Способ определения теплофизических свойств материалов
Патент 528486
Авторы
Классы МПК
Способ определения теплофизических свойств материалов
Иллюстрации
Реферат
iÎЛИСЛНИЕ 528486
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Сояэ Саввтскнх
СОНнаснстнчвскнх
Рвсн,блнн
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.07.75 (21) 2151179/25 (51) Ч.Кл.- G 01 М 25/18
1 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.09.76. Бюллетень М 34 (45) Дата опубликования описания 23.09.76
Государственный ксмитет
Совета Миннстров CCCP сс васам навврвтвннй и вткрытнй (53) УДК 620.179.13 (088.8) (72) Авторы изобретения
H. А. Бочков, Л. А. Королев и М. Л. Тауоин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕЦЕЛЕИИЯ
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ
Изобретение относится к области измерительной * техники, в частности к измерению теплофизических свойств твердых матерна",оз и изделий и может быть использовано для контроля тепловых свойств многое:IQAIIbIx изделий.
Известен способ .определения теплопроводности, заключающийся в электронном нагреве образца, измерении теплового пото «а и температур образца. Причем, температуру образца определяют при этом оптическим пирометром в специально выполненных в образце пирометричеоких каналах 1).
Известен также опособ измерения теплофизических свойств материалов, например температуропрсводности твердых материалов, заключающийся в нагреве образца электронной бомбардировкой, создании в нем плоской температурной волны, регистрации перлодического изменения во времени теплового потока и температуры поверхности образца (2).
Однако .известный способ не лрименлм для определения теплофизичес ких свойств многослойных матечиа.чов и изделий. Кроме -.о-.о, как следствие, он не предусмотреч для опреде.ления тепло|проводнссти тонких слоез многослойных материалов и изделий.
Целью, изобретения является перазрушающее определение теплофизических свойств отдельных многослойных материалов.
Это достигается тем, что по предлагаемому способу в процессе измерений изменяют величину сдвига фаз теплового потока .и при каждом фиксированном значении сдвига фаз измеряют частоту и амплитуду колебаний теп;IoBoI потока за образцом, причем «олпчество фиксированных значений сдвига фаз выбирают равным числу слоев материала с различными теплофизическпми свойствами, à IIQ измеренным частотам и амплитудам колебаний расчетным путем определяют теплофизические свойства.
Измерение частот и амплитуд колебаний при нескольких различных значениях сдвига фаз позволяет составить необходимое число уравнений с соответствующим числом неизвестных. Решение этих уравнений дает возможность определить как теплофизические свойства отдельных слоев, так и эффективную теплопроводность изделия в целом.
Пример. Образец в виде трехслойной тонкостенной трубы (Х,к =20 лтлт, сУ „, =24 лтл), B .«оторой наружный и внутренний слои одина«овые (Мо), а внутренний — керамика (А!:Оз), установлен си.;:метрично относительно нагрева-;-ë-.ÿ, расположенного внутри образца.
Нагреватель .выполнен из вольфрамовой нити. Подавая на нить, переменное напряжение, создают в образце температурную волну с определенной частотой и амплитудой колеба528486
Формул а изобретения
)= р 20
Лз Лз ) а
Л, Хз аа
О)! а, 1
O)i аз а, 1 1
<"!
i = 1, 2, 3.
Составитель А. Волков
Техред М. Семенов
1(орректор В. Гутман
Редактор И. Шубина
Заказ 834/1071 Изд. № 1566 Тираж 1028 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5
Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» ния. Так как в данном случае изделие представляет собой трехслойную трубу, в которой два слоя, имеют одинаковые теплофизические свойства, то необходимы измерения .при двух различных значениях сдвига фаз.
Непосредственно в опыте 1при двух значениях сдвига фаз (pi — 120 и (pg = 180 измеряют частоты колебаний оз — — 7Ги, и о —— 24Гц с помощью генератора ГЗ-39. Фазочувствительным вольтметром определяют величины амплитуд колебаний, соответствующие указанным,величинам сдвига фаз, значения амалитуд колебаний получены равными Ëi — — 4,8 и А,=З . Затем, подставляя числовые значе15 ния указанных величин, а также плотности материалов и толщин слоев образца в решаемую на ЭВМ систему уравнений вида: получают з начения теплолроводности молибдена .при Т = 500 К, равной 7 = 155 Вт/мХ
Х град; С„= 260 Дж/кг . град, теплопроводность среднего слоя Хз — — 2,2 Вт/и. град и теп- 3о лоемкость C 1100 Дж/кг. град.
Х
Далее по формуле Х=аС,Т или а = х " С находим значения теплопроводности.
При реализации данного способа допусти- 35 мо под водить переменный тепловой поток к образцу как косвенно, так и за счет непосредственного контакта, т. е. прямым пропусканием тока через гметаллические слои.
Погрешность способа составляет не более
15 /
Способ определения теплофизических свойств материалов, заключающийся в нагреве образца переменным тепловым потоком, о т л и ч а ю щ:и и с я тем, что, с целью неразрушающего определения теплофизических свойств отдельных слоев многослойных материалов, в процессе измерений изменяют величину сдвига фаз теплового потока и при каждом фикcHpOIBBHном значении сдвига фаз измаряют частоту и ам плитуду колебаний теплового потока за образцом, причем количество фиксированных значений, сдвига фаз выбирают равным числу слоев материала с различным и теплофизическими свойствами, а по измеренным частотам и амплитудам колебаний расчетным путем определяют теплофизические свойства материала.
Источники информации, принятые во внимани е,пplи экспертизе:
1. Д. Л. Тимрот, В. Э. Пелецкий. «ТВТ», т. 3, №2, стр. 223, 1965 г, 2. Л. П. Филиппов. «Измерение тепловых свойств пвердых и жидких металлов при высоких температурах». М. 1967 г., стр. 132 (прототип).