RU2149388C1 - Method testing thermophysical characteristics of materials - Google Patents
Method testing thermophysical characteristics of materials Download PDFInfo
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009658 destructive testing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
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 от второго, а вторую термопару, регистрирующую температуру T2, - на одинаковом расстоянии 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 from the second, and the second thermocouple, recording the temperature T 2 , at the same distance 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.
коэффициент теплопроводности, (1)
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 от второго точечного источника тепла, выделяющего энергию 2Q, а термопару регистрирующую температуру T2, - на одинаковом расстоянии 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. thermal conductivity coefficient, (1)
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 from the second point source of heat, emitting 2Q energy, and the thermocouple registering temperature T 2 , at the same distance 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)
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 from the second point source of heat emitting 2Q energy, and the second at the same distance 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
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 .
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)
| 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)
| 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)
| 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 |
-
1996
- 1996-10-08 RU RU96120523A patent/RU2149388C1/en active
Patent Citations (5)
| 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)
| 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 |