[go: up one dir, main page]

RU2149388C1 - Method testing thermophysical characteristics of materials - Google Patents

Method testing thermophysical characteristics of materials Download PDF

Info

Publication number
RU2149388C1
RU2149388C1 RU96120523A RU96120523A RU2149388C1 RU 2149388 C1 RU2149388 C1 RU 2149388C1 RU 96120523 A RU96120523 A RU 96120523A RU 96120523 A RU96120523 A RU 96120523A RU 2149388 C1 RU2149388 C1 RU 2149388C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
thermal
point
distance
temperature
Prior art date
Application number
RU96120523A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96120523A (en
Inventor
М.Г. Клебанов
А.И. Фесенко
Original Assignee
Клебанов Михаил Геннадиевич
Фесенко Александр Иванович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Клебанов Михаил Геннадиевич, Фесенко Александр Иванович filed Critical Клебанов Михаил Геннадиевич
Priority to RU96120523A priority Critical patent/RU2149388C1/en
Publication of RU96120523A publication Critical patent/RU96120523A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2149388C1 publication Critical patent/RU2149388C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: experimental physics. SUBSTANCE: two point electric heaters releasing certain quantity of heat at moment of start of measurement and working ends of two heat converters ( thermocouples ) registering temperature in specified points are positioned on heat-insulated surface of tested material. Thermophysical characteristics ( thermal conductivity and thermal diffusivity ) of material are computed on basis of obtained data by formulas given in description of invention. EFFECT: reduced energy consumption by heat source. 2 dwg

Description

Изобретение относится к теоретической физике, в частности к теплофизическим измерениям. The invention relates to theoretical physics, in particular to thermophysical measurements.

Известен способ определения теплофизических характеристик, состоящий в подводе теплового импульса от источника тепла, предварительно помещенного в эталонное тело, к исследуемому материалу и регистрации значений избыточных температур в одном из сечений эталонного и исследуемого тел в два, заранее заданных момента времени (Авторское свидетельство N 1117512 СССР, МКИ G 01 N 25/18, 1984). There is a method of determining thermophysical characteristics, which consists in supplying a heat pulse from a heat source previously placed in a reference body to the test material and recording the values of excess temperatures in one of the sections of the reference and test bodies at two predetermined times (Copyright Certificate N 1117512 of the USSR MKI G 01 N 25/18, 1984).

Недостатком данного способа является необходимость внедрения в исследуемый образец термопреобразователя (термопары), то есть проведение разрушающего контроля. The disadvantage of this method is the need for introducing into the sample thermocouple (thermocouple), that is, conducting destructive testing.

Известен также способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик, заключающийся в импульсном тепловом воздействии по прямой линии на теплоизолированную поверхность исследуемого материала с последующей регистрацией момента времени равенства избыточной температуры на заданном расстоянии от линии действия источника, и разницы между избыточной температурой на линии действия источника и на заданном расстоянии от нее, на поверхности исследуемого материала (Авторское свидетельство N 1728755 СССР, МКИ G 01 N 25/18, 1992). There is also a method of non-destructive testing of thermophysical characteristics, which consists in a pulsed thermal effect in a straight line on the thermally insulated surface of the studied material with subsequent registration of the time of equality of the excess temperature at a given distance from the source line of action, and the difference between the excess temperature on the source line of action and at a given distance from it, on the surface of the studied material (Copyright certificate N 1728755 of the USSR, MKI G 01 N 25/18, 1992).

Недостатком данного способа является высокое энергопотребление источником тепла. The disadvantage of this method is the high energy consumption of the heat source.

В известном техническом решении, наиболее близком к предлагаемому (Авторское свидетельство N 834480 СССР, МКИ G 01 N 25/18, 1979), осуществляют импульсное тепловое воздействие по прямой линии на теплоизолированную поверхность исследуемого материала (изделия) и фиксируют момент времени, когда отношение между избыточными температурами в двух разноотстоящих точках поверхности исследуемого материала достигнет определенного наперед заданного отношения. In the well-known technical solution closest to the proposed one (Copyright certificate N 834480 of the USSR, MKI G 01 N 25/18, 1979), they perform a pulsed thermal effect in a straight line on the heat-insulated surface of the investigated material (product) and fix the time when the ratio between excess temperatures in two differently spaced points on the surface of the investigated material will reach a predetermined predetermined ratio.

Однако при этом способе также велико энергопотребление источником тепла. However, with this method, the energy consumption of the heat source is also large.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение энергопотребления источником тепла. The technical result of the invention is to reduce energy consumption by a heat source.

Сущность изобретения заключается в следующем: на теплоизолированную поверхность исследуемого материала помещают два точечных источника тепла и рабочие концы двух термопреобразователей (термопар), причем одну термопару, регистрирующую температуру T1, располагают на расстоянии R от первого точечного источника и на расстоянии

Figure 00000002
от второго, а вторую термопару, регистрирующую температуру T2, - на одинаковом расстоянии
Figure 00000003
от обоих источников.The essence of the invention is as follows: two point heat sources and the working ends of two thermocouples (thermocouples) are placed on the heat-insulated surface of the test material, and one thermocouple that records the temperature T 1 is placed at a distance R from the first point source and at a distance
Figure 00000002
from the second, and the second thermocouple, recording the temperature T 2 , at the same distance
Figure 00000003
from both sources.

В момент начала измерения ( τ = 0) первый и второй точечные источники одновременно импульсно выделяют количества тепла Q и 2Q соответственно. После подачи тепловых импульсов фиксируют момент времени τ0 равенства температур T1 и T2 на поверхности исследуемого материала и регистрируют температуру T(τ0) в одной из точек расположения термопар.At the moment the measurement starts (τ = 0), the first and second point sources simultaneously emit heat quantities Q and 2Q, respectively. After the supply of thermal pulses, the instant of time τ 0 is fixed for the temperature T 1 and T 2 to be equal on the surface of the test material and the temperature T (τ 0 ) is recorded at one of the locations of the thermocouples.

По измеренным значениям времени τ0 и температуры T(τ0) коэффициенты тепло- и температуропроводности определяют по нижеприведенным формулам.According to the measured values of time τ 0 and temperature T (τ 0 ), the coefficients of heat and thermal diffusivity are determined by the formulas below.

Figure 00000004
коэффициент теплопроводности, (1)
Figure 00000005
коэффициент температуропроводности. (2)
На фиг. 1 показана схема реализации предлагаемого способа. На теплоизолированную поверхность исследуемого материала 1 помещают точечные источники тепла 2 и 3, выделяющие энергии Q и 2Q соответственно и рабочие концы 4 двух термопар, регистрирующих соответственно температуры T1 и T2. Причем термопару, регистрирующую температуру T1, располагают на расстоянии R от первого точечного источника тепла, выделяющего энергию Q и на расстоянии
Figure 00000006
от второго точечного источника тепла, выделяющего энергию 2Q, а термопару регистрирующую температуру T2, - на одинаковом расстоянии
Figure 00000007
от обоих точечных источников, после чего определяют коэффициенты тепло- и температуропроводности исследуемого материала согласно приведенному выше описанию. На фиг. 2 приведены графики изменения температур T1 и T2 во времени.
Figure 00000004
thermal conductivity coefficient, (1)
Figure 00000005
thermal diffusivity coefficient. (2)
In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of the proposed method. Point heat sources 2 and 3 are placed on the heat-insulated surface of the test material 1, emitting energies Q and 2Q, respectively, and the working ends 4 of two thermocouples, recording temperatures T 1 and T 2 , respectively. Moreover, the thermocouple that records the temperature T 1 is placed at a distance R from the first point heat source that generates energy Q and at a distance
Figure 00000006
from the second point source of heat, emitting 2Q energy, and the thermocouple registering temperature T 2 , at the same distance
Figure 00000007
from both point sources, after which the coefficients of thermal and thermal diffusivity of the test material are determined according to the above description. In FIG. 2 shows graphs of the temperature changes T 1 and T 2 over time.

На персональной ЭВМ IBM 486/DX-4 было проведено машинное моделирование процесса измерения теплофизических характеристик предлагаемым способом при R = 0.001 м и Q = 0.1 Дж. В качестве исследуемого был взят материал с коэффициентом теплопроводности λ = 0.9 Вт/м•K и коэффициентом температуропроводности a = 2.8•10-6 м2/с. В процессе моделирования были получены величины времени τ0 = 0.129 с и температуры T(τ0) = 48.364oC и по формулам (1) и (2) рассчитаны соответствующие коэффициенты:
- коэффициент теплопроводности λ = 0.898 Вт/м•K,
- коэффициент температуропроводности a = 2.796•10-6 м2/с.
An IBM 486 / DX-4 personal computer was used to simulate the process of measuring the thermophysical characteristics by the proposed method at R = 0.001 m and Q = 0.1 J. The material with the thermal conductivity λ = 0.9 W / m • K and thermal diffusivity was taken as the test one a = 2.8 • 10 -6 m 2 / s. During the simulation, the values of time τ 0 = 0.129 s and temperatures T (τ 0 ) = 48.364 o C were obtained and the corresponding coefficients were calculated by formulas (1) and (2):
- thermal conductivity coefficient λ = 0.898 W / m • K,
- thermal diffusivity a = 2.796 • 10 -6 m 2 / s.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить оперативность измерений и значительно снизить энергопотребление источником тепла. The use of the invention allows to increase the efficiency of measurements and significantly reduce the energy consumption of a heat source.

Claims (1)

Способ определения теплофизических характеристик материалов, включающий импульсное тепловое воздействие на теплоизолированную поверхность исследуемого материала, измерение температуры поверхности в двух заданных точках, отличающийся тем, что на поверхности исследуемого материала располагают два точечных источника тепла, выделяющих энергию Q и 2Q соответственно, и два термопреобразователя, соответственно первый на расстоянии R от первого точечного источника тепла, выделяющего энергию Q, и на расстоянии
Figure 00000008
от второго точечного источника тепла, выделяющего энергию 2Q, а второй на одинаковом расстоянии
Figure 00000009
от обоих источников, воздействуют на теплоизолированную поверхность исследуемого материала точечными источниками тепла, после чего регистрируют время достижения равенства температур в точках расположения термопреобразователей, а коэффициенты тепло- и температуропроводности рассчитывают по формулам
Figure 00000010

где λ - коэффициент теплопроводности;
а - коэффициент температуропроводности;
Q - количество тепла, выделяемое точечным источником тепла;
R - расстояние между первым термопреобразователем и источником тепла энергии Q;
τ0 - время достижения равенства температур в двух заданных точках на поверхности исследуемого материала;
T(τ0) - избыточная температура в заданных точках контроля поверхности исследуемого материала в момент времени τ0.
A method for determining the thermophysical characteristics of materials, including a pulsed thermal effect on a thermally insulated surface of a test material, measuring a surface temperature at two predetermined points, characterized in that there are two point heat sources emitting energy Q and 2Q on the surface of the test material, respectively, and two thermal converters, respectively the first at a distance R from the first point source of heat emitting energy Q, and at a distance
Figure 00000008
from the second point source of heat emitting 2Q energy, and the second at the same distance
Figure 00000009
from both sources, they act on the heat-insulated surface of the material under study by point sources of heat, after which the time for reaching the temperature equality at the points of location of the thermal converters is recorded, and the coefficients of heat and thermal diffusivity are calculated by the formulas
Figure 00000010

where λ is the coefficient of thermal conductivity;
a is the coefficient of thermal diffusivity;
Q is the amount of heat generated by a point heat source;
R is the distance between the first thermal converter and the heat source of energy Q;
τ 0 - the time to achieve equal temperatures at two given points on the surface of the investigated material;
T (τ 0 ) is the excess temperature at the given control points of the surface of the investigated material at time τ 0 .
RU96120523A 1996-10-08 1996-10-08 Method testing thermophysical characteristics of materials RU2149388C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96120523A RU2149388C1 (en) 1996-10-08 1996-10-08 Method testing thermophysical characteristics of materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96120523A RU2149388C1 (en) 1996-10-08 1996-10-08 Method testing thermophysical characteristics of materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96120523A RU96120523A (en) 1998-12-20
RU2149388C1 true RU2149388C1 (en) 2000-05-20

Family

ID=20186541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96120523A RU2149388C1 (en) 1996-10-08 1996-10-08 Method testing thermophysical characteristics of materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2149388C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2319950C1 (en) * 2006-09-25 2008-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Mode of definition of thermal physic characteristics of material and an arrangement for is execution

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478939C1 (en) * 2011-10-10 2013-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО ТГТУ) Method of measuring thermal diffusivity of heat-insulating materials by regular third kind mode technique

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1080435A (en) * 1965-05-11 1967-08-23 Siemen Planiawerke Ag Fuer Koh Improvements in or relating to apparatus for measuring thermal conductivity
SU834480A1 (en) * 1979-04-24 1981-05-30 Тамбовский Институт Химическогомашиностроения Method of material thermal physical characteristic determination
US5005985A (en) * 1988-05-20 1991-04-09 Polska Akademia Nauk Centrum Badan Molekularnych I Makromolekularnych Method of determining thermal coefficient of materials
SU1728755A1 (en) * 1990-03-19 1992-04-23 Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище им.Ф.Э.Дзержинского Method for determination of thermal physics characteristics of materials
RU2084879C1 (en) * 1993-04-12 1997-07-20 Тамбовский государственный технический университет Nondestructive test of thermophysical characteristics of materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1080435A (en) * 1965-05-11 1967-08-23 Siemen Planiawerke Ag Fuer Koh Improvements in or relating to apparatus for measuring thermal conductivity
SU834480A1 (en) * 1979-04-24 1981-05-30 Тамбовский Институт Химическогомашиностроения Method of material thermal physical characteristic determination
US5005985A (en) * 1988-05-20 1991-04-09 Polska Akademia Nauk Centrum Badan Molekularnych I Makromolekularnych Method of determining thermal coefficient of materials
SU1728755A1 (en) * 1990-03-19 1992-04-23 Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище им.Ф.Э.Дзержинского Method for determination of thermal physics characteristics of materials
RU2084879C1 (en) * 1993-04-12 1997-07-20 Тамбовский государственный технический университет Nondestructive test of thermophysical characteristics of materials

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2319950C1 (en) * 2006-09-25 2008-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Mode of definition of thermal physic characteristics of material and an arrangement for is execution

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nusier et al. Laboratory techniques to evaluate thermal conductivity for some soils
CN101320007A (en) Measuring device for thermal conductivity of materials by probe method
Vendrik et al. A method for the measurement of the thermal conductivity of human skin
Panas et al. Investigation of the thermal diffusivity of human tooth hard tissue
RU2149387C1 (en) Method of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2149388C1 (en) Method testing thermophysical characteristics of materials
RU2018117C1 (en) Method of complex determining of thermophysical properties of materials
RU2149389C1 (en) Method of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2149386C1 (en) Method determining thermophysical characteristics of materials
SU1728755A1 (en) Method for determination of thermal physics characteristics of materials
RU2150694C1 (en) Method of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2150695C1 (en) Process of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2303777C2 (en) Method of determining thermophysical properties of solids
RU2179717C2 (en) Process of non-destructive test of thermal-physical characteristics of materials
RU2184952C2 (en) Process of non-destructive inspection of thermophysical characteristics of materials
RU2184953C2 (en) Process of non-destructive test of thermophysical characteristics of materials
RU96120497A (en) METHOD FOR DETERMINING THERMOPHYSICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS
RU2161301C2 (en) Method of non-destructive determination of thermal physical properties of materials
RU96120522A (en) METHOD FOR NON-DESTRUCTIVE CONTROL OF THERMOPHYSICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS
RU2181199C2 (en) Method for non-destruction testing of thermal properties of materials
RU96120618A (en) METHOD FOR NON-DESTRUCTIVE CONTROL OF THERMOPHYSICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS
RU2192000C2 (en) Procedure of nondestructive test of thermal-physical characteristics of materials
SU1711052A1 (en) Method of testing heat-insulating material thermophysical characteristics
RU2184954C2 (en) Method of non-destructive test of thermophysical characteristics of solid materials
RU2179719C2 (en) Process of non-destructive inspection of thermal-physical characteristics of materials