[go: up one dir, main page]

RU2343466C1 - Method of materials testing for thermal conduction - Google Patents

Method of materials testing for thermal conduction Download PDF

Info

Publication number
RU2343466C1
RU2343466C1 RU2007123533/28A RU2007123533A RU2343466C1 RU 2343466 C1 RU2343466 C1 RU 2343466C1 RU 2007123533/28 A RU2007123533/28 A RU 2007123533/28A RU 2007123533 A RU2007123533 A RU 2007123533A RU 2343466 C1 RU2343466 C1 RU 2343466C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
plane
reference sample
thermal
temperature
Prior art date
Application number
RU2007123533/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Александрович Соколов (RU)
Николай Александрович Соколов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева"
Priority to RU2007123533/28A priority Critical patent/RU2343466C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2343466C1 publication Critical patent/RU2343466C1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics; measurement.
SUBSTANCE: invention refers to thermal and physical measurements. Plane tested sample of certain thickness and plane reference sample of certain thermal resistance are in thermal contact. Preset temperature difference is provided between external planes of reference and tested samples to measure temperature within thermal contact plane in steady-state conditions. Heat source is preinstalled in reference sample parallel to this plane. This heat separates internal and external part of reference sample with certain thermal resistance. Then thermal flow of heat source is changed from zero to such value at which temperature drop of tested sample is equal to half of preset temperature difference. As far as steady-state conditions are provided, heat conductivity of tested sample is evaluated. Thus difference temperature is considered as positive if temperature drop of tested sample is less than that of reference sample. And it is considered to be negative if temperature drop of tested sample exceeds that of reference sample.
EFFECT: higher accuracy of heat conductivity testing within the measurement range extended both downwards and upwards relative to the standard.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано для определения теплопроводности материалов.The invention relates to the field of thermophysical measurements and can be used to determine the thermal conductivity of materials.

Известен способ комплексного определения теплофизических свойств материалов, в частности теплопроводности (SU 2018117 С1, кл. G01N 25/18, 1994.08.15), заключающийся в том, что исследуемый плоский образец известной толщины приводят в тепловой контакт по плоскости с плоским эталонным образцом, предварительно снабженным внутренним источником теплоты, расположенным на известном расстоянии параллельно плоскости контакта. Затем термостатируют при заданной температуре наружные плоскости исследуемого и эталонного образцов с адиабатизированными боковыми поверхностями и измеряют поверхностную плотность теплового потока источника теплоты и температуру эталонного образца в заданном сечении. Измеряют температуру эталонного образца в плоскости подвода теплоты с переменным шагом во времени так, что значение момента времени измерения температуры на новом шаге определяют как произведение положительного постоянного коэффициента строго больше единицы на значение момента времени измерения температуры на предыдущем шаге. На каждом шаге контролируют величину динамического параметра, представляющего собой отношение температуры эталонного образца на шаге измерения, номер которого на постоянное целое число меньше номера последнего шага измерения, к температуре эталонного образца на последнем шаге измерения. Сравнивают величину динамического параметра с заданным максимальным значением из диапазона 0,55-0,84, заканчивают испытания при превышении заданным максимальным значением динамического параметра и определяют теплофизические свойства.A known method for the complex determination of the thermophysical properties of materials, in particular thermal conductivity (SU 2018 117 C1, class G01N 25/18, 1994.08.15), which consists in the fact that the investigated flat sample of known thickness is brought into thermal contact along the plane with a flat reference sample, previously equipped with an internal heat source located at a known distance parallel to the contact plane. Then, the outer planes of the test and reference samples with adiabatic side surfaces are thermostated at a given temperature and the surface density of the heat flux of the heat source and the temperature of the reference sample in a given section are measured. The temperature of the reference sample is measured in the plane of heat supply with a variable step in time so that the value of the time moment of temperature measurement in a new step is determined as the product of a positive constant coefficient strictly greater than unity and the value of the time moment of temperature measurement in the previous step. At each step, the value of the dynamic parameter is monitored, which is the ratio of the temperature of the reference sample at the measurement step, whose number is a constant integer less than the number of the last measurement step, to the temperature of the reference sample at the last measurement step. The value of the dynamic parameter is compared with a given maximum value from the range of 0.55-0.84, the tests are completed when the specified maximum value of the dynamic parameter is exceeded and the thermophysical properties are determined.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного решения, относится необходимость измерения изменяющейся температуры в заданные моменты времени и определения отношения измерений, полученных в различные моменты времени. Определение теплопроводности с использованием измерений температуры в динамическом режиме характеризуется существенно большей погрешностью, чем при проведении измерений в стационарных условиях.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known solution include the need to measure a changing temperature at given times and determine the ratio of measurements obtained at different times. Determination of thermal conductivity using temperature measurements in the dynamic mode is characterized by a significantly larger error than during measurements in stationary conditions.

Известен способ определения теплопроводности материалов (RU 2276781 C1, Кл. G01N 25/00, 2006.05.20), заключающийся в том, что исследуемый плоский образец известной толщины через источник теплоты, генерирующий тепловой поток с заданной поверхностной плотностью, приводят в тепловой контакт по плоскости с плоским эталонным образцом, который имеет меньшее тепловое сопротивление, чем исследуемый. При заданной температуре термостатируют наружные плоскости исследуемого и эталонного образцов с адиабатизированными боковыми поверхностями и измеряют температуру в плоскости контакта. Причем в эталонный образец параллельно плоскости теплового контакта с основным источником теплоты предварительно устанавливают дополнительный источник теплоты, а вместо исследуемого образца устанавливают дополнительный эталонный образец, идентичный основному. В тех же температурных условиях, при которых требуется определить теплопроводность исследуемого образца, определяют эффективное тепловое сопротивление эталонных образцов в зависимости от поверхностной плотности тепловых потоков дополнительных источников теплоты. Затем устанавливают исследуемый образец, подбирают такую поверхностную плотность теплового потока дополнительного источника теплоты, при которой эффективное тепловое сопротивление эталонного образца в пределах погрешности совпадает с тепловым сопротивлением исследуемого образца, и определяют его теплопроводность.A known method for determining the thermal conductivity of materials (RU 2276781 C1, CL G01N 25/00, 2006.05.20), which consists in the fact that the investigated flat sample of known thickness through a heat source, generating a heat flux with a given surface density, is brought into thermal contact along the plane with a flat reference sample that has lower thermal resistance than the test one. At a given temperature, the outer planes of the test and reference samples with adiabatic side surfaces are thermostated and the temperature in the contact plane is measured. Moreover, in the reference sample parallel to the plane of thermal contact with the main heat source, an additional heat source is pre-installed, and instead of the test sample, an additional reference sample is installed that is identical to the main one. Under the same temperature conditions under which it is required to determine the thermal conductivity of the test sample, the effective thermal resistance of the reference samples is determined depending on the surface density of heat fluxes of additional heat sources. Then, the test sample is set, the surface heat flux density of the additional heat source is selected at which the effective thermal resistance of the reference sample, within the error, coincides with the thermal resistance of the test sample, and its thermal conductivity is determined.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного решения, относится то, что диапазон измерения ограничен тепловым сопротивлением эталонного образца, который должен иметь меньшее тепловое сопротивление, чем исследуемый.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known solution include the fact that the measurement range is limited by the thermal resistance of the reference sample, which should have lower thermal resistance than the studied one.

Известен также способ определения теплопроводности материалов (Кондратьев Г.М. Тепловые измерения // М. - Л.: МАШГИЗ, 1957. - 244 с.), который по совокупности существенных признаков (см. с.130) является наиболее близким аналогом заявляемого изобретения.There is also a method of determining the thermal conductivity of materials (Kondratiev G.M. Thermal measurements // M. - L .: MASHGIZ, 1957. - 244 p.), Which, in terms of the set of essential features (see p. 130), is the closest analogue of the claimed invention .

Согласно этому способу плоские исследуемый образец известной толщины и эталонный образец с известным тепловым сопротивлением, имеющие одинаковые основания и адиабатизированные боковые поверхности, приводят в тепловой контакт по плоскости. Между наружной плоскостью исследуемого образца, термостатированной при температуре Т1, и наружной плоскостью эталонного образца, термостатированной при температуре Т2, создают заданную разность температуры Т21. Измеряют температуру в плоскости теплового контакта. По достижении стационарного режима определяют теплопроводность λ по формуле:According to this method, a flat test sample of known thickness and a reference sample with known thermal resistance, having the same base and adiabatic side surfaces, are brought into thermal contact in a plane. Between the outer plane of the test sample, thermostated at a temperature of T 1 , and the outer plane of the reference sample, thermostated at a temperature of T 2 , create a given temperature difference T 2 -T 1 . Measure the temperature in the plane of thermal contact. Upon reaching the stationary mode, the thermal conductivity λ is determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где ΔТэ - перепад температуры на эталонном образце;where ΔT e is the temperature difference on the reference sample;

ΔТи - перепад температуры на исследуемом образце;ΔТ and - temperature difference on the test sample;

h - толщина исследуемого образца;h is the thickness of the test sample;

Rэ - тепловое сопротивление эталонного образца.R e - thermal resistance of the reference sample.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного решения, относится существенно ограничивающее диапазон измерения недопустимо большое увеличение погрешности, которое возникает при неравенстве тепловых сопротивлений эталонного и исследуемого образцов. Тепловое сопротивление исследуемого образца R определяется по формуле:The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known solution include a significantly limiting measurement range, an unacceptably large increase in the error that occurs when the thermal resistance of the reference and test samples is not equal. The thermal resistance of the test sample R is determined by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

Действительно, уравнение погрешности, выведенное на основе уравнения измерения (1), с учетом того, что знаки составляющих погрешности не известны, имеет вид:Indeed, the error equation derived on the basis of the measurement equation (1), taking into account the fact that the signs of the error components are not known, has the form:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Δλ/λ - относительная погрешность измерения теплопроводности;where Δλ / λ is the relative error of the measurement of thermal conductivity;

Δ(ΔТи)/ΔТи - относительная погрешность измерения перепада температуры на исследуемом образце;Δ (ΔТ и ) / ΔТ и is the relative error of measuring the temperature difference on the sample under study;

Δ(ΔТэ)/ΔТэ - относительная погрешность измерения перепада температуры на эталонном образце;Δ (ΔT e ) / ΔT e - the relative error of measuring the temperature difference on the reference sample;

Δh/h - относительная погрешность измерения толщины исследуемого образца;Δh / h is the relative error in measuring the thickness of the test sample;

ΔRэ/Rэ - относительная погрешность, с которой известно тепловое сопротивление эталонного образца.ΔR e / R e is the relative error with which the thermal resistance of the reference sample is known.

Абсолютное значение погрешности измерения перепада температуры определяется только предельными метрологическими характеристиками используемой аппаратуры, поэтому следует считать, что Δ(ΔТи)=Δ(ΔТэ)=δ. Имея в виду, что ΔТэ=(Т21)-ΔТи, формулу (3) можно записать в виде:The absolute value of the error of temperature measurement is determined only by the differential limiting metrological characteristics of apparatus being used, so it must be assumed that Δ (delta T and) = Δ (delta T e) = δ. Bearing in mind that ΔT e = (T 2 -T 1 ) -ΔT and , formula (3) can be written as:

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

или после преобразования коэффициента влиянияor after conversion of the coefficient of influence

Figure 00000005
Figure 00000005

Математический анализ показывает, что коэффициент влияния в первом слагаемом формулы (4) имеет минимальное значение приMathematical analysis shows that the coefficient of influence in the first term of formula (4) has a minimum value for

Figure 00000006
Figure 00000006

То есть выполнение условия (5), при котором перепады температуры на эталонном и исследуемом образцах равны между собой, позволяет обеспечить наивысшую точность измерения теплопроводности описываемым способом.That is, the fulfillment of condition (5), under which the temperature drops on the reference and the studied samples are equal to each other, allows for the highest accuracy of measuring thermal conductivity by the described method.

Анализ формулы (1) с учетом соотношения (2) показывает, что при выполнении условия (5) тепловые сопротивления эталонного и исследуемого образцов также равны между собой.An analysis of formula (1), taking into account relation (2), shows that when condition (5) is fulfilled, the thermal resistances of the reference and studied samples are also equal to each other.

Известно, что эталонные меры воспроизводят единицу теплопроводности в восьми точках диапазона от 0,03 до 20 Вт/(м·К) и имеют тепловое сопротивление 0,002÷1,0 м2·К/Вт (ГСИ. Эталонные материалы. Каталог 2006-2007. МИ 2590-2006 // ООО «ИК «Синтез», 2006 - 92 с.). В этих восьми точках и достигается максимальная точность измерений. Столь жесткие ограничения практически не позволяют использовать этот способ для определения теплопроводности материалов за пределами указанного диапазона.It is known that reference measures reproduce a unit of thermal conductivity at eight points in the range from 0.03 to 20 W / (m · K) and have a thermal resistance of 0.002 ÷ 1.0 m 2 · K / W (GSI. Reference materials. Catalog 2006-2007 MI 2590-2006 // LLC "Synthesis", 2006 - 92 p.). At these eight points, maximum measurement accuracy is achieved. Such severe restrictions practically do not allow using this method to determine the thermal conductivity of materials outside the specified range.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение диапазона и повышение точности определения теплового сопротивления и соответствующей ему теплопроводности материалов.The task to which the invention is directed is to expand the range and increase the accuracy of determining thermal resistance and the corresponding thermal conductivity of materials.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в том, что обеспечивается возможность регулирования теплового сопротивления эталонного образца, по определению равного отношению перепада температуры на образце к поверхностной плотности протекающего по нему теплового потока, таким образом, чтобы определение теплопроводности осуществлялось при равенстве перепадов температуры на эталонном и исследуемом образцах.The technical result obtained by the implementation of the claimed invention is that it is possible to control the thermal resistance of the reference sample, by determining the equal ratio of the temperature drop on the sample to the surface density of the heat flux flowing through it, so that the thermal conductivity is determined when the temperature drops are equal on the reference and test samples.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в заявляемом способе определения теплопроводности материалов плоский исследуемый образец известной толщины и плоский эталонный образец с известным тепловым сопротивлением, которые имеют одинаковые основания и адиабатизированные боковые поверхности, приводят в тепловой контакт по плоскости, создают заданную разность температуры между наружными плоскостями эталонного и исследуемого образцов и в стационарном режиме измеряют температуру в плоскости теплового контакта, но в отличие от известного способа предварительно устанавливают в эталонный образец параллельно плоскости теплового контакта источник теплоты, разделяющий эталонный образец на внутреннюю часть, образованную плоскостью теплового контакта, плоскостью раздела эталонного образца и его боковыми поверхностями, и наружную часть с известным тепловым сопротивлением, образованную плоскостью раздела, наружной плоскостью эталонного образца и его боковыми поверхностями, регулируют поверхностную плотность теплового потока источника теплоты, изменяя ее от нуля до такого значения, при котором перепад температуры на исследуемом образце становится равным половине заданной разности температуры, и по достижении стационарного режима определяют искомую теплопроводность по произведению толщины исследуемого образца, отнесенной к тепловому сопротивлению эталонного образца, на сумму единицы и удвоенной удельной мощности теплового потока, умноженной на тепловое сопротивление наружной части эталонного образца и деленной на заданную разность температуры, которую задают положительной, если при нулевой поверхностной плотности теплового потока источника теплоты перепад температуры на исследуемом образце меньше, чем на эталонном, и отрицательной, если перепад температуры на исследуемом образце больше, чем на эталонном.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the inventive method for determining the thermal conductivity of materials a flat test sample of known thickness and a flat reference sample with known thermal resistance, which have the same base and adiabatic side surfaces, bring into thermal contact in a plane, create a given temperature difference between the outer planes of the reference and test samples and in a stationary mode measure the temperature in the plane heat contact, but in contrast to the known method, a heat source is pre-installed in the reference sample parallel to the thermal contact plane, dividing the reference sample into the inner part formed by the thermal contact plane, the interface plane of the reference sample and its side surfaces, and the outer part with known thermal resistance, formed by the interface plane, the outer plane of the reference sample and its side surfaces, regulate the surface density of the heat flux heat source, changing it from zero to a value such that the temperature drop on the test sample becomes equal to half the set temperature difference, and upon reaching the stationary mode, determine the desired thermal conductivity by the product of the thickness of the test sample, referred to the thermal resistance of the reference sample, by the sum of unity and twice the specific power of the heat flux, multiplied by the thermal resistance of the outer part of the reference sample and divided by a given temperature difference, which adayut positive, zero if the surface density of the heat source heat flow temperature drop to the test sample is less than the reference, and negative if the temperature difference across the test sample is greater than the reference.

На чертеже изображена схема реализации заявляемого способа.The drawing shows a diagram of the implementation of the proposed method.

На схеме показаны плоские исследуемый образец 1, внутренняя часть эталонного образца 2 и наружная часть эталонного образца 3, отделенные одна от другой источником теплоты 4, расположенным параллельно плоскости теплового контакта между образцами 5. Снаружи исследуемый образец ограничен наружной плоскостью 6, а эталонный - наружной плоскостью 7. Плоскости 6 и 7 служат одинаковыми между собой основаниями образцов. Боковые поверхности исследуемого образца 8, а также боковые поверхности внутренней части эталонного образца 9 и наружной части эталонного образца 10 адиабатизированы.The diagram shows a flat test sample 1, the inner part of the reference sample 2 and the outer part of the reference sample 3, separated from one another by a heat source 4, parallel to the plane of thermal contact between the samples 5. Outside, the test sample is bounded by the outer plane 6, and the reference one by the outer plane 7. Planes 6 and 7 serve as the same base of samples. The lateral surfaces of the test sample 8, as well as the lateral surfaces of the inner part of the reference sample 9 and the outer part of the reference sample 10 are adiabatic.

Заявляемый способ реализуется следующим образом.The inventive method is implemented as follows.

Исследуемый образец 1 известной толщины h приводят в тепловой контакт по плоскости 5 с эталонным образцом с известным тепловым сопротивлением Rэ, который разделен источником теплоты 4 на внутреннюю часть 2 и наружную часть 3. Тепловое сопротивление наружной части эталонного образца 3 известно. Обозначим его как Rн. Адиабатизируют боковые поверхности исследуемого образца 8, а также боковые поверхности внутренней части эталонного образца 9 и наружной части эталонного образца 10. Термостатируют наружную плоскость исследуемого образца 6 при температуре Т1. Термостатируют наружную плоскость эталонного образца 7 при температуре Т2 (допустим Т21.) Создают между ними заданную разность температуры ΔТ=Т21. В стационарном режиме измеряют температуру в плоскости теплового контакта Т. ЕслиThe test sample 1 of known thickness h is brought into thermal contact along the plane 5 with a reference sample with a known thermal resistance R e , which is divided by a heat source 4 into the inner part 2 and the outer part 3. The thermal resistance of the outer part of the reference sample 3 is known. Denote it as R n . Adiabatize the side surfaces of the test sample 8, as well as the side surfaces of the inner part of the reference sample 9 and the outer part of the reference sample 10. Thermostat the outer plane of the test sample 6 at a temperature of T 1 . Thermostat the outer plane of the reference sample 7 at a temperature of T 2 (suppose T 2 > T 1. ) Create between them a predetermined temperature difference ΔT = T 2 -T 1 . In stationary mode, measure the temperature in the plane of thermal contact T. If

Figure 00000007
Figure 00000007

то регулируют поверхностную плотность теплового потока источника теплоты 4, изменяя ее от нуля до такого значения q, при котором перепад температуры на исследуемом образце становится равным ΔТ/2.then regulate the surface density of the heat flux of the heat source 4, changing it from zero to a value of q at which the temperature drop on the test sample becomes equal to ΔТ / 2.

Составим уравнение теплового баланса, имеющее место в этом случае по достижении стационарного режима. С учетом направления тепловых потоков перепад температуры на исследуемом образце составляетLet us draw up the heat balance equation, which takes place in this case upon reaching the stationary regime. Taking into account the direction of heat fluxes, the temperature difference in the sample under study is

Figure 00000008
Figure 00000008

Решая уравнение (7) относительно λ, получим искомое уравнение измерения:Solving equation (7) with respect to λ, we obtain the desired measurement equation:

Figure 00000009
Figure 00000009

Оно служит для измерения больших значений теплопроводности, соответствующих малым значениям теплового сопротивления исследуемых материалов.It serves to measure large values of thermal conductivity, corresponding to small values of thermal resistance of the studied materials.

В случае, если вместо неравенства (6) выполняется неравенствоIf instead of inequality (6), the inequality

Figure 00000010
Figure 00000010

то выбирают Т21. При этом разность температуры ΔТ в уравнении измерения (8) будет отрицательной. В этом случае предлагаемый способ служит для измерения малых значений теплопроводности, соответствующих большим значениям теплового сопротивления исследуемых материалов.then choose T 2 <T 1. In this case, the temperature difference ΔT in the measurement equation (8) will be negative. In this case, the proposed method is used to measure small values of thermal conductivity corresponding to large values of thermal resistance of the studied materials.

Из полученного уравнения измерения (8) видно, что заявляемый способ при сохранении максимальной точности, обеспечиваемой выполнением условия (5), путем соответствующей регулировки удельной мощности q, пределы изменения которой ничем не ограничены, позволяет существенно расширить диапазон измерения. Необходимость измерения удельной мощности теплового потока q практически не увеличивает погрешность определения теплопроводности, поскольку в качестве источника теплоты может быть использован электрический нагреватель, точность измерения выделяемой удельной мощности которого значительно выше, чем точность определения перепада температуры. Расширение диапазона измерений обеспечивается как в меньшую сторону по отношению к эталону (при отрицательном значении ΔТ), так и в большую сторону (при положительном значении ΔТ).From the obtained equation of measurement (8) it can be seen that the claimed method, while maintaining the maximum accuracy provided by the fulfillment of condition (5), by appropriate adjustment of the specific power q, the limits of which are not limited by anything, can significantly expand the measurement range. The need to measure the specific power of the heat flux q practically does not increase the error in determining the thermal conductivity, since an electric heater can be used as a heat source, the accuracy of measuring the released specific power of which is much higher than the accuracy of determining the temperature difference. The extension of the measurement range is provided both in a smaller direction with respect to the standard (with a negative value of ΔТ), and in a larger direction (with a positive value of ΔТ).

Таким образом, приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления заявляемого изобретения, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.Thus, the above information confirms the possibility of implementing the claimed invention, achieving the specified technical result and solving the problem.

Claims (1)

Способ определения теплопроводности материалов, заключающийся в том, что плоский исследуемый образец известной толщины и плоский эталонный образец с известным тепловым сопротивлением, которые имеют одинаковые основания и адиабатизированные боковые поверхности, приводят в тепловой контакт по плоскости, создают заданную разность температур между наружными плоскостями эталонного и исследуемого образцов и в стационарном режиме измеряют температуру в плоскости теплового контакта, отличающийся тем, что предварительно устанавливают в эталонный образец параллельно плоскости теплового контакта источник теплоты, разделяющий эталонный образец на внутреннюю часть, образованную плоскостью теплового контакта, плоскостью раздела эталонного образца и его боковыми поверхностями, и наружную часть с известным тепловым сопротивлением, образованную плоскостью раздела, наружной плоскостью эталонного образца и его боковыми поверхностями, регулируют поверхностную плотность теплового потока источника теплоты, изменяя ее от нуля до такого значения, при котором перепад температуры на исследуемом образце становится равным половине заданной разности температур, и по достижении стационарного режима определяют искомую теплопроводность по произведению толщины исследуемого образца, отнесенной к тепловому сопротивлению эталонного образца, на сумму единицы и удвоенной удельной мощности теплового потока, умноженной на тепловое сопротивление наружной части эталонного образца и деленной на заданную разность температур, которую задают положительной, если при нулевой поверхностной плотности теплового потока источника теплоты перепад температуры на исследуемом образце меньше, чем на эталонном, и отрицательной, если перепад температуры на исследуемом образце больше, чем на эталонном. A method for determining the thermal conductivity of materials, which consists in the fact that a flat test sample of known thickness and a flat reference sample with known thermal resistance, which have the same base and adiabatic side surfaces, are brought into thermal contact on a plane, create a predetermined temperature difference between the outer planes of the reference and the test samples and in a stationary mode measure the temperature in the plane of thermal contact, characterized in that it is pre-installed in e Alone sample parallel to the plane of thermal contact is a heat source that separates the reference sample into the inner part formed by the plane of thermal contact, the interface plane of the reference sample and its side surfaces, and the outer part with known thermal resistance formed by the interface plane, the outer plane of the reference sample and its side surfaces , regulate the surface density of the heat flux of the heat source, changing it from zero to a value at which the temperature difference on the test sample becomes equal to half the set temperature difference, and upon reaching the stationary mode, the desired thermal conductivity is determined by the product of the thickness of the test sample, referred to the thermal resistance of the reference sample, by the sum of a unit and twice the specific heat flux power multiplied by the thermal resistance of the outer part of the reference sample and divided by a given temperature difference, which is set positive if, at zero surface density of the heat flux, the temperature drop in the heat of the sample is smaller than the reference, and negative if the temperature differential across the test sample is greater than the reference.
RU2007123533/28A 2007-06-14 2007-06-14 Method of materials testing for thermal conduction RU2343466C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007123533/28A RU2343466C1 (en) 2007-06-14 2007-06-14 Method of materials testing for thermal conduction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007123533/28A RU2343466C1 (en) 2007-06-14 2007-06-14 Method of materials testing for thermal conduction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2343466C1 true RU2343466C1 (en) 2009-01-10

Family

ID=40374304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007123533/28A RU2343466C1 (en) 2007-06-14 2007-06-14 Method of materials testing for thermal conduction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2343466C1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2551663C2 (en) * 2013-07-18 2015-05-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Информационные и энергетические технологии" (ООО НПЦ "Инэнтех") Method of determining thermal conductivity of solid body of cylindrical shape under steady temperature condition
RU2558273C2 (en) * 2013-12-17 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) Method for determining thermal conductivity of solid bodies
RU2569176C1 (en) * 2014-06-03 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) Method of determining heat conduction of contacts of solid-state bodies
RU2569933C1 (en) * 2014-11-26 2015-12-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method to measure relative heat conductivity under external impact
RU2608334C1 (en) * 2015-11-02 2017-01-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" Method of determining heat conductivity of materials
RU2742076C1 (en) * 2020-07-20 2021-02-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Method of determining corium crustal heat conductivity
RU2749642C1 (en) * 2020-11-23 2021-06-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" Absolute method for differential scanning conductometry of different solid materials
RU2755330C1 (en) * 2020-11-23 2021-09-15 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" Method for measuring thermal conductivity
RU2783915C1 (en) * 2022-02-21 2022-11-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Method for determining the heat conductivity of oxide crust

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2018117C1 (en) * 1991-05-06 1994-08-15 Тамбовский институт химического машиностроения Method of complex determining of thermophysical properties of materials
RU2027172C1 (en) * 1991-05-06 1995-01-20 Тамбовский институт химического машиностроения Method of combined determination of thermophysical properties of materials

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2018117C1 (en) * 1991-05-06 1994-08-15 Тамбовский институт химического машиностроения Method of complex determining of thermophysical properties of materials
RU2027172C1 (en) * 1991-05-06 1995-01-20 Тамбовский институт химического машиностроения Method of combined determination of thermophysical properties of materials

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2551663C2 (en) * 2013-07-18 2015-05-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Информационные и энергетические технологии" (ООО НПЦ "Инэнтех") Method of determining thermal conductivity of solid body of cylindrical shape under steady temperature condition
RU2558273C2 (en) * 2013-12-17 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) Method for determining thermal conductivity of solid bodies
RU2569176C1 (en) * 2014-06-03 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) Method of determining heat conduction of contacts of solid-state bodies
RU2569933C1 (en) * 2014-11-26 2015-12-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method to measure relative heat conductivity under external impact
RU2608334C1 (en) * 2015-11-02 2017-01-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" Method of determining heat conductivity of materials
RU2742076C1 (en) * 2020-07-20 2021-02-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Method of determining corium crustal heat conductivity
RU2749642C1 (en) * 2020-11-23 2021-06-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" Absolute method for differential scanning conductometry of different solid materials
RU2755330C1 (en) * 2020-11-23 2021-09-15 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" Method for measuring thermal conductivity
RU2783915C1 (en) * 2022-02-21 2022-11-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Method for determining the heat conductivity of oxide crust

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2343466C1 (en) Method of materials testing for thermal conduction
Hu et al. Thermal conductivity determination of small polymer samples by differential scanning calorimetry
Sochi Slip at fluid-solid interface
EP1947450A1 (en) Method and device for measuring thermal conductivity, and gas component ratio measuring device
RU2387981C1 (en) Method for complex detection of thermal characteristics of materials
CN101464422B (en) Thermal conductivity coefficient measurement instrument for solid material
Grekov et al. Estimating quality of indirect measurements of sea water sound velocity by CTD data
Wu et al. Simultaneous determination of multiple transport properties over a wide range of temperatures and pressures from the analysis of non-equilibrium fluctuations by the shadowgraph method
Anis-ur-Rehman et al. A modified transient method for an easy and fast determination of thermal conductivities of conductors and insulators
Beckmüller et al. A fundamental equation of state for the calculation of thermodynamic properties of n-octane
US11029270B2 (en) Apparatus and method for measuring calorific value
Skripov et al. Comparison of thermophysical properties for oil/refrigerant mixtures by use of the pulse heating method
Malinarič Step-wise transient method
Ferreira-Oliveira et al. Thermal conductivity measurement of a polymer material using a steady-state temperature field
RU2690717C1 (en) Method for determination of heat capacity of materials
Haugen et al. On the unsteady-state species separation of a binary liquid mixture in a rectangular thermogravitational column
RU2276781C1 (en) Method for determining heat conductivity of materials
Osséni et al. Hot plate method with two simultaneous temperature measurements for thermal characterization of building materials
Yamaguchi et al. Measurement of conductive heat transfer through rarefied binary gas mixtures
US20150036715A1 (en) Method for Determining A Volume Thermal Expansion Coefficient of A Liquid
Phansalkar et al. On the Viscoelastic Property Measurement of Filled Polymers by Dynamic Mechanical Analyzer (DMA)
RU2749642C1 (en) Absolute method for differential scanning conductometry of different solid materials
RU2755330C1 (en) Method for measuring thermal conductivity
Giaretto et al. Two-wire solution for measurement of the thermal conductivity and specific heat capacity of liquids: Experimental design
RU2755090C1 (en) Absolute method for differential scanning thermal conductometry

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120615

BF4A Cancelling a publication of earlier date [patents]

Free format text: PUBLICATION IN JOURNAL SHOULD BE CANCELLED