Устройство для определения теплофизических свойств твердых тел Советский патент 1982 года по МПК G01N25/18 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Изобретение Ьтносится к исследованиям с прим€ йением тепловых средств, а именно к области исследований теплофизических свойств материалов.

Известен способ исследования теплофизического свойства - коэффициента теплопроводности, состоящий в том, что поверхности исследуемого образца в виде пластин поддерживают при постоянных температурах, не равных между собой, после установления стационарного теплового режима регистрируют перепад температур и тепловой поток через пластину }.

Недостатки способа - длительность установления стационарного теплового режима и невозможность получения данных по теплоемкости материала.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения теплофизических свойств материалов с помощью пакета из плоских исследуемого и контрольного образцов, заключаняцийся в том, что после предварительного термостатирования пакета ступенчато изменяют температуру свободной поверхности исследуемого образца и регистрируют изменение в одной из точек пакета. Такая точка выбирается на поверхности стыка пластин С2.

Недостаток способа - ограничение точности вследствие погрешности измерения температуры пакета, обусловленной искажением температурного поля измерителем температуры и- неучетом его теплоемкости.

Цель изобретения - повышение точности.

« Указанная цель достигается тем,

10 что в способе определения теплофизических свойств материалов с помощью пакета из плоских исследуемого и контрольного образцов, зак.пючающемся в том, что после предварительного тер15мостатирования пакета ступенчато изменяют температуру свободной поверхности исследуемого образца и регистрируют изменение температуры в одной из точек пакета, дополнительно раз20мещают между исследуемым и контрольным образцами пластину из высокотеплопроводного материала и в ней регистрируют изменение температуры.

25

На фиг.1 изображено устройство, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ, общий вид/, на фиг.2 графически изображены зависимости безразмерной температуры от

30 временной координаты. Устройство-содержит нагреватель 1, холодильник 2f исследуемый образец 3, nJiacTHHy 4 из высокотеплопро водного материала, контрольный -образец 5, теплоизоляционный материал б, термостат 7, стенку 8 термостата измеритель 9 температуры, мост 10 постоянного тока, фотоэлектронное термостатирующее устройство 11, измеритель 12 температуры, мост 13 постоянного тока, усилитель 14 постоянного токав усилитель 15 мощности, измеритель 16 температуры, цифровой вольтметр 17 и цифропечатающее устройство 18. Способ осуществляют следующим образом. Перед началом измерений в нагревателе 1, холодильнике 2, образце 3, пластине 4, образце 5, термостате 7 устанавливается постоянная и равная температура Т,. Это достигает ся с помощью нагревателя 1, термостатирование которого осуществляется с использованием измерителя 12 температуры, моста 13 постоянного тока усилителя 15 мощности, а также с помощью термостата 7, с использованием измерителя 9 температуры, моста 10 постоянного тока и фотоэлектронного термостатирующего устройства 11, В начальный момент времени температура нагревателя 1 скачком меняется до 1 путем изменения соотношения плеч моста 13 постоянного тока и затем поддерживается постоянной с помощью термостатирующей системы. Зависимость температуры со временем измеряется датчиком 16 температуры в середине пластины 4 и регистрируется в цифровой форме с помощью цифрового вольтметра 17 и дцфропечатающего устройства 18. Экспериментальную кривую сравнива ют с рассчитанной кривой для исследуемого образца с известными. На фиг.2 приведены зависимости безразмерной температуры Р &(a,,U .-Зе ) тр от временной координаТ, - То ты F - , где а, - температуропроводность и теплопроводность исследуемого образца; а - температуропроводность контрольного образгца; L - общая толщина контрольного и исследуемого образцов и пластин из высокотеплопроводного материала; Т - TO - перепад температур между нагревателем и холодильником; Т - Т изменение температуры высокотеплопроводной пластины. 1 и 2 - экспериментальные кривые для образцов плавленый кварц, горная порода (при Т ) соответственно, а 3 и 4 - теоретические рассчитанные кривые на ЭВМ для этих же образцов. Достоинство способа согласно изобретению - повышенная точность вследствие минимального нарушения одномерности теплового потока в области установки измерителя температуры; учета теплоемкости измерителя температуры совместно с теплоемкостью высокотеплопроводной пластины; выбора оптимальной скорости нарастания температуры пакета в месте измерения излишней температуры за счет выбора толщин высокотеплопроводной пластины. Способ может найти широкое применение при массовом контроле образцов и в исследовательской практике. Формула изобретения Способ определения теплофизических свойств твердых тел с помощью пакета из плоских исследуемого и контрольного образцов, заключающийся в том, что после предварительного термостатирования пакета ступенчато изменяют температуру свободной поверхности исследуемого образца и регистрируют изменение температуры в одной из точек пакета, отличающийся тем, что, с целью повьвиения точности, дополнительно размещают между исследуемым и контрольным образцами пластину из высокотеплопроводного материала и в ней регистрируют изменение температуры . Источники информации, принятие во внимание при экспертизе 1.Чуркин B.C. Теплопроводь Ьсть промышленных материалов. М., Машгиз, 1962, с.106-107. 2.Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М., Физматгиз, 1962, с.239.

f 3 4

Фиг.1

U25

U20

ufS.

Uf

т