Способ определения степани черноты материалов и устройство для его осуществления

Способ определения степани черноты материалов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

CoN3 Советских

Социалистических

Ресгублик

К азтОРаКОМ аВИдИЫЬСтВж (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.12.74 (21) 2085008/25 с присоединением заявки № (») Приоритет

Опубликовано 30.03.77. Бюллетень ¹ 12

Дата опубликования описания 18.05.77 (51) М. Кл. - G 01J 5/00

Государственный комитет

Совета Мииистров СССР

А0 делам иаобретеиий (53) УДК 536.45(088.8) и открытий (72) Автор изобретения В. С. Двас (71) Заявитель Специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения

АН СССР (54) СПОСОЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЪ|

МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к калориметрическпм методам теплофпзических измерений и может быть использовано, например, прп определенпп параметров лучистого теплообмена тел.

Из получивших в настоящее время наиболее широкое распространение методов экспериментального определения степени черноты тел: радиационного метода, метода регулярного рехкима и калорпмет1тпчсского метода,— последний обеспечивает наиболее высокую то гнссть измерения,в широком интервале температур и, кроме того, позволяет измерять степень;ерноты для полного полусферического излучения, являющегося наиболее ва кным для практики случаем

Существо известных способов измерения степени черноты тел, основанных на калориметрическом методе, сводится к следующему.

Образец исследуемого материала с известной площадью поверхности Гр помещают в камеру, стенки которой выполнены из материала с известной (эталонной) степенью черноты Е;,.

Затем понижают давление газа в камере до значений порядка 10 —" мм рт. ст. и тем самым практически исключают перенос тепла от образца к стенкам камеры за счет конвекции и теплопроводпостп газа. Далее в стационарном режиме измеряют: мощность Q, подводимую к образцу с помощью нагревателя, температуру поверхности образца Т0, температуру стенок

K31 еры Т„.. TQI как npll у казанном l3blllIL разрежении подводимая к образцу мощность Q рассеивается практически только излучением, 5 то, используя известные формы для лучистого теплового потока и численные значения величин F,, T,, T„., Q и Е, вычисляют искомую степень черноты образца.

Однако из-за трудно учитываемых паразнт10 ных потерь тепла по арматуре крепления образца способ дает недостаточно высокую точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

15 Г1оставленная цель достигается тем, что исследуемый образец помещают дополнительно в другую идентичную камеру с известной, но отличную от первой степенью черноты, термостатпруют вторую камеру прп температуре

20 внутренней поверхности, равной соответствующеи температуре первой камеры, регулируют подводимую к образцу мощность до восстановления его исходной температуры и по известным уравнениям теплового оа i3nc3 опрс

25 деля|от искомую вели|пну.

Предлагаемое устройство для определения степени черноты материалов, состоящее пз исследуемого образца, помещенного в камеру с пзгестпой степенью черноты, снабжено второй

30 камерой, идентичной первой, прп этом образец

552523 выполнен 13 форме цилиндра, на поверхности которого расположены п концентрическими слоями обмотка ltpot30:to÷íoro нагревателя, обмотка проволочного терморезистора и слой исследуемого матер11ала, а камера выполне на в виде coocHolo образцу полого цилиндра такой же или большей длины, на внутренней поверхности которого расположены последовательно концентрическими слоямп обмотка проволочного нагревателя и проволочного терморезистора и обе камеры выполнены съемными с соотношением диаметров образца д„н камеры с(„ь

do,Ь вЂ” Иц - (1 мм.

Сушность изобретения поясняется чертежом.

Съемный образец 1, имеющий форму полого цилиндра диаметром d, и длиной 4, надевают на оправку 2, на боковой поверхности которой имеется обмотка проволочного нагревателя, Образец, покрытый слоем материала, имеющего степень черноты Е„помещают соосно в полую камеру цилиндрической формы— экран 3, степень черноты материала которого

Еь, и зажимают между центрирующнми втулками 4. Затем с помощью подогревной обмотки подводят к образцу мощность и, регулируя последнюю, повышают температуру поверхности образца до значения Т1, при котором хотят измерять искомую степень черноты. По наступлении стационарного режима измеряют подводнмую к образцу мощность Q, обеспечивающую поддержание его стационарной температуры, равной Т1.

После этого образец извлекают пз камерыэкрана 3 и также соосно помещают его в другую съемную камеру-экран 5, материал которого имеет степень черноты Е., отличную от

Е, и Еь. Оба сменных экрана при этом выполнены с равными внутренними диаметрами

dt, = d, п равными длинами lt, = l,. Затем регулируют подводпмую к образцу мощность до такого значения Q", при котором в стационарном режиме поверхность образца будет иметь температуру, равную первоначальной Т1 и измеряют значение величины Q". Температуры экранирующих цилиндров при измерении величин Q и Q" поддерживают постоянными и равными Т2.

Материалы образца и камер-экранов выбирают так, чтобы из трех величин Е„Еь и Е, две (любые) были известны. Соответствующие два цилиндра в этом случае служат «эталонами», а третий — исследуемым образцом.

Для удобства операций монтажа образца и камер и образец и камеры выполнены съемными, Для повышения точности измерения по данному способу в устройстве приняты меры по уменьшению доли паразитных кондуктивных и конвективных тепловых потоков в суммарной мон1ности рассеяния образца. Для уменьшения кондуктпвных потоков тепла по арматуре крепления образца держатели оправки выполнены коническими, т. е. соприкасающимися с оправкой только в двух точках (на соответствующих торцах).

Для уменьшения потоков тепла, рассеиваемых с торцов оправки н образца, оправка и образец выполнены цнлнндическнмн с отношением длины к диаметру более 10.

Уменьшение конвективного потока в устройстве достигается тем, что диаметры образца

d, и камеры-экрана d« t, удовлетворяют соотношению (1 мм

Благодаря этому в,прослойке воздуха между образцом и камерой конвекция практически отсутствует.

Неизвестную искомую степень черноты образца определяют из следующего уравнения, содержащего в качестве единственного неизвестного искомую величину:

Q — Q" = .Е. " — X

Е Ш (Е

) Е d, (Е, ) 30 где orat = 5,67 10 — 4 Вт см — 2град.— — постоянная

Стефана Бальцмана, F, — площадь боковой поверхности образца (см ), З5 Данный способ обеспечивает по сравнению с известными калориметрическими способами более высокую точность измерения благодаря тому, что в нем, в отличие от прототипа, исключается погрешность, вносимая т рудноучи40 тываемым паразитным тепловым потоком по арматуре нагреваемого цилиндра.

Формула изобретения

45 1. Способ определения степени черноты материалов, основанный на измерении мощности, подводимой к исследуемому образцу с известной площадью поверхности, помещаемому в камере с известной степенью черноты, и из50 мерении температуры поверхностей образца и камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, исследуемый образец помещают дополнительно в другую идентичную камеру с известной, но отлич55 ной от первой степенью черноты, термостатируют вторую камеру при температуре внутренней поверхности, равной соответствующей температуре первой камеры, регулируют подводимую к образцу мощность до вoccтанoвле60 ния его исходной температуры, и по известным уравнениям теплового баланса определяют искомую величину.

2. Устройство для определения степени черноты материалов, состоящее пз исследуемого

65 образца, помещенного в камеру с известной

552523

Составитель В. Зуев

Редактор Н. Коляда Техред А. Камышникова Корректор И. Позняковская

Заказ 1398/9 Изд. № 308 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, УК-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 степенью черноты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что о»о снабжено второй камерой, идентичной первой, н1и этом образец выполнен в форме цил инлр а, и а поверх ности которото расположены последовательно концентрическими слоямн обмотка проволочного нагревателя, обмотка проволочного терморезистора и слой исследуемого материала, а камера выполнена в виде соосного образцу полого цилиндра такой же или большей длины, на внутренней поверхности которого расположены последовательно концентрическими слоями обмотка проволочного нагревателя и проволочного терморезистора и обе камеры выполнены съемны5 ми с соотношением диаметров образца d„è камеры da,ü