Способ определения температуропроводности твердых тел

Способ определения температуропроводности твердых тел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области теплофизических измерений. Целью его является увеличение точности и упрощение процесса определения температуропроводности твердых тел. Она достигается тем, что в способе определения температуропроводности твёрдых тел, заключаняцемся в том, что нагревают поверхности двух эталонных образцов с известными температуропроводностями и исследуемых образцов точечным источником энергии, перемещаемым вдоль эталонов и образцов с постоянной скоростью, и измеряют для каждого из образцов и эталонов датчиком температуры , перемещаемым со скоростью источника, профили предельных избыточных температур нагреваемой поверхности по линии, перпендикулярной направление перемещения источника энергии регистрацию температурных профилей осуществляют по прямой, проходящей через точку нагрева поверхностей образцов , по температурному профилю каждого исследуемого образца определяют расстояние рт линии движения источника энергии до точек пересечения данного профиля с температурными профилями обоих эталонов, а также определяют расстояние от линии движения источника энергии до точки пересечения температурных профилей эталонов, и по измеренным значениям определяют искомую величину. 2 ил. |(Л F § to to О) ю со сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

25 18 (5D 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ЛО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/u с

Бук — . в. -" с.Е. ".. (21) 3790021/24-25 (22) 14.09.84 (46) 23.04.86. Бюл. Ф 15 (71) Московский ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочный институт нм.Серго Орджоникидзе (72) В.Б.Березин, В.М.Коростелев, Ю.А.Попов и В.Г.Семенов (53) 536.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1054753, кл. G 01 И 25/18, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 1073662, кл, G 01 N 25/18, 1982.

Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Гостехиздат, 1951, с. 74. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ (57) Изобретение относится к области теплофизических измерений. Целью его является увеличение точности и упрощение процесса определения температуропроводности твердых тел. Она достигается тем, что в способе определения температуропроводности твердых тел, заключающемся в том, что нагре„„SU„„1226235 A вают поверхности двух эталонных образцов с изве тными температуропроводностями и исследуемых образцов точечным источником энергии, перемещаемым вдоль эталонов и образцов с постоянной скоростью, и измеряют для каждого из образцов и эталонов датчиком температуры, перемещаемым со скоростью источника, профили предельных избыточных температур нагреваемой поверхности по линии, перпендикулярной направлению перемещения источника энергии регистрацию температурных профилей осуществляют по прямой, проходящей через точку нагрева поверхностей образцов, по температурному профилю каждого исследуемого образца определяют расстояние от линии движения источника энергии до точек пересечения данного профиля с температурными профилями обоих эталонов, а также определяют расстояние от линии движения источника энергии до точки пересечения температурных профилей эталонов, и по измеренным значениям определяют искомую величину. 2 ил.

6235 2 в точке, перемещающейся со скоростью источника вслед за источником, определяется формулой аде 9 (x,)) (x,ó) энергии.

Из формулы (1) следует, что предельная избыточная температура нагреваемой поверхности тела вдоль прямой, и перпендикулярной направлению перемещения источника энергии и проходящей через точку нагрева, определяется соотношением

40 где () — расстояние от точки регист45 рации температуры, расположенной на прямой, перпендикулярной направлению перемещения источника энергии и проходящей через точку нагрева, до линии движения источника энергии.

Для точек 1 и 2 пересечения температурного профиля исследуемого образца 3 с температурными профилями соответственно эталонов 1 и 2 и точки 3 .пересечения температурных профилей эталонов 1 и 2.(фиг. 2) согласно (2) справедливы соотношения т 122

Изобретение относится к области теплофизических измерений, в частности к способу определения температуропроводности твердых тел, и может быть исгользовано в различных отраслях народного хозяйства как для определения температуропроводности материалов, так и для контроля качества соответствующих изделий.

Целью изобретения является увеличение точности и упрощение процесса определения температуропроводности твердых тел.

На фиг. 1 приведена схема осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 — регистрируемые датчиком температуры профили предельных избыточных температур двух эталонов и одного из исследуемых образцов вдоль прямой, перпендикулярной линии движения источника энергии и проходящей через точку нагрева образцов.

Схема содержит два эталонных образца 1 и 2 и исследуемые образцы 3, под которыми расположены точечный источник 4 энергии и датчик 5 температуры, перемещение которых происходит вдоль оси Х, а сканирование нагреваемых поверхностей при регистрации температурных профилей — вдоль

ЗО оси Y проходящей через точку 0 нагрева образцов.

Предлагаемый способ заключается в том, что два эталона I и 2 с известными температуропроводностями! и исследуемые образцы 3 нагревают точечным источником 4 энергии, которы перемещают с постоянной скоростью относительно рассматриваемых твердых тел вдоль оси Х (фиг. 1). Датчиком 5 температуры, жестко связанным с источником энергии, осуществляют сканирование поверхностей эталонов 1 и 2 и образцов 3 вдоль линии, перпендикулярной направлению перемещения источника энергии и датчика температуры и проходящей через точку нагрева О (вдоль оси g ) . Для каждого из исследуемых образцов 3 и эталонов 1 и 2 датчик 5 зарегистрирует профиль (фиг. 2) предельных избыточных температур поверхности, соответствующих квазистационарному режиму нагрева.

При нагреве поверхности полубесконечного в тепловом отношении тела точечным источником энергии, перемещаемым относительно тела с постоянной скоростью, предельная избыточная температура поверхности этого тела

9(х,ф = ехр — — (й+ x) (1) v

2х Р 2а

) предельная избыточная температура нагреваемой поверхности тела в точке, перемещающейся со скоростью источника вслед за источником, координаты точки регистрации температуры в подвижной системе координат, совмещенной с точкой нагрева поверхности тела источником энергии; мощность источника энергии; теплопроводность тела; скорость перемещения источника энергии и точки регистрации температуры относительно тела ! теплопроводность тела; расстояние от точки регистрации температуры до точки нагрева поверхности тела источником

9(g = — ехр - — 1 (2)

2u%$ 2а

1226235 4 ния источника до точки пересения температурных профилей эталонов 1 и 2, по формуле (6) находят температуропроводность каждого из исследуемых образцов 3.

Предлагаемый способ позволяет упростить процесс определения температуропроводности твердых тел за счет уменьшения количества необходимых измерений до трех (по известному способу необходимо измерить пять величин) и повысить точность измерения определения температуропро— водности как за счет уменьшения количества измеряемых параметров, погрешности которых приводят к снижению точности определения температуропроводности, так и за счет исключения источников дополнительных погрешностей, которые по известному способу обусловлены неточностью задания значений теплопроводности образцов. Простота осуществляемых операций и малый объем измерений обеспечивают наряду с высокой точностью определения температуропроводности {случайная погрешность измерения не превышает 17) высокую производительность предлагаемого способа (более 400 измерений за рабочую

30 смену) . ов р а (р а„ температуропроводности соответственно исследуемого образца 3, эталонов 1 и 2 расстояния от линии источника энергии до точек пересечения температурного профиля исследуемого образца 3 с температурными профилями соответственно эталонов

1 и 2; — расстояние от линии движения источника энергии до точки пересечения температурных профилей эта- лонов 1 и 2.

Из формул (3), (4) и (S) следует, что, поскольку величины и Ч постоянны в процессе нагрева и изменений, температуропроводность каждого из исследуемых образцов 3 определяется по формуле

vI31 1 cL (мч1 1

2 те() у, а, лъ„,у, 2а „t

Ч,, 1 Му, Бр 2. 2О Бр р %чт 2 Еоэ где Ъ о — теплопроводности соответственно исследуемого об-. разца 3, этялонов 1 и 2;

Таким образом, определИв по температурному профилю каждого из исследуемых образцов 3 расстояния от линии движения источника энергии до точек пересечения данного профиля с температурными профилями эталонов 1 и 2, определив расстояние от линии движеВ лабораторном макете, реализующем предлагаемый способ, в качестве точечного источника энергии испольЗ5 зуется луч лазера типа ИЛГН-704, мощностью 3-5 Вт, имеющего длину волны излучения 10 6 мкм. В качестве датчика температуры используется сканирующий радиометр, обеспечивающий

4О бесконтактное измерение температуры, с рабочим диапазоном длин волн

2 — 20 мкм.

Формула изобретения

Способ определения температуропроводности твердых тел, заключающийся в том, что нагревают поверхности двух эталонных образцов с извест 0 ными температуропроводностями и исследуемых образцов точечным источником энергии, перемещаемым вдоль эталонов и образцов с постоянной скоростью, и измеряют для каждого из

55.образцов и эталонов датчиком температуры, перемещаемым со скоростью источника, профили предельных избыточных температур нагреваемой поверх1226235

Ф@й1

Составитель В. Битюков

Техред Л.Олейник Корректор А. Обручар

Редактор Л. Гратилло

Заказ 2119/37

Тираж 778

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35) Раушская наб, д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ности по линии, перпендикулярной направлению перемещения источника. энергии, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности и упрощения процесса определения температуропроводности твердых тел, регистрацию температурных профилей осуществляют по прямой, проходящей через точку нагрева поверхностей 10 образцов, по .температурному профилю каждого исследуемого образца определяют расстояние от линии движения источника энергии до точек пересечения данного профиля с температурными профилями обоих эталонов, а также определяют расстояние от линии движения источника энергии до точки пересечения температурных профилей эталонов и по измеренным значениям определяют искомую величину.