Способ определения теплофизических свойств материалов

 

Способ относится к области тепловых испытаний и может применяться для определения теплофизических свойств горных пород, строительных, конструкционных материалов и теплоизоляторов . Цель изобретения - повышение точности измерений. Она достигается заменой измерения амплитуды колебания температуры измерением отношения амплитуд в двух точках сборки, состоящей из эталоиньк и исследуемых тел, а также исключением операции измерения амплитуды мощности теплового потока. В центре сборки размещен плоский источник синусоидальных колебаний мощности, к нему примыкают пластины из исследуемого и эталонного тел. Далее располагаются полубесконечные в тепловом отношении образцы из исследуемого и эталонного теп, СО при зтом осуществляется два соединес ния различных материалов. Регистрируя температуры в местах указанных соединений, измеряют сдвиг фаз температурных колебаний и отношение амплитуд колебаний. 2 ил. N9 Од tc ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК.(51)4 С 01 N 25 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 РдйЪ4»С» — »»»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3839492/31-25 (22) 03.01.85 (46).30.10.86. Бюл. У 40 (71) Свердловский горный институт им. В.В.Вахрушева, Уральский политехнический институт им. С.М.Кирова и

Западно-Сибирский научно-исследовательский нефтяной геологоразведочный институт (72) P.P.Ìóëþêîâ, В.Е.Зиновьев, А.А.Калмыков, В.И.Бочаров, Д.Г.Матюнин и С .Д . Сажина (53) 536.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 748207, кл. G 01 N 25/18, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 1004844, кл. G 01 N 25/18, 1982. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ (57) Способ относится к области тепловых испытаний и может применяться для определения теплофизических

„,Я0„„1267242 А1 свойств горных пород, строительных, конструкционных материалов и теплоизоляторов. Цель изобретения — повышение точности измерений. Она достигается заменой измерения амплитуды колебания температуры измерением отношения амплитуд в двух точках сборки, состоящей из эталонных и исследуемых тел, а также исключением операции измерения амплитуды мощности теплового потока. В центре сборки размещен плоский источник синусоидальных колеба.ний мощности, к нему примыкают пластины из исследуемого и эталонного тел. Далее располагаются полубескоФ нечные в тепловом отношении образцы из исследуемого и эталонного тел, при этом осуществляется два соединения различных материалов. Регистри- С руя температуры в местах указанных соединений, измеряют сдвиг фаз тем- р пературных колебаний и отношение амплитуд колебаний. 2 ил.

67242

3S

1 12

Ф

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к определению теплофизическнх свойств материалов, и может быть использовано для исследования горных пород, строительных и конструкционных материалов, теплоизоляторов.

Цель изобретения — повышение точности, На фиг.1 изображено взаимное расположение исследуемых и эталонньк тел, источника тепла и регистраторов температуры; на фиг.2 — схема установки, реализующей способ.

Используется два исследуемых те1ла: тело 1 в виде пластины и тело 2 бесконечное в текстовом отношении, источник тепловыделения 3, два эталонных тела: тело 4 в виде пластины и тело 5 бесконечное в тепловом отношении; измерители температуры 6 и

7 в плоскостях контакта исследуемых и контрольных теп. При синусоидальном тепловыделении источником 3 посредством измерителей 6 и .7 регистрируется отношение амплитуды температурных колебаний на стыке тел 1 и 4 к амплитуде на стыке тел 2 и 5, а также сдвиг фаэ температурных колебаний между регистраторами 6 и 7.

Повышение точности достигается эа счет замены измерений абсолютного значения амплитуды колебаний температуры на отношение амплитуд, а также эа счет исключения операцииизмерения амплитуды мощности теплового по- тока.

При реализации способа установка включала измерительную ячейку .с исследуемыми телами s виде цилиндра 1 и диска 2, плоским малоинерционным нагревателем 3, эталонными телами в виде диска 4 и цилиндра 5, измери.тели температуры 6 и 7, усилители

8 и 9, устройство 10 управления нагревате тем, временной синхронизатор

11, аналого-цифровой преобразователь

12, микроЭВИ 13, печатающее устройство 14.

° Временной синхронизатор 11 из колебаний Кварцевого генератора формировал колебания электрического тока с заданным периодом, которые через устройство 10 управления нагревателем,задающим мощность колебаний, подавались .на плоский малоинерциониый нагреватель 3. От нагревателя s исследуемые и эталонные тела распространялись плоские температурные волны, которые в плоскостях контактов исследуемых и эталонных тел регистрировались термопарами 6 и 7. Сигналы с термопар через усилители 8 и 9 подавались на аналого-цифровой преобразователь 12, где преобразовывались в цифровой код, Цифровая информация вводилась в микроЭВИ 13, осуществлявшую обработку введенных данных и вычисление теплофизических свойств. Вывод полученных результатов производили с помощью цифропечатающего устройства 14.

Пример. Амплитуда мощности тепловыделения в нагревателе равна

40 Вт, частота &=0,0157 с . Нагреватель изготавливают в виде плоской спирали. Диаметр составного цилиндра

30 мм. В качестве эталона используют оптическое стекло ЛК-6, имеющее температуропроводность а =0,64 10 ьм /с и тепловую активность Eэ= 1055 Вт с" /

/(м К). Толщина дискового эталона

,=5 мм, цилиндрического — (=20 мм.Исследуют образцы с известными свойствами: оптическое. стекло ТФ-1 с а=

=0,30 ° 10 ьм /с,. f. =1180 Вт с" /(м ° К), 3=5 мм, 3" ==20 мм и оптическое стекло

ТФ-5 с а=0,36 10 м /с, ь =2640 Втх хс /(м K) L =8 мм, В результате определенные из опыта температуропроводность и тепловая активность материалов отличаются от справочных данных по ним не более чем на 11.

Формула изобретения

Способ определения теплофизических свойств материалов, заключающийся в том, что исследуемое тело в виде пластины приводят по двум плоскостям в тепловой контакт с эталонными телами, первое из которых сопрягают с исследуемым телом по плоскости, на которой осуществляют периодические колебания тепловыделения, а второе выполненное полубесконечным в тепловом отношении, сопрягают с исследуемым телом по плоскости, на которой регистрируют изменение температуры, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности, свободную поверхность

55 первого эталонного тела, выполненного в виде пластины, приводят в тепловой контакт с телом, выполненным иэ исследуемого материала, и телом полу1267242 где К

10 а,а я. tgZ,);

15.ГЗ э э Ч а бесконечным в тепловом отношении, регистрируют изменение температуры на плоскостях их .контакта, отношение амплитуд и фазовый сдвиг температурных колебаний в местах контактов исследуемых тел и эталонов, а теплофизические свойства определяют из соотношений

7 2. Д-ъ * + )(э arc tg (— — =--tg Z) -arc tg (- — — — "

7+@A 7 в - 7-ц отношение амплитуд температурных колебаний в плоскостях контактов исследуемых и эталонных тел; сдвиг фаз температурных колебаний в плоскостях. контак тов исследуемых и эталонных теле частота синусоидальных ко- . лебаний теплового потока; коэффициенты температуропроводности исследуемого и эталонного тел соответственно;

7, 7 - толщины исследуемого и эталонного тел в виде пластины соответственно;

, — тепловая активность исследуемого и эталонного тел соответственно.

1267242

Составитель В.Вертоградский

Техред N.Õîäàíè÷ . Корректор М. Самборская

Редактор Т.Митейко

Заказ 5764/39 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подпис но е

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4