Способ определения теплофизических свойств материала

Способ определения теплофизических свойств материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФ ЗНЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА,заключа щийся в нагреве полубесконечных в тепловом отношении эталона и иссле дуемых образцов точечным источнико энергии, перемещаегуым вдоль эталон и образцов с постоянной скоростью, и регистрации в процессе -их нагрева поля избыточных предельных температур поверхности образца, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возмолностей способа за счет совместного определения коэффициентов теплопроводности и температуропроводности , в процессе нагрева двух эталонов и исследуемых образцов регистрируют профиль избыточных предельных температур поверхности обраэцбв по линии, перпендикулярной направлению перемещения источника энергии, и по .пepaтypнoмy профилю определяют температуру поверхности образца на линии его нагрева источником энергии, по температурному профилю каждого из исследуемых образцов определяют температуру, соответствующую точке пересечения данного профььтя с температурным профилем одного из эталонов, отмечают расстояние этой точки от линии негрева, по температурног-ii- профилю другого эталона определяют температуру, соотБетствующую такому же расстоянию от линии нагрева, и по этим температурам определяют коэффициенты теплопроЕодкости и температуропроводности исследуемых образцов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ (19) (1П

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(50 0 01 ь1 25 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

/3 (/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3499336/18-25 (22) 13.10,82 (46) 15,02.84. Бюл.,Р 6 (72) В.М.Коростелев, В.В.Березин, Ю.A.Ïoëoí и В.Г.Семенов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 536.6(088.8) (56) 1. Попов Ю.A. Некоторые особенности применения активного теплового метода контроля при одностороннем распложении источника тепла и приемной части дефектоскопа.

"Дефектоскопил", 1975, Р 2, с. 56, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке I» 3379083, кл. G 01 :I 25/18

1981 (прототип). (54)(57) CIIOCOI ОПРЕ (ЕЛЕНИН ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИК CBOHCTB МАТЕРИАЛА, заключающийся в нагреве полубесконечных в тепловом отношении эталона и исследуемых образцов точечным источником энергии, перемещаемым вдоль эталона и образцов с постоянной скоростью, и регистрации в процессе их нагрева поля избыточных предельных температур поверхности образца, о тл и -- аю щи и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет совместного определения коэффициентов теплопроводности и температуропроводности, в процессе нагрева двух эталонов и исследуемых образцов регистрируют профиль избыточных предельных температур поверхности обраэцЬв по линии, перпендикулярной направлению перемещения источника энергии, и по температурному профилю определяют температуру поверхности образца на линии его нагрева источником энергп, по температурному профилю каждого из исследуемых образцов огределяют тем. -.ературу, соответствующу.о точке пересечения данного просиля с температурным профилем одного из эталонов, отмечают расстояние этой точки от линии негрева, по температурному профилю другого эталона определяют температуру, cooretcòâóþùóþ такому же расстоянию от линии нагрева, и по этим температурам определяют коэффициенты теплопроводности и температуропроводности исследуемых образцов °

1073662

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при определении теплофизических свойств материала.

Известен способ определения тепло физических свойств твердых тел, заключающийся в нагреве исследуемого тела подвижным точечным источником энергии, который перемещают с постоянной скоростью относительного тела, регистрации температурного поля нагреваемой поверхности тела подвижным датчиком температуры, который перемещают вдоль поверхности тела с одинаковой с источником. скоростью с отставанием от источника и опредлении по аномалиям зарегистрированного РаспРеделения темпе-ратур областей твердого тела, отличающихся измененными теплопроводностью и температуропроводностью f1 )

Недостатком этого способа является узкая область его применения из" за того, что он не позволяет определять численные значения таких теплофйэических характеристик твердых тел, как коэффициенты теплопроводности и температуропроводности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения коэффициента теплопроводности материала, заключающийся в нагреве полубесконечных в тепловом отношении эталона и исследуемых образцов точечным источником энергии, перемещаемым вдоль эталона и „образцов и регистрации в процессе нагрева каждого из рассматриваемых тел ыоля избыточных предельных температур поверхности тела позади источника на постоянном для всех тел расстоянии от точки нагрева (2J.

Недостатком известного способа является ограниченность (узкая область его функциональных возможностей), не позволяющая проводить комп лексное определение теплофизических свойств материала.

Цель изобретения — расширение функциональных. возможностей способа за счет совместного определения коэффициентов теплопроводности и температуропроводности.

Цель достигается тегл, что согласно способу определения теплофизических свойств материала, заключающемуся в нагреве полубесконечных в тепловом отношении эталона и исследуемых образцов точечным источником энергии, перемещаемым вдоль этало; на и образцов с постоянной скоростью, и регистрации в процессе их нагрев"-. поля избыточных предельных температур поверхности образца, в процессе нагрева двух эталонов.и исследуемых образцов регистрируют

)5

/ профиль избыточных предельных температур поверхности образцов по линии„ перпендикулярной направлению перемещения источника энергии, и по температурному профилю определяют температуру поверхности образца на линии его нагрева источником энергии, по температурному профилю каждого из исследуемых образцов определяют температуру, соответствующую точке пересечения данного профиля с температурным профилем одного из эталонов, отмечают расстояние этой точки от линии нагрева, по температурному профилю другого эталона определяют температуру, соответствующую такому же расстоянию от линии нагрева, и по этим температурам определяют коэффициенты теплопроводности и температуропроводности исследуемых образцов.

На фиг. 1 приведена схема расположения точечного источника энергии и датчика температуры относительно образцов и эталонов в процессе их нагрева, на фиг. 2 — профили избыточных предельных температур двух эталонов и одного из исследуемых образцов.

На фиг. 1 показаны два эталона 1 и 2 и исследуемые образцы 3, над которыми расположены точечный источник 4 энергии и датчик 5 температуры. Перемещение источника 4 энергии и датчика 5 температуры осуществляется вдоль оси Х, сканирование нагреваемых поверхностей при регистрации температурных профилей — вдоль оси у, Сущность предложенного спесоба заключается в следующем.

Два эталона 1 и 2 с известными теплофизическими свойствами и исследуемые образцы 3 нагревают точечным источником 4 энергии, который перемещают с постоянной скоростью относительно рассматриваемых твердых тел. Датчиком 5 температуры, жес..-.êî связанным с источником 4 энер гни, Gcó;4åñòâëÿþò сканирование поверхностей эталонов 1, 2 и образцов 3 по линии, перпендикулярной направлению перемещен;.я источника 4 энергии и датчика 5, иг. 1) . Для каждого из рассматриваемых тел датчйка 5 профиль избыточных предельных температур, соответствующих квазистационарному режиму нагрева, которые vìåþò вид, показанный на фиг. 2. Известно, что при негреве поверхности полубесконечного твердо го тела подвижным точечным источником энергии избыточная предельная температура поверхности этогo тела, в -.î÷êå, перемещающейся вслед за источником энергии со скоростью, равной скорости источника, Определя-, ется формулой

1073662 где Т

Обр эт7

35 эт эт . Эт2 эт2

ОЬР 2Т б

Т эт

ЭТ2Р 3 т эт2 2 эт„ эт эта эт„ ар об этг 2 Зтг эт эт этг этх

Т (61

Т Р

Ч

7 ехР (1 где Т вЂ” избыточная предельная температура нагреваемсй поверхности полубесконечного тела в точке, перемещающейся вслед за источником энер гии со скоростью источника, — мощность источника, коэффициент теплопроводности тела, jl — расстояние от точки измерения температуры до точки нагрева поверхности тела точечным источником энергии, Ч вЂ” скорость перемещения источника энергии и точки измере ния температуры относительно тела, а — коэффициент температуропроводности тела; х — координата проекции точки измерения температуры поверхности тела на линию, по которой происходит тепловое воздействие на тело, относительно точки нагрева поверхности тела источником (фиг, 1).

Известно также, что избыточная предельная температура повехности тела в точке, перемещающейся вслед за источником по линии негрева. определяется формулой

Т—

2ГД1ХI

Формулы (1) и (2) справедливы как для эталонов с известными коэффициентами теплопроводности и темпе. ратуропроводности, так и для исследуемых образцов.

Из формулы (2) следует, что, поскольку величина q/2 М х/ остается постоянной в процессе нагрева и регистрации температурных профилей, имеет место следующая формула, по которой определяют коэффициент теплопроводности каждого из исследуемых образцов где Т Т,Т 2 в избыточные предель обр эт эт2 ные температуры е соответственно исследуемого образца 3, эталона 1 и эталона 2 на линии нагрева, опре5 деленные по температурным профилям этих тел (фиг. 2);, оЕР эт / эт д проводности соот10 ветственно исследуемого образца 3, эталона 1 и эталона 2.

Для точки пересечения температурного профиля образца 3 с температурным профилем одного из эталонов, например эталона 1, согласно выражению (1 1 справедливо соотношение (фиг. 2) 20 Ч 1 ч гл3 рР (го() гр ъ ехр((/A+X)j

25,г избыточная температура, соответствующая точке 1 пересечения температурных профилей образца 3 и этало на 1; коэффициенты температуропроводности соответственно образца 3 и эталона 1, Точка 2 на температурном профиле эталона 2, соответствующей такому же расстоянию от линии нагрева (фиг. 2), соответствует соотношению г)ТA R "Р г (") ( эт Эт 2

45 где Т вЂ” избыточная температура, 2 соответствующая точке 2 на температурном профиле эталона 2, а - коэффициент температуропро т2 водности эталона 2.

Из формул (4 ) и (5 1 следует, что поскольку величины q/2Хй и Ч(R+x) для точек 1 и 2 одинаковы, имеет место формула, по которой для каждого образца 3 после определения температур определяют его коэффициент температуропроводности