Способ определения теплопроводности и объемной теплоемкости материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N25/18 

(5) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ОБЪЕМНОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к определению теплофизических свойств материалов.

Известен способ тепловых испытаний состоящий в том, что посредством воздействий на поверхности образца в виде пластины создают в нем стационарный тепловой поток, регистрируют значение этого теплового потока и значения температур поверхностей пластины Cl Однако способ применим для измерения объемной теплоемкости материала .

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения теплопроводности и объемной теплоемкости материалов на образце в виде пластин, состоящий в том, что посредством тепловых воздействий на поверхности образца создают в нем чередующиеся стационарный и динамический тепловые режимы таким образом, что стационарные режимы отличаются сред

необъемными температурами образца, а динамический режим является переходным между стационарными. Стационарные режимы способа отличаются значениями тепловых потоков, а динамический режим характеризуется различными скоростями изменения температур поверхностей Г2.

Недостатком способа является ограниченная точность. Это обуслов10лено различием тепловых условий на различных стадиях измерений, что ограничивает возможности оптимизации температурных режимов, возможности выявления и учета погрешностей,

«5 измерений тепловых потоков и температур.

Цель изобретения - повышение точности.

Указанная цель достигается тем,

20 что согласно способу определения теплопроводности и объемной теплоемкости материалов на образце в виде пластины, состоящем в том, что посредством 39 тепловых воздействий на поверхности обрезца создают в нем чередующиеся стационарный и динамический тепловые режимы так, что стационарные режимы отличаются среднеобъемными температурами образца, а динамический режим является переходным между стационарными, а также регистрируют значения температур и тепловых потоков на поверхностях образца, динамический тепловой режим ос: ществляют за счет поддержания равных и постоянных во времени скоростей изменения температур поверхностей образца. На чертеже представлен график поясняющий способ. График изображает изменение плотностей теплового потока на входе теп ла в образец 1 и на выходе из него 2 температур в тех же точках 3 и и средней по толщине образца температу ры 5. Измерения производят следующим об разом. Организуют t-ый (i-1,2,3...) стационарный режим, термостатируя нагре ватель и холодильник между которыми размещен образец при температурах, отличающихся, например, на 1-5 К. С помощью самопишущего регистрирующего прибора непрерывно измеряют сигналы измерителей плотности теплового потока и температуры, размещенных на обеих поверхностях образца. Стациона ный режим характеризуется равенством и неизменностью во времени плотносте теплового потока на поверхностях образца. Продолжительность стационарного режима может быть мин. Далее осуществляют переходный режим, увеличивая с равными скоростями температуры нагревателя и холодильника. При этом плотности теплового потока через поверхности образца изменяются так, что их разница, характеризующая накопление тепла образцом, увеличивается до тех пор, пока не произойде стабилизация температур нагревателя иохолодильника. Затем в процессе упо рядочения переноса тйпла через образец плотности теплового потока на его поверхностях выравниваются и устанав ливается (|+1)-ый стационарный режим По донным стационарных режимов ра считывают значения коэффициента теплопроводности исследуемого материала

...J:iJ:L-, )

Способ определения теплопровод.ност41 и объемной теплоемкости мате+оторые относятся к средней темпера-i уре образца t:,0,5 (,.,), где л - коэффициент теплопроводности; q.- средняя плотность теплового потока, пронизывающего образец; ()i-перепад температур на образце;h - толщина образца. По данным переходных режимов рассчитывают объемную теплоемкость исследуемого материала ЧЧ. оторую относят к средней температуре ереходного режима ,5 (t- + t) , С - массовая теплоемкость; f - плотность; площадь диаграммы, ограниченная кривыми 1 и 2 в единичном опыте (на графике заштрихованс ; коэффициент учитывающий масштабы диаграммы по времени и по плотности теплового потока и служащий для пересчета величины площади диаграммы в величину количества тепла; (t;.r) изменение средней по толщине температуры образца за переходный режим. Способ пригоден для исследования теплофизических характеристик материалов с помощью известных устройств и их модификаций. Он позволяет ускорить измерения в 2-3 раза за счет ускорения переходных режимов и их непрерывного чередования, а также повысить точность измерений за счет стабилизации тепловой нагрузки на образец в течение опыта и выравнивания скоростей изменения плотностей теплового потока на поверхностях образца, которые определяют динамическую погрешность тепломеров. Изобретение целесообразно использовать для комплексного исследования теплофизических характеристик твердых, жидких и дисперсных продуктов в химическойьпромышленности. Формула изобретения

риалов на образце в виде пластины, состоящий в том, что посредством тепловых воздействий на поверхности образца создают в нем чередующиеся стационарный и динамический тепловые режимы таким образом-, что стационарные режимы отличаются средн еобъемными температурами образца, а |динамический режим является пе|реходным между стационарными, а также регистрируют значения температур и тепловых потоков на поверхностях образца, отличающийс я тем, что, с целью повышения точ

2260t-6

ности, динамический тепловой режим осуществляют за счет поддержания равных и постоянных по времени скоростей изменения температур поверхностей образца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № (3, кл. G 01 N 25/18, 1972 (прототип).