Способ определения контактного термического сопротивления

 

. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении теплового сопротивления в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений . Цель изобретения - повышение точности при одновременном сокращении времени испытаний. Через исследуемую контактную пару образцов, размещенную между нагревателем и холодильником, пропускают тепловой поток, измеряют температуру на поверхности образца, прилегающего к холодильнику и при ее изменении регистрируют перепад температуры по толщине образца, прилегающего к нагревателю: в два момента времени и по их величине е удят об искомой характеристике . 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 25/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4889717/25

P2) 10.12.90 (46) 07.03,93. Бюл. ¹ 9 (71) Воронежский лесотехнический институт (72) В.П.Белокуров, В,М,Попов, В.И,Ключников и С.В.Белокуров (56) Шлыков 1О.П, Контактный теплообмен. — М.: Энергия, 1963. С. 34 — 36.

Попов В.М.Теплообмен в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений.—

M. Энергия, 1971. С. 98 — 114, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНТАКТНО. ГО ТЕРМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при

Изобретение относится к измерительНОй технике, приборостроению и может быть использовано в теплометрии.

Цель изобретения — повышение точности при одновременном сокращении времени проведения измерений контактных термических сопротивлений, Поставленная цель достигается тем, что по способу определения контактного термического сопротивления, заключающемуся в том, что через исследуемую контактную пару, размещенную между нагревателем и хо1 где Q — коэффициент температуропооводи- мости образцов контактной пары, м /c;

„„5U 1800344 А1 определении теплового сопротивления в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений, Цель изобретения — повышение точности при одновременном сокращении времени испытаний. Через исследуемую контактную пару образцов, размещенную между нагревателем и холодильником, пропускают тепловой поток, измеряют температуру на поверхности образца, прилегающего к холодильнику и при ее изменении регистрируют перепад температуры по толщине образца,- прилегающего к нагревателю: в два момента времени и по их величине судят об искомой характеристике. 1 ил„1 табл. лодильником, пропускают тепловой поток, регистрируют тепловое состояние образцов и по распределению температур в образцах рассчитывают искомую характеристику, производят измерение температуры.на поверхности образца, прилегающего к холодильнику, и при ее изменении в нестационарном тепловом режиме в два момента времени регистрируют перепадтемператур по толщине образца, прилегающего к нагревателю, а искомую характеристику рассчитывают по формуле

А — коэффициент теплопроводности об,разцов контактной пары, Вт/м К; i800344

R»â€”

2 Лт« Лтг

«,«,т — моменты времени, в которые происходит замер температур Л t> и Л tz.

На чертеже показано устройство для осуществления предложенного способа.

Устройство содержит теплоизоляционный корпус 1, в котором между нагревателем 2 и холодильником 3 находится контактная пара образцов 4. Кроме того, измерительная и регулировочные системы имеют дифференциальную термопару 5, электронные потенциометры 6 и 7, задатчик

8 теплового режима, механизмы 9 дозированной нагрузки и термопару 10.

Способ осуществляется следующим образом, При включении измерительного устройства от нагревателя 2 к холодильнику 3 через исследуемую контактную пару образцов 4 проходит заданный регулятором 8 тепловой поток. Измерения осуществляются при регистрации термопарой 10 и электрон- 20 ным потенциометром 7 изменения температуры на поверхности образца 4, прилегающего к холодильнику 3, Так, в момент времени т1 дифференциальной термопарой 5 производят замер разности 25 . температур между поверхностью образца, прилегающего к нагревателю, и в зоне контакта образцов Лt>. Аналогичный замер разницы температур Atz производят в момент времени т2 . Замеры производятся в 30 нестационарном тепловом режиме At = 1(т«, что сокращает длительность эксперимента.

Осевое сжатие контактной пары осуществляется механизмами 9 дозированной нагрузки.

Пример. Эксперименты по использованию предлагаемого способа при определении контактного термического сопротивления в нестационарном тепловом режиме проводились на образцах, изготовленных из материала сталь-45 — сталь-45 диаметром 30 мм и высотой 10 мм, Коэффициент теплопроводности материала контак, тной пары Л = 49,8 Вт/м К, а температуропроводность Q = 0,21 10 м /с. Исследуемую контактную пару размещали между нагревателем и холодильником и подвергали механической нагрузке P =

= 10,4 . 10 Н/м, Тепловой поток, который пропускался через контактную пару, состав50 лял q = 38,8 10 Вт/м, Средний температурный перепад, определенный по результатам пяти измерений, для т« = 12 с составил At«=112 С, а для т2= 20с — At2=

= 76 С, Контактное термическое сопротивление в контактной паре, рассчитанное по предложенной формуле, составило R, =

= 9,91 10 м К/Вт.

Для сравнения были проведены также эксперименты по определению контактных термических сопротивлений известным способом (2) с образцами в виде стержней диаметром 30 мм и высотой 30 мм из материала сталь-45 — сталь-45, Исследуемую контактную пару стержней высотою 60 мм подвергали механической нагрузке Р =

= 9,8 10 Н/м . Тепловой поток, который пропускался через контактную пару, составлял q = 34,9 10 Вт/м, Температурный перепад ЛТ,« = 21,6 С в плоскости контакта стержней определяли методом .графической линейной экстраполяции по значениям температур,, регистрируемых термопарами по высоте контактной пары. Рассчитанное при этом значение контактноготермического сопротивления составляло R» = 6,2 10 м К/Вт, Результаты экспериментов представлены в таблице, Использование предлагаемого способа измерения контактного термического сопротивления в нестационарном тепловом режиме обеспечивает уменьшение относи- тельной погрешности с 13 — 14 до 8-9 и примерно в 4-5 раз сокращение времени определения В».

Формула изобретения

Способ определения контактного термического сопротивления, заключающийся в том, что через исследуемую контактную пару образцов, размещенную между нагревателем и холодильником, пропускают тепловой поток, регистрируют тепловое состояние образцов и по распределению температур в образцах рассчитывают искомую характеристику, о т л и ч а «о шийся тем, что, с целью повышения точности при одновременном сокращении времени проведения испытаний, измеряют температуру на поверхности образца, прилегающего к холодильнику, и при ее изменении в нестационарном тепловом режиме в два момента времени регистрируют перепад температуры по толщине образца, прилегающего к нагревателю, а искомую характеристику R» рассчитывают по формуле

1800344

Л t>, Ьт2 — перепад температуры по толщине образца, прилегающего к нагревателю в моменты времени т1 и т2 соответственно., где Q, Л вЂ” соответственно коэффициенты температуропроводности и теплопроводности исследуемых образцов;

Способ

Показатель

Предлагаемый

Известный

Р 10 — нагрузка, создаваемая в контактной паре, Н/м

q 10 — уд. тепловой поток, пропускаемый через контактную пару, Вт/м

А0 ср, A tzcp — среднее значение температурного перепада из пяти измерений, С

Л 11ср

Л т2ср е — относительная погрешность в npu определении ЛТср

Л тср

R 10 — контактное термическое сопротив4 ление в исследуемых образцах, м К/Вт т — затраты времени на проведение экспериментов, включая подготовительные операии,ч

9.8

10,4

34,9

38,8

21,6

112

13,22

9,31

8,42

6,2

9,91

0,25

Составитель В,Белокуров

Техред M.Ìoðãåíòàë Коррекгор C,щекмар

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1160 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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