Способ определения теплопроводности материалов

Способ определения теплопроводности материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

С зЦИаЛИСтИЧЕСКИХ

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, сиид-ву(22) Заявлено 051279 (21) 2847539/18-25 (511М

3 с присоединением заявки Нов (т 01 N 25/18

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230881. Бюллетень Мо31

Дата опубликования описания 230881 (53) УДК 538. 83 (088. 8) С .A.Áàëàíêèí, С.С.Башлыков, И.И.Быков, В.Г.Григорьев, Е.Г.Григорьев, В.В.Гуничев, Д.M.Скоров-и-К Ъ Ярцев ( (- °;, 1

Московский ордена Трудовогс Красного) Знамени . инженерно-физический институт,"

I (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к исследованию тепло-физических характеристик материалов .и может быть использовано для определения теплопроводности диэлектриков и других плохих проводников тепла.

Известен способ определения теплопроводности материалов нагрева, зак.лючающийся в измерении стационарного распределения температур>в котором нагрев (охлаждение) испытуемого образца простой геометрической формы (шара, цилиндра) проводится либо s среде с постоянной температурой, либо с постоянной скоростью, и по изменению температурного поля в образце со временем расчетом определяются теплофизические характеристики испытуемого материалаГ13, Недостаток этого способа — сложность создания экспериментальных условий, при которых нагрев испытуемого образца происходил бы в среде с постоянной температурой.

Наиболее близким к предлагаемОму является способ определения теплопроводности материалов с использованием прямого электрического нагрева, предполагающий радиальную изотермичность образца и линейную связь тепловых потерь с температурой. В этом способе используют нагрев образцов в форме длинного цилиндра иль проволоки прямым пропусканием электрического тока, с „тем, чтобы получить пространственное распределение температуры в образце близким к одномерному.

Затем измеряют температуру по длине образца и расчетом определяют коэффициент теплопроводности материала испытуемого образца (2)., Однако известному способу присущи ограничения на размер и форму исследуемых образцов и экспериментальная

15 -сложность создания условий, при кото рых теплоотдача с боковой поверхности образца линейно завиоит от температуры. Эти ограничения существенно сужают класс материалов, которые можно исследовать этим способом. Причем известным способом удается определять теплопроводность лишь компактных металлов и сплавс". а измерять теплопроводность теплов >ляторов, в частности зернистых систем, известным способом нельзя.

Цель изобретения — расширение клас. са исследуемых материалов.

Поставленная цель достигается тем, 3() что согласно способу, заключакяаемч857827

Формула изобретения

Вннипи Заказ 7231/ 1 Тираж 907 Подписное

Филиал ППП-"Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4 ся в пропускании тока через образец и регистрации изменения его температуры, при регистрации изменения тока через образец измеряют минимальное напряжение, при котором происходит тепловой электрический пробой, а коэф* фициент теплопроводности определяют иэ соотношения аб Ug

3Т

Цт) — — - — где U — минимальное напряжение, при котором возникает тепловой электрический пробой;

6 — проводимость материала образца;

Т вЂ” температура; fS

А — коэффициент теплопроводности.

Таким образом, по экспериментально измеряемой величине минимального пробивного напряжения, и известной зависимости электропроводности материала от температуры расчетом из соотноше.ния определяют теплопроводность материала.

П р и м. е р. Предлагаемым способом определяют теплопроводность засыпки порошка двуокиси урана при комнатной температуре. Порошок двуокиси урана помещают в диэлектрическую обойму, представляющую собой трубку

-из органического стекла с внутренним диаметром 8 мм, и заключают между двумя молибденовыми электродами. Через стенку обоймы к центру засыпки подводят хромель-алюмеливую гермопару с толщиной проволок О,? мм для регистрации температуры порошка. Для созда- 5 ния надежного контакта электроды слегка поджимают, причем давление на порошок не превосходит 5 †„- высота столба засыпки составляет 10,5 мм.

Посредством электродов за ыпку UO< Щ подключают во внешнюю эле трическую цепь.

С использованием внешнего нагревателя и источника низкого напряжения определяют зависимость электросопротивления (электропроводности) засыпки двуокиси урана от температуры (от комнатной до +8OoC). Затем низковольтный источник отключают от электродов и на засыпку от высоковольтного источника подают некоторое напряжение и регистрируют изменение тока через засыпку и изменение температуры в ее центре. Если температура и ток изменяются со временем плавно, т.е. имеет место джоулев разогрев образца, то испытуемый образец отключают от источника напряжения, выдерживают некоторое время, достаточное для выравнивания температуры по сечению засыпки, и затем вновь подводят напряжение, но уже большей величины. Эту операцию повторяют до тех пор, пока подаваемое на засыпку напряжение не вызывает ее электрического пробоя, регистрируемого по скачкообразному изменению температуры в центре засыпки и тока в электрической цепи.

По найденной таким образом величине минимального пробивного напряжения и определенному ранее значению д . э расчетным путем из соотношения вычисляют теплопроводность материала засыпки. Так для порошка двуокиси урана при укаэанных условиях величина теплопроводности оказалась равной 0,3 ьт

К. К

Использование предлагаемого способа определения теплопроводности позволяет расширить класс экспериментально исследуемых материалов, что является весьма важным при проектировании и

Разработке новых, а также оптимизации режимов существующих теплотехнических конструкций.

Способ определения теплопроводности материалов, заключающийся в пропускании тока через образец и регистрации изменения его температуры, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения класса исследуемых материалов, при регистрации изменения тока через образец измеряют минимальное напряжение, при котором происходит тепловой электрический пробой, а коэффициент теплопроводности определяют из соотношения

BG

А(т) = — - 1

dT где б — электропроводность материала образца;

U - минимальное напряжение, при котором возникает тепловой электрический пробойу

Т вЂ” температура образца;

rl - -коэффициент теплопроводности материала образца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Филлинов Л.П. Измерения тепловых свойств твердых и жидких металлов при высоких температурах. М., 1967, с. 76"90.

2. Пелецкий В.Э. и др. Высокотемпературные исследования тепло- и электропроводности твердых:тел. М., Энергия, 1971, с. 61-69 (прототип) .