Способ определения теплопроводности тонких слоев
Патент 482663
Авторы
Классы МПК
Способ определения теплопроводности тонких слоев
Иллюстрации
Реферат
О п И С А Н И Е 1») 482663
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕПЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик ф:.ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.11.73 (21) 1967967/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 30.08.75. Бюллетень № 32
Дата опубликования описания 03,12.75 (51) М. Кл. С 01п 25/18
Государственный комитет
Совета Мимистров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 536.2(088.8) (72) Авторы изобретения
А. С. Шейнессон и И. H. Антонов (71) Заявитель
Усть-Каменогорский строительно-дорожный стит @
" 7 » с (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
ТОНКИХ СЛОЕВ
Изобретение относится к способу определения теплопроводности тонких слоев различных материалов, в особенности слоев чернения, клеевых и других прослоек, лежащих выше слоя тепловыделения, в компенсационных приемниках излучения.
Известно, что определение теплопроводности тонких слоев сопряжено с дополнительными трудностями, что обусловлено соизмеримостью возникающих побочных явлений с величиной основных эффектов. Так, контактные термические сопротивления могут превосходить тепловое сопротивление исследуемого слоя, а тепловое поле заметно искажается теплоприемником. Значительные погрешности возникают в результате различной теплопроводности исследуемых слоев в продольном и поперечном направлениях. Дополнительные трудности связаны с необходимостью учета рассеивающихся тепловых потоков. Результаты исследований чаще всего имеют качественный характер, так как известные методы пе учитывают в достаточной степени возможных источников погрешности. Большинство методов ограничено теплопроводностью и толщиной образца. ().)1 вт/м.град. d)200 мкм).
Предлагаемый способ отличается от известного тем, что с целью повышения точности измерений определение теплопроводности материалов проводят с помощью теплоприемника, состоящего из термобатареи, расположенной между двумя параллельными пластинами.
Температуру одной из пластин поддерживают
5 постоянной. На вторую пластину наносят исследуемый материал и подогревают поочередно током и падающей радиацией до одинаковых показаний измерительного прибора, включенного на термобатарею. В обоих случаях
10 определяют температуру поверхности исследуемого материала. Определяют поверхностную плотность тепловыделения при подогреве образца током.
Сущность способа основана на испол.,зова15 нии различий в формировании тепловых полей при подогреве приемника током и радиацией.
Если в первом случае тепловой поток, выделяющийся за счет пропускания тока, проходит исследуемый слой от пластины к его no20 верхности, то при облучении радиацией имеет место обратное явление. Из рассмотрения тепловых полей, возникающих при подогрев" приемника током и радиацией, после некоторых преобразований следует зависимость:
2 m .т
2i., (Т, — Т, ) — Нй„, где h,, ),, — толщина исследуемого слоя и
30 его теплопроводность, Предмет изобретения
Составитель Б. Рзянин
Техред 3. Тараненко
Корректоры: Л. Денискина и О. Тюрина
Редактор Н, Коляда
Заказ 2917/20 Изд. № 1776 Тираж 902 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раугпская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Ь„„Х вЂ” толщина и теплопроводность пластины, через которую пропускают ток, H — плотность тепловыделения, отнесенная к единице площади исследуемого слоя, Ть Т 1 — температуры поверхности исследуемого слоя при подогреве его радиацией и током.
Погрешность определения коэффициента теплопроводности Х, уменьшается с повышением плотности тепловыделения Н и коэффициента Х. Эти параметры легко подобрать в зависимости от условий и требовании проводимого эксперимента, Погрешность определения коэффициента теплопроводности не превышает 10 — 15о о и зависит в основном от точности измерения толщины исследуемого слоя и температуры его поверхности Т,, Т ь
Для проведения эксперимента может быть использован, например, компенсационный приемник излучения, состоящий из батареи термопар и двух приемных пластин, по разности гемператур между которыми регистрируется гепловой поток, проходящий через теплоприемник. Одна из пластин имеет тепловой контакт с массивным телом для обеспечения постоянства ее температуры, Вторая пластина может быть выполнена в виде плотно свернутой электроизолированной спирали или в ви. де тонкой пластинки, так, чтобы обеспечить достаточное тепловыделение при пропускании через нее тока. В качестве источника радиации выбирают лампу достаточной мощности.
При проведении эксперимента измеряют толшину и электрическое сопротивление второй пластины. Коэффициент теплопроводности этой пластины берут из литературных дан re или определяют рассматриваемым способом.
Нагревают приемник путем облучения исследуемого материала, нанесенного на вторую
5 пластину и фиксируют показания измерительного прибора, подключенного к термобатарее.
Измеряют температуру поверхности исследуемого слоя. Затем убирают источник радиации и подогревают теплоприемник током. Нагрев
10 проводят до тех же показаний измерительного прибора, включенного на термобата рею, что и при облучении. Измеряют температуру поверхности исследуемого слоя Т и определяют плотность тепловыделения Н, зная величину тока подогрева, электрическое сопротивление, толщину и площадь пластины. Затем рассчитывают коэффициент теплопроводности исследуемого материала по известной формуле.
Способ определения теплопроводности тонких слоев твердых веществ путем их нанесе25 ния на подогреваемую током пластину теплоприемника, показания которого регистрируют с помощью термобатареи по разности температур между указанной пластиной и изотермической поверхностью, отличающийся
30 тем, что, с целью повышения точности измерений, исследуемый слой поочередно подогревают током и тепловым излучением до одинаковых показаний измерительного прибора, подключенного к термобатарее, определяют
35 температуры поверхности исследуемого слоя в двух режимах нагрева, поверхностную плотность тепловыделения при пропускании тока и по измеренным параметрам судят о коэффициенте теплопроводности.