в жидкость, фиксация момента начала звуковой эмиссии, а также стаидартное оборудование такое, как муфельные печи, усилители, электронные секундомеры, частомеры. Вследствие этого процесс контроля легко поддается автоматизации.Формула изобретения

Способ определения теплопроводности изделий сферической формы, включающий погружение в жидкость нагретого изделия, регистрацию температуры изделия и времени ее наступления, расчет теплопроводности по известным соотношениям, отличающийся тем, что, с целью повышеиия производительности массового контроля теплопроводности изделий сферической формы, изделие перед погружением в жидкость нагревают до темиературы выше температуры перехода пленочного кипения жидкости в пузырьковое на величину не менее разности между температурой иерехода пузырькового кипения в пленочиое и температурой перехода пленочного кипеиия в пузырьковое и регистрируют на поверхности изделия температуру по точке перехода пленочного кипеиия в пузырьковое, а время ее наступления - ио началу звуковой эмиссии, сопровождающей переход пленочного кипения в пузырьковое.

Источники информации, принятые во внимаиие при экспертизе

1.Карслод Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел, М., 1964, стр. 236, 237.

2.Кондратьев Г. «Тепловые измерения М., 1957, с. 160-163 (прототип).