Способ экспрессного измерения теплофизических свойств материалов и устройство для его осуществления

Способ экспрессного измерения теплофизических свойств материалов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

,741126

Союз Советсннк

Соцналнстнческнк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 10.11.78 (2! )2683784/18 25 (5l ) M. Кд.

G 01 и 25/18 с присоединением заявки,%

Гасударственный кееюнтет

СССР (23) Приоритет

6о jNII3N нзебретеннй н вткрытнй

Опубликовано 15.p6.80. Бюллетень ¹ 22

Дата-опубликования описания 18.06 .80 (53) УДК 536.6 (088.8) E. С. Платунов, В. В. Курепин, B. М. Козин, Ю. В. Левочкин и В. Г. Карпов (72) Авторы изобретения

Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ЭКСПРЕССНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕ НИЯ

Изобретение относится к способам и технике измерения теплофизических свойств веществ и может быть использовано в теплофизическом приборостроении.

Известные способы комплексного измерения теппофизических характеристик

5 разработаны в основном для динамических режимов. Так, комплексное измерение темпервтуропроводности, теплопроводности, теплоемкости $1) проводится в монотон10 ном режиме. Абсолютные и относительные стационарные способы измерения теплопроводности, адиабатические, импульсные способы измерения теплоемкости, способы, основанные на регулярном тепловом режиме, позволяют эа один опыт измерить только . одну теплофиэическую характеристяку.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ измерения теплопроводности (2), заипочаоши&ся в том, что плоский образец и контактирутскций с ним тепломер помешают между двумя массивными теплопроводяшими блоками, причем один из них, например, верхний, предварительно перегрет нв несколько градусов. Через некоторое время через образец начинает протекать практически постоянный тепловой поток. Измерив перепады температур в образце Мс и тепломере )т, теплопроводность рассчитывают по формуле:

Ктъ Мт

Л= б то (1) где KT — тепловая проводимость тепп мерв (Вт/К), — толщина и площадь образца (мм ).

Тепловая проводимость тепломерв определяется в градуировочных опытах на стандартных образцах.

Описанный способ измерений прост в реализации, производителен и точен, но этим способом можно измерять только теплопроводнооть. Время измерения

2-3 мин, большая часть его занимает период ввода в кввзиствционврный режим.

3 . 741126

Белью изобретения является обеспечение измерения в одном опыте теплопроводности и теппоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что в начале опыта образец принимает температуру нижнего, более холодного, блока и после контакта с верхним блоком во время выхода в кваэистационарный режим измеряется количество теппа, поглощенного образцом, путем регистрации входящего и выходящего переменных тепловых потоков.

Схема устройства для осуществпения предлагаемого способа представлена на фиг.1.

Образец 1 перед началом опыта помешают на теппомер 2 нижнего блока 3. 15

После выравнивания температурь1 образца и нижнего блока, что определяют по отсутствию сигнала тепломера 2, на обра- . зец устанавливают предварительно перегретый на 5-10 К верхний блок 4 с тепло- 20 мером 5, Теппоемкость и чувствитепьность (термоэдс на единицу удельного теплового потока) теппомера верхнего блока равны теппоемкости и чувствительности теппомера нижнего блока. 25

На фиг. 2 изображены графики входящего Q в образец со стороны горячего

В блока и выходящего О (тепловых потоков.

Теплоемкость образца определяется по интегральной разности этих потоков и пере- 30 паду температур на образце 9 и теппомере Ят, нижнего блока в квазистационарной стадии: с С (2) о тн (3

Т о+ тн (2) ним. где С, C — теппоемкость верхнетв го и нижнего тепломеров (Дж/К)> 40

"О "О - скорости охлаждения тв тн верхнего и разогрева нижнего те пломеров (К/с).

Выполнение условия равенства тепдо- 45 емкости и чувствительности теппомеров, а также использование соотношений в="ТВОТВ н="ти"ти <=, где 1=М, 3, 9 - перепады темть ти ператур на об- 50 разде и тепломерах (К), о тв 1-тн сигнапы термо-, батарей (мкВ):

К вЂ” чувствитепь- 55 ность термопар

К (— ) мкВ

4 приводит к упрощению расчетной формулы где К вЂ” коэффициент, учитывающий коли.чество спаев термобатарей.

Измерение интеграпьной разности си1 напов верхнего и нижнего теппомеров заканчивается в момент равенства их сигналов, что соответствует выходу устройства в квазистационарный режим, в котором измеряются сигналы термобатарей, характеризующие перепад температур на образце и нижнем теппомере. Расчет. теплопроводности и теппоемкости проводится по формулам (1), (3).

Независимое изменение теплопроводнос;ти и теплоемкости позволяет по известному соотношению рассчитывать температуропроводность образца:

ХЪ5

С и

Изобретение дает возможность, практически не увеличивая времени измерения, получать более полную информацию о теппофизических свойствах. исследуемого вещества. формула изобретения

1. Способ экспрессного измерения теппофиэических свойств материалов на ппоском образце, расположенном вместе с контактирующим с ним тепломером между двумя массивными хоподным и горячим теплопроводяшими блоками, включающий измерение теппопроводности в кваэистацис нарном режиме, о т и и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью ускорения эксперимента при комплексности измерений, выравнивают температуру холодного блока и образца, после чего последний приводят в контакт с горячим блоком, а затем определяют теплоемкость образца путем регистрации входящего и выходящего переменных тепповых потоков за время выхода на ква зистационарный режим.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее массивыые теппопроводящие блоки с образцом между ними, теппомер, расположенный в хоподном блоке, и термобатареи, о т п и ч а ю— ш е е с я тем, что в горячем блоке распопожен тепломер, одинаковый по чувствительности и теплоемкости с ниж741 126

Источники информации, принятые во внимание при акспертиэе

1. Авторское свидетельство СССР

И" 219259, кл, 5 01 М 25/18, 1968.

2. Курении В. В., Бегункова A. Ф.

Инженерно-фиэический журнал, т. ХХ1Х, ¹ 4, 1975, с. 613-619 (прототип.

Составитель А. Волков

Редактор Т, Орловская Техред И. Асталош Корректор Е. Папи

Закаэ 3193/43 Тираж 1019 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4