Способ определения теплофизических параметров вещества Советский патент 1983 года по МПК G01N25/18 

1

Изобретение относится к исследованию, теплофизических параметров вещества, в частности к геофизическим исследованиям на акваториях с целью определе1шя физических характеристак донных осадков. При этом определяемыми п аметрами является коэффидиент теплопроводности X и к оэффициент температуропроводностиЭй.

Известен способ определения теплофизических параметров вещества, заключающийся в измерении процесса изменения температуры, создаваемой в результате теплового взаимодействия изучаемой среды и внедряемого в нее цилиндрического зовда Cl .

Однако при изучении удаленные объектов, например при глубоководных измерениях, pasEocTfc.температуры зонда к среды является величиной HeperyJMpyeMoftj nocico&bKy прн указанных измерентайх начальная е мпература зовда равна температура придонного слоя воды. Следствием

ЭТОГО является мешая начальная разность температуры зонда и среды и соответст ве1шо низкая точность опредеяешя теплофизнческих параметров.

Наиболее близким к изобретению является способ определения теплофизических параметров вещества, заключающийся в измерении изменезЕия температурь создаваемой o6bigMHb M нагревательным 9ле(мен том,, расположенным в ПЕЛШщрическом зовде, помещенном в исследуеаиую ере- .

НедостатксФл указанного способа smляется малая точность проводимых иаме-. рений, связанная с сильным Ышянием неконтролируемой величины контактнсято теплового сопротивления между зондом и исследуемой средой, а также с необосодимостью осуществлять нагрев столь длительное времз, нтЬбы кривая те(мпвратура-время вьшша на асимптоту.

Необходимость использования именно асимптотических участхов крввой темперавом, что только по этим участкам возможло раздельное онредепение параметров X и i, незначительные ошибки в определе пш наклона асимптоты приводят к большим ошибкам в определении теплофиз1гаес1ШХ параметров среды, которые вычт-гсляются графически по экспериментально наб1подеш-1ым температурным кривым,

Целью изобрете1-шя является повыше1ше To iocT5 и уменьшение ispeMeira изме,рений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения теплофизических. параметров вещества, аакточающемуся в измерении изменения температуры, создаваемой объемным нагревательным элементом,- расположешшш в шшшщрическом зонде, помещенном в исследуемую среду, измеряют зменение темпераауры в точках среды на некотором расст.ояюти V от зовда, на расположен наа- реватель (так1ш образом, измеритель температуры не совмещен с нагревателем в отличие от существзющих методов), при этом расстояете от точки измерения температуры до оси зохща вь бирают не мипэше, чем полтора радиуса зовда и не более одной десятой его длшш а теплофизнческие параметры вещес-лза определяют нутем сравнешш получетюй температурной кривой с теоретической, расчиташюй для среды с заданными значени5№-га аешюфиз пюсюгх параметров. Первое требовшпю вытекает из необходимостисоблюдения таких условий экснергшента, при которых имеет место подобие тепловых процессов. Теоретически такое подобие, требуемое для раздель лого определения Х- и ЭС., нмеет место при Г 7/ 1,5 Го , где Го .- Радогус нагреваемого зонда. Второе условие выте1шет из необходимости coбJпocти приближеш1е реального зо1зда к зонду -георетичесю бесконеч11ой д;ганы, для которого оказывается возможным раздельное определение - и Х. Это нрибяилсезше для зовда огрантгчешюй длины с необходимой для практики тощюстью шеет место, если расстояние от точки иамерешш до центра зонда не нревьшшет 0,1 ехч) длины, При STOjMt точка кзмере1шя температуры в среде доллаш располагаться на перпендикуляре, проведешюм к оси зонда через . точку L , где Ь - дгоша зонда. Теплофизичес1а1е параметры вещества вычисляют путем сравнения нолучезшой тезушера- турной кривой с теоретической кривой.

значениями теплофизических параметров.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Помещают цилиндрический зонд с коэф(|)ициентом теплопроводности Д. и коэ(. фициентом температуропроводности ОС в исследуемую среду с соответствующими параметрами Л/2.И Xj.. Радиус зонда Гд . В некоторый момент времени t 0 в .. нем начинает действовать объемный источник тепла с удельной мошносаъю Q. На расстоянии Y УО от центра нагре вательногр зонда измеряется температура среды. Температура среды в этом случае для, зонда бесконечной длины определяется соотношением; ., ) Т--г/Го; -Ь-.о.-ь/у- ; г-А,./Л/ X У- ( -t -время; зависимость TQ { X ,Х, } by) вьфажается аналитически в виде интегральной формулы. , При распростракении теплового потока постояйной мощ-юсти от линешюго источшиса имеет место условие подобия темперааурного nojm в различных точках среды в моменты времею i, и -t такие, чтоMlb. где Г , г - расстояние от источника . тепла; Л fll соотве1х;твующие моменты времени, когда, достигается одна и та же температура в точках Y , а . Для источшпса конечного радиуса, услрвия подобия выполняются приближенно. Проверка проводилась численными расчетами при различных значениях: пара метров Л , Э Г ,/t и показала, что yjKe при Р 7/ 1,5,. условия подобия выполняются с погрешностью не более 3-5%. При сред 1 и 2 с параметрами Xt и всей области изменений Д. к- тлеет место соотнощехше Т it-t)VT/-i-jwl о Uci)p,A )- oLj CDra: j , когда I 11 . tliV i i-()(),