Способ определения теплофизических

 

Ф во со?огней

СПИ» СЖЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советски»

Социалистически»

Республи»

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 25.Х.1967 (№ 1194298 18-10) Кл. 421) 12,/02 с присоединением заявки ¹

Приоритет

МПК G 01п 25, 20

Еовтитет ио аелав изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

;г ДК 536.212(088.8) Опубликовано 03.VII.!970. Бюллетень " 22

Дата опубликования описания 27.Х1.1970

Авторы изобретения

В. А. Вертоградский, В. H. Кириллов и В, А. Ефимов

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИт1ЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЛИСТОВЫХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области определения теплофизических характеристик твердых тел.

Известен способ одновременного определения коэффициента теплопрозодности и удельной теплоемкости в ре киме непрерывного нагрева с измерением теплового потока при помощи диатермической оболочки, окружа?ощей образец, и температур в двух точках оор азца.

Однако диатермпческая оболочка ело?«1!я в изготовлении и требует !paly»poI:i(II с последующими периодическими проверками.

Определяемые теплофизпческпе характеристики при измерении температуры в двух точках образца относятся к средней температуре.

Способ определения теплофпз I Iec«i!x характеристик листовых пеметаллпческих материалов отличается тем, что между образцами помещают металлический ка".орпметр с известной теплоемкостью С» и измеряют времена Атд и Лт запаздывягп!я тсмперат) ры калориметра по отношению к двум точ«ям образцов, разноудаленным от калориметра, а искомые величины вычисляют по формулам

C„„,. «ои, и 2С,,;» й» (Л-., — 2Л-..)

2 (4Л „— Л-«д) !й (4Л-, — Л-.,) где "f, H G», у и с — соответственно плотность и толщина калориметра и образца. 30

Изз!ерсппя проводятсл прп нагреве образцов с постоянной скоростью.

Способ состоит в сле;!.:n!?.:см.

Ccбпра?от пакет, ссстс ?!!1;.!й! нз двух и ioc«!rx образцов и «ялор !метра, размещенногс мел(ду Н!1.,111. Пакет помещают между двммя плоскими нягревятслямн. Кялорнметр и зсдставляет собой пластину пз металла с известной теплосмкость!о. В целлх повышения точi?ocTII калорпмстр может быть выпо":I!c!I в виде диска; окру. (еьнюго двумя концентричсСКПМП КО Ibi?ßÌEI ГЯЗД ".Е!1НЪ?Мтд ТОПКИМИ ТСП.-О?I ОЛЯЦIIOII!II«I%I!! EIPOCЛСй!«Я !и, Измеряют гремена запяздьп,я! I!I трс 11 термопярами, рясположенн»»! в слс iy!o!!via точках: па поверхпост?1 образца, обращенной к на"IpennTC;I о, внутри образца п па кялорпметре. Для кoIITpOë,i и дублирования тсрмспары могут быть расположень! ня двух образцах. В процессе эксг ерп..!ентя нагревают па«ет с постс HIIQII скоростью. С помо?цью указанных термопар измеряются времена iipoХОЖДЕНИЯ фРОПта ГОСтОЯННОй тСМПЕпатУР1-.! OT говерхностп образца, обращенной « нагревят(л10, 11 от «н;«! pci!! Ic 1 T01(1;.и образца к Iсяло; метру.

Расчетныс формулы для определения «оэффнцнента теплопроводности 3, и удельной теп275468 лоемкостп С материала имеют впд с,. - „-«„. -. гс„;„а,. (л-., — гл-.>)

> >

2 (4Ь- — Л-.,) -; ° (41 —.„— Ь-.,) где С>< > -(,, )„— тсплосм«ость, плотность, толщина калориметра;

С, у, б — то же, для образца;

Лт, Лт — время запазд>ывания температуры калориметра по отношешпо к температуре в 10 центре образца и к T0:шературе па стыке с нагревателямп.

Повышение точности достигается за счет следующих факторов: теплоемкость калорп- 15 метра пз чистого металла (серебро, электролитпческая медь) измеряется с высокой точностью и не изменяется во времени; поскольку в предлагаемом способе регистрируется время распространения фронта определенпой 20 температуры, коэффициент теплопроводности и теплоемкость относятся к истинной температуре (температуре фронта) (в известных способах коэффициент теплопроводности относится к средней температуре); дополнптель- 25 ное повышение точности определения теплоемкости достигается за счет исключения определения величины производной температуры по времени.

1-1а черте ке представлена принципиальная 30 схема устройства (один из экспериментов на эталонном материале), с помощгяо которого осуществляется данный способ.

Калориметр 1 изготовлен из электролитической меди толщиной 6 лл. Он состоит из цен- 35 тральной части в виде диска диаметром

50 лм и двух концентрических охранных колец с наружными диаметрами 71 лл и 90 лл и внутренними диаметрами 53 лл и 74 лл.

Калориметр помещается в центре пакета, со- 40 стоящего из исследуемых образцов 2 и плоских нагревателей 8. Метод опробовался на эталонных образцах из политетрафторэтилепа диаметром 90 лл. Для удобства размещения термопары в центре образцов использовались 45 четыре идентичных плоских образца толщиной 3 лл. Каждый нагреватель состоит из медной обоймы с вмонтированным в нее HBгревательным элементом из нихромовой фольги. Для уменьшения термического сопротпв- 50 ления контактов пакет стягивается струбцппой, и также применяется шлифовка и смазка поверхностей образцов. Линейный вход температуры нагревателя в процессе опыта обеспечивается при помощи программного устройства. Скорость нагрева пршшмастся

150 С/час. Для измерения времен запаздывания применяются хромель-алюмелевые термопары (расположение спаев термопар Hd чсрте «е отмечено крестиками). 1ермопара, расположешшя между образцами, прокатывается до толщины 0,05 лл. Измерение времен запаздывания проводится считыванием показаний с ленты самопишущего потенциометра и при помощи секундомера. В последнем случае применяется следующпй порядок пзмереппй. 1-la потенциометре МПС-40 устанавливается э.д.с., соответствующая определенной температуре опыта. К потенциометру подключается термопар а, измеряющая температуру поверхности образца, обращенной к нагревателю. В момент прохождения зайчика гальванометра через пуль включается первый секундомер. Далее ца потенцпометр через переключатель подается сигнал термопары, расположенной между образцами.

В момент прохождения зайчика через нуль включается второй секундомер. Затем подключается термопара, расположенная на калоримстре. Оба секундомера одновременно выключаются, когда температура калориметра достигает заданной, 11ервый секундомер показывает время Ать второй — Лтг.

Затем те же измерения повторяются при новой температуре. Симметрично расположенные термопары с другого образца подключаются к самопишущему потенциометру.

Измерения теплофизических коэффициентов полптетрафторэтилена проводятся в температурном диапазоне 100 †3 С.

Предмет изобретения

Способ определения теплофизических характеристик листовых неметаллических материалов путем нагрева образцов с постоянной скоростью, отлича)ощийся тем, что, с целью повышения точности и одновременного определения коэффициента теплопроводности и удельной теплоемкости, между образцами помещают металлический калориметр с известной теплоемкостью С„и измеряют время запаздывания температуры Лт и 3т> калориметра по отношению к двум точкам образцов, разноотстоящих от калориметра, прпче:I искомые величины вычисляют по формулам

С>< >< 4 г> С 2С>< - „. о„. (Л-., — 2Л-.,) г (4Л-,— Л.,) (4Д-, — Л.,) где у, и 6„, у и о — соответственно плотность и толщина калориметра и образца.

Составитель И. И. Дубсон

Редактор А, В. Корнеев Техред 3. Н. Тараненко Корректоры: Н. Л, Яронская и О. Б. Тюрина

Заказ 3359)19 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2