RU2551389C1

RU2551389C1 - Method of determining thermal conductivity of heat-shielding coatings of highly thermally conductive materials

Info

Publication number: RU2551389C1
Application number: RU2013154719/28A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Азима
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2015-05-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: method is implemented by two thermal effects on two-layer plate with the subsequent cooling, measurement of temperature difference and heat flux. The sample is set with the surface of coating on the heat receiver and the heater. The temperature difference is measured at the points on the opposite surface of the plate, one of which is located on the boundary closest to the heater. Additionally the temperature difference is measured between this point and the environment. The integration starting time is set at the first cooling, and the termination is determined during the second cooling, upon reaching the same temperature difference that at the start. The thermal conductivity is determined by the formula.

EFFECT: increase in accuracy and simplification of determining the thermal conductivity.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области исследования теплофизических свойств теплозащитных покрытий высокотеплопроводных материалов и может быть использовано в теплофизическом приборостроении.The invention relates to the field of research of the thermophysical properties of heat-protective coatings of highly heat-conducting materials and can be used in thermophysical instrumentation.

Из существующего уровня техники известен способ определения теплопроводности, который заключается в регистрации приращения температуры проволоки, находящейся в контакте с исследуемым материалом образца, состоящего из подложки из жаропрочного сплава и покрытия толщиной от 60 до 500 мкм, при известной и постоянной мощности электрического тока. Теплопроводность λ исследуемого материала определяется по наклону прямой

из уравнения:A method for determining thermal conductivity is known from the prior art, which consists in recording the temperature increment of a wire in contact with the test material of a sample consisting of a substrate of heat-resistant alloy and a coating with a thickness of 60 to 500 μm, at a known and constant electric current power. The thermal conductivity λ of the test material is determined by the slope of the line

from the equation:

где q - мощность электрического тока, приходящаяся на единицу длины проволочного зонда;where q is the power of the electric current per unit length of the wire probe;

- приращение температуры за время от τ₀ до τ;

- temperature increment over time from τ ₀ to τ;

λ₁- теплопроводность материала, прижимающего зонд к образцу.λ ₁ - thermal conductivity of the material pressing the probe to the sample.

(см. Кравчун С.Н., Тлеубаев А.С. Использование метода нагретой проволоки для измерения теплофизических свойств теплозащитных керамических покрытий/Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1996. №6. С. 31-36).(see Kravchun S.N., Tleubaev A.S. Use of the heated wire method for measuring the thermophysical properties of heat-protective ceramic coatings / Factory Laboratory. Diagnostics of materials. 1996. No. 6. P. 31-36).

Недостатком данного способа является низкая точность, обусловленная влиянием следующих факторов: контактного теплового сопротивления между зондом и исследуемым материалом, которое соизмеримо с тепловым сопротивлением исследуемого слоя покрытия; теплофизических свойств подложки, поскольку расчетная формула данного способа получена для однородного бесконечного тела; различием реальных условий измерения и теоретических, принятых при получении расчетной формулы.The disadvantage of this method is the low accuracy due to the influence of the following factors: contact thermal resistance between the probe and the test material, which is comparable with the thermal resistance of the studied coating layer; thermophysical properties of the substrate, since the calculation formula of this method is obtained for a homogeneous infinite body; the difference between the real conditions of measurement and theoretical, adopted upon receipt of the calculation formula.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ определения теплопроводности теплоизолирующего слоя малой толщины, нанесенного на металлическую подложку, включающий нагрев теплоизоляционного слоя постоянным тепловым потоком q, адиабатизацию тыльной грани подложки, измерение толщины слоя и подложки, регистрацию скорости изменения температуры на внутренней поверхности слоя покрытия и определение теплопроводности по формуле (см. Теплофизические измерения и приборы / под ред. Е.С. Платунова. Л.: Машиностроение, 1986. С. 52):Closest to the claimed technical solution is a method for determining the thermal conductivity of an insulating layer of small thickness deposited on a metal substrate, including heating the insulating layer with a constant heat flux q, adiabatization of the back face of the substrate, measuring the thickness of the layer and substrate, recording the rate of temperature change on the inner surface of the coating layer and determination of thermal conductivity by the formula (see Thermophysical measurements and devices / under the editorship of ES Platunov. L .: Mashinostroenie, 1986. P. 5 2):

где t₁, t₂ - температура соответственно, на внешней и внутренней границах теплоизолирующего слоя;where t ₁ , t ₂ - temperature, respectively, on the external and internal boundaries of the insulating layer;

$t_{2}^{'}$

- скорость изменения температуры на внутренней границе теплоизолирующего слоя;

t_{2}^{''}

- the rate of change of temperature at the inner boundary of the insulating layer;

Н_по, λ_по, Н_пж, С_пж - толщина и объемная теплоемкость слоя покрытия и подложки.N _by, λ _by , N _pzh , C _pzh - thickness and volumetric heat capacity of the coating layer and the substrate.

Недостатком данного технического решения является низкая точность, обусловленная следующими факторами: влиянием контактного теплового сопротивления при измерении температуры тепловоспринимающей поверхности покрытия, которое соизмеримо с тепловым сопротивлением исследуемого слоя покрытия; измерением скорости изменения температуры; отклонением реальных условий измерения от теоретических, принятых при получении расчетной формулы. Кроме того, сложно технически реализовать измерение температуры на границе покрытие-подложка.The disadvantage of this technical solution is the low accuracy due to the following factors: the influence of contact thermal resistance when measuring the temperature of the heat-absorbing surface of the coating, which is comparable with the thermal resistance of the studied coating layer; measuring the rate of change of temperature; deviation of the actual measurement conditions from the theoretical ones adopted upon receipt of the calculation formula. In addition, it is difficult to technically implement a temperature measurement at the coating-substrate interface.

В основу изобретения положена задача разработать способ, обеспечивающий повышение точности и упрощение технической реализации определения теплопроводности.The basis of the invention is the task of developing a method that improves accuracy and simplifies the technical implementation of the determination of thermal conductivity.

Для решения поставленной задачи в известном способе определения теплопроводности теплозащитных покрытий высокотеплопроводных материалов, включающем тепловое воздействие на образец, в виде двухслойной пластины, состоящей из теплозащитного покрытия и подложки из высокотеплопроводного материала, измерение разности температур на границах исследуемого участка образца и теплового потока, поступающего в него, пластину укладывают поверхностью с покрытием на теплоприемник и нагреватель, длина которого равна ширине пластины, осуществляют охлаждение образца, наносят повторное тепловое воздействие с последующим охлаждением, разность температур измеряют в точках поверхности подложки, одна из которых находится на ближней к нагревателю и параллельной ему границе данной поверхности, измеряют перепад температур между этой точкой и окружающей средой, указанные величины интегрируют по времени, причем время его начала задают на стадии первого охлаждения, а окончание определяют при втором охлаждении, в момент достижения того же перепада температур, что и в начале интегрирования, и теплопроводность покрытия определяют по формулеTo solve the problem in a known method for determining the thermal conductivity of heat-protective coatings of highly heat-conducting materials, including thermal exposure to the sample, in the form of a two-layer plate consisting of a heat-protective coating and a substrate of highly heat-conducting material, measuring the temperature difference at the boundaries of the studied section of the sample and the heat flux entering it the plate is laid with a coated surface on a heat sink and a heater, the length of which is equal to the width of the plate, the sample is cooled, repeated heat is applied followed by cooling, the temperature difference is measured at points on the surface of the substrate, one of which is located on the surface nearest to the heater and parallel to it, the temperature difference between this point and the environment is measured, these values are integrated over time, moreover, the time of its beginning is set at the stage of the first cooling, and the end is determined during the second cooling, at the moment of reaching the same temperature difference as at the beginning of integration, and thermal conductivity of the coating is determined by the formula

где k₀, k₁ - коэффициенты, определяемые в процессе градуировки;where k ₀ , k ₁ are the coefficients determined in the graduation process;

- количество тепла, поступившего в образец за интервал [τ_1, τ₂];

- the amount of heat entering the sample over the interval [τ _1, τ ₂ ];

0, L - координаты границ исследуемого участка образца;0, L are the coordinates of the boundaries of the studied area of the sample;

Δt(0, τ) - перепад температур между точкой поверхности пластины, на границе исследуемого участка, и окружающей средой;Δt (0, τ) is the temperature difference between the point on the surface of the plate, at the boundary of the studied area, and the environment;

H_по, λ_по, H, λ - толщина и теплопроводность слоя покрытия и пластины.H _by , λ _by, H, λ - thickness and thermal conductivity of the coating layer and plate.

В заявленном способе новая совокупность признаков: установка двухслойного образца на нагреватель и теплоприемник, измерение температур на поверхности образца позволяют увеличить разность температур по сравнению с прототипом, где разность измеряют на толщине покрытия. Это уменьшает влияние контактного теплового сопротивления между образцом и термочувствительным элементом. Кроме того, заявленное расположение точек измерения температуры по отношению к основному потоку тепла позволяет уменьшить перепад температуры в зоне контакта термочувствительного элемента с образцом, по сравнению с разностью температур, измеренной на границах участка [0, L_x] образца. Это объясняется существенным различием теплых потоков, проходящих параллельно: через образец и в каждый из термочувствительных элементов. По этим причинам увеличивается точность определения теплопроводности. Новый признак - измерение перепада температур Δt (0, τ) относительно окружающей среды и новое условие окончания интегрирования по времени позволяют также уменьшить погрешность определения теплопроводности: за счет учета тепловых потерь с поверхности образца и выполнения условия (см. ниже условие (2)), определенного теорией заявленного способа. Операция интегрирования по времени измеряемых величин также уменьшает погрешность измерения теплопроводности по сравнению с прототипом. Кроме того, измерение разности температур на поверхности образца значительно упрощает техническую реализацию способа по сравнению с прототипом, поскольку отпадает необходимость внедрять термочувствительный элемент на границу покрытие-пластина.In the claimed method, a new set of features: the installation of a two-layer sample on the heater and heat sink, temperature measurement on the surface of the sample can increase the temperature difference compared to the prototype, where the difference is measured on the thickness of the coating. This reduces the effect of contact thermal resistance between the sample and the heat-sensitive element. In addition, the claimed location of the temperature measurement points with respect to the main heat flux allows to reduce the temperature difference in the contact zone of the heat-sensitive element with the sample, compared with the temperature difference measured at the boundaries of the plot [0, L _x ] of the sample. This is due to the significant difference in the warm flows passing in parallel: through the sample and into each of the heat-sensitive elements. For these reasons, the accuracy of determining thermal conductivity increases. A new feature is the measurement of the temperature difference Δt (0, τ) relative to the environment and the new condition for the end of integration over time can also reduce the error in determining the thermal conductivity: by taking into account heat losses from the sample surface and fulfilling the condition (see condition (2) below), defined by the theory of the claimed method. The operation of integration over time of the measured values also reduces the error in measuring thermal conductivity compared with the prototype. In addition, the measurement of the temperature difference on the surface of the sample greatly simplifies the technical implementation of the method compared to the prototype, since there is no need to introduce a heat-sensitive element at the coating-plate interface.

Для обоснования адекватности расчетной формулы заявленного способа использовано следующее положение теории теплопроводности: математическое описание теплопередачи в объекте исследования представляется в виде интегральной формы уравнения теплопроводности. Получение расчетной формулы способа поясняется рисунками, показанными на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3. При ее выводе не применяется решение краевой задачи теплопроводности. Для пластины интегральная форма по координате x двухмерного (координаты: x, z) уравнения теплопроводности имеет следующий вид:To justify the adequacy of the calculation formula of the claimed method, the following statement of the theory of heat conductivity was used: the mathematical description of heat transfer in the object of study is presented in the form of an integral form of the heat equation. Obtaining the calculated formula of the method is illustrated by the drawings shown in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3. At its conclusion, the solution of the boundary value problem of thermal conductivity is not applied. For the plate, the integral form with respect to the x coordinate of the two-dimensional (coordinates: x, z) heat equation has the following form:

где

- среднее количество тепла по толщине Н пластины, проходящего через ее торцевую поверхность (x=0); Q_z(x, z_j, τ) (z_j=z₁, z₂) - распределение по координате х количества тепла, проходящего через горизонтальные граничные поверхности пластины на участке измерения теплопроводности [0, L],

\bar{t}

^(H) (x, τ) - средняя по толщине пластины температура, как функция координаты х.Where

- the average amount of heat over the thickness H of the plate passing through its end surface (x = 0); Q _z (x, z _j , τ) (z _j = z ₁ , z ₂ ) is the distribution along the x coordinate of the amount of heat passing through the horizontal boundary surfaces of the plate in the area of thermal conductivity measurement [0, L],

\bar{t}

^(H) (x, τ) is the average temperature across the plate thickness as a function of the x coordinate.

Аналогичный вид имеет интегральная форма для покрытия. Вследствие малой толщины пластины и покрытия, их высокой теплопроводности и расположения правой границы исследуемого участка вблизи теплоприемника, температура которого практически не изменяется за время измерения, можно сделать следующие допущения: при учете тепловых потерь из-за теплообмена поверхности образца, перепад температур относительно окружающей среды на правой границе равен нулю;

The integrated form for coating has a similar form. Due to the small thickness of the plate and coating, their high thermal conductivity, and the location of the right boundary of the studied area near the heat receiver, the temperature of which remains practically unchanged during the measurement, the following assumptions can be made: when taking into account heat losses due to heat transfer of the sample surface, the temperature difference relative to the environment the right border is zero;

где t (0, z₂, τ), t (L, z₂, τ) - температуры на границах исследуемого участка [0, L] поверхности пластины.where t (0, z ₂ , τ), t (L, z ₂ , τ) are the temperatures at the boundaries of the studied area [0, L] of the plate surface.

Сложим интегральные формы для пластины и покрытия. Для упрощения и в виду малости, из полученной суммы исключим составляющую, учитывающую теплообмен торцевой поверхности образца (х=0). В результате получим:Add up the integral forms for the plate and coating. For simplicity and in view of smallness, we will exclude from the sum obtained the component that takes into account the heat transfer of the end surface of the sample (x = 0). As a result, we get:

Левую часть (1), определяющую среднее на интервале [0, L] количество тепла, поступившего от нагревателя и уходящего, вследствие кондуктивного и конвективного теплообмена через нижнюю и верхнюю поверхности образца, можно выразить через перепад температур Δt (0, z₂, τ) относительно окружающей среды, используя интерполяционный многочлен Лагранжа:The left-hand side of (1), which determines the average amount of heat received from the heater and leaving as a result of the conductive and convective heat transfer through the lower and upper surfaces of the sample over the interval [0, L], can be expressed in terms of the temperature difference Δt (0, z ₂ , τ) relative to the environment using the Lagrange interpolation polynomial:

Где

Where

- среднее на интервале [0, L] количество тепла: соответственно, поступившего в образец и теряемого образцом с его нижней и верхней поверхности, вследствие конвективного и кондуктивного теплообмена. Здесь: Q(τ), Q_оп1(τ) - удельное количество тепла, поступившего, соответственно, в образец от нагревателя и с поверхности образца в опору для термопары, измеряющую температуру в точке с координатой х=0; α - коэффициент теплообмена; L - расстояние между точками измерения температуры на поверхности пластины; l_oп, h_оп, λ_оп- ширина, толщина и теплопроводность теплоизоляционного слоя опоры; l_н - ширина нагревателя; x_н - расстояние между точкой измерения температуры с координатой (х=0) и внешней границей нагревателя (см. фиг. 1).

- the average amount of heat on the interval [0, L]: respectively, received in the sample and lost by the sample from its lower and upper surface, due to convective and conductive heat transfer. Here: Q (τ), Q _op1 (τ) is the specific amount of heat received, respectively, in the sample from the heater and from the surface of the sample into the support for a thermocouple, measuring the temperature at a point with coordinate x = 0; α is the heat transfer coefficient; L is the distance between the points of temperature measurement on the surface of the plate; _OP l, h _op, λ _op - width, thickness and thermal conductivity of the heat-insulating support layer; l _n is the width of the heater; x _n is the distance between the temperature measuring point with the coordinate (x = 0) and the outer boundary of the heater (see Fig. 1).

В заявленном способе обеспечивается нулевое приращение двойного интеграла за определенный интервал времени [τ₁, τ₂]:In the claimed method provides a zero increment of the double integral over a certain time interval [τ ₁ , τ ₂ ]:

Это достигается за счет использования двух тепловых воздействий с последующими естественными охлаждениями образца. Для повышения точности выполнения условия (2) в моменты времени τ₁ и τ₂, в образце необходимо обеспечить режим теплопередачи, близкий к регулярному. Тогда равенство температур t(0, z₂, τ₁)=t(0, z₂, τ₂) или их перепадов, относительно окружающей среды, обеспечивает совпадение распределений температуры в данные моменты времени, и, следовательно, выполнение условия (2). В этом случае расчетную формулу определения теплопроводности можно представить в виде, совпадающем с заявленной в формуле изобретения.This is achieved through the use of two thermal effects with subsequent natural cooling of the sample. To improve the accuracy of the fulfillment of condition (2) at time instants τ ₁ and τ ₂ , it is necessary to ensure a heat transfer mode close to regular in the sample. Then the equality of temperatures t (0, z ₂ , τ ₁ ) = t (0, z ₂ , τ ₂ ) or their differences relative to the environment ensures that the temperature distributions coincide at these times, and, therefore, condition (2) . In this case, the calculated formula for determining thermal conductivity can be represented in the form that matches the claimed in the claims.

В данном способе требование достижения регулярного режима не является жестким, поскольку, как показали исследования, вклад аккумуляционной составляющей в уравнении (1), при данных условиях проведения измерения, является незначащим по сравнению с кондуктивной. Поэтому незначительная погрешность при выполнении условия (2) не приводит к существенной погрешности измерения теплопроводности.In this method, the requirement to achieve a regular mode is not strict, because, as studies have shown, the contribution of the accumulation component in equation (1), under the given measurement conditions, is insignificant compared to the conductive one. Therefore, a slight error when condition (2) is fulfilled does not lead to a significant error in the measurement of thermal conductivity.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

На фиг. 1 - тепловая схема образца, поясняющая получение расчетной формулы способа определения теплопроводности: q(τ),q_тп(τ) - тепловой поток от нагревателя в образец и от образца в теплоприемник.In FIG. 1 is a sample thermal diagram explaining the preparation of a calculation formula for a method for determining thermal conductivity: q (τ), q _TP (τ) is the heat flux from the heater to the sample and from the sample to the heat sink.

На фиг. 2 - схема конструкции измерительной ячейки для определения теплопроводности покрытияIn FIG. 2 is a design diagram of a measuring cell for determining the thermal conductivity of a coating

На фиг. 3 - схема расположения образца по отношении к нагревателю и теплоприемнику.In FIG. 3 - layout of the sample in relation to the heater and heat sink.

Пример выполнения заявленного способа показан на измерительной ячейке, представленной на фиг. 2. Ее основными элементами являются: двухслойный образец 1, состоящий из прямоугольной пластины и покрытия, тепломер 2, нагреватель 3, теплоприемник 4, две опоры 5, 6 из теплоизоляционного материала, две термопары, выполненные в виде пятачковой, и закрепленные на торцах опор. Образец установлен поверхностью покрытия на нагреватель и теплоприемник, нагреватель закреплен на поверхности тепломера, а свободные спаи термопар закреплены на теплоприемнике. В начальный момент времени τ=0 подают импульс тепла длительностью 5…10 с, обеспечивающий нагрев образца до температуры, близкой к максимальной. После этого образец охлаждают до момента времени, когда перепад температур Δt (0, τ₁) между рабочим спаем термопары на первой опоре и окружающей средой достигнет заданной величины или в течение заданного интервала времени, до наступления режима, близкого к регулярному. Затем подают второй импульс тепла той же длительности и, одновременно, начинается измерение количества тепла и интегрирование разности температур, которые продолжаются до момента времени τ₂, когда наступает равенство перепадов температур Δt(0, τ₁)=Δt(0, τ₂). Коэффициенты расчетной формулы k₀, k₁ предварительно определяются по эталонным однослойным образцам.An example of the implementation of the claimed method is shown in the measuring cell shown in FIG. 2. Its main elements are: a two-layer sample 1, consisting of a rectangular plate and a coating, a heat meter 2, a heater 3, a heat sink 4, two supports 5, 6 made of heat-insulating material, two thermocouples made in the form of a patch and fixed at the ends of the supports. The sample is mounted on the surface of the coating on the heater and the heat sink, the heater is mounted on the surface of the heat meter, and loose junctions of thermocouples are mounted on the heat sink. At the initial moment of time τ = 0, a heat pulse of 5 ... 10 s duration is applied, which ensures heating of the sample to a temperature close to the maximum. After this, the sample is cooled until the time when the temperature difference Δt (0, τ ₁ ) between the working junction of the thermocouple on the first support and the environment reaches a predetermined value or within a predetermined time interval, before the onset of a regime close to regular. Then, a second heat pulse of the same duration is supplied and, at the same time, the measurement of the amount of heat and integration of the temperature difference begins, which continue until the time point τ ₂ , when the temperature differences are equal Δt (0, τ ₁ ) = Δt (0, τ ₂ ). The coefficients of the calculation formula k ₀ , k _{1 are} preliminarily determined by reference single-layer samples.

Данный способ прошел теоретические исследования методом имитационного моделирования на модели измерительной ячейки, показанной на фиг. 2. Были приняты следующие значения величин, используемых в данной модели: пластина - λ=7Вт/(м·К), а=3,5·10^-6м²/с; покрытие - λ_по=0,75…100 Вт/(м·К), а_по=(1…20)·10^-6м²/с; толщина двухслойного образца Н+ Н_по ⁼1 мм с отношением H/H_пo=1, H/H_по=4; нагреватель - h_н=0,5·10^-3 м, λ_н=20 Вт/(м·К), а_н=5·10^-6м²/с; тепломер и опора - h_т=0,1·10^-3 м, λ=0,15 Вт/(м·К), а=1,2·10^-7 м²/с; зона контакта образца - λ=0,026 Вт/(м·К), а=(0,1÷20)·10^-6 м²/с, h_к=5·10^-6 м, тепловое сопротивление контакта R_к=l,9·10^-4 м²·К/Вт; L=10,5 мм. Коэффициенты k₀ и k₁ были предварительно определены по результатам имитационной градуировки по семи эталонным образцам: из сплава ВТ-6 - λ=7 Вт/(м·К), Н=0,25; 0,5; 1 мм; стали 12Х18Н10Т - λ=14,5 Вт/(м·К), H=0,25; 1 мм; низкоуглеродистой стали - λ=60 Вт/(м·К) - H=0,25; 1 мм; молибдена МЧВП - λ=133 Вт/(м·К) - H=0,25 мм. Без учета погрешности измерения толщины подложки и покрытия, при наличии приведенного теплового сопротивления контактов, погрешность определения теплопроводности покрытия не превышала 2%. Установка образца противоположной поверхностью приводит к существенному увеличению погрешности определения теплопроводности покрытия.This method has undergone theoretical studies by the method of simulation on the model of the measuring cell shown in FIG. 2. The following values of the values used in this model were adopted: plate - λ = 7W / (m · K), a = 3.5 · 10 ^-6 m ² / s; coating - λ _by = 0.75 ... 100 W / (m · K), and _by = (1 ... 20) · 10 ^-6 m ² / s; the thickness of the two-layer specimen _of H + H ⁼ 1 mm H / H ratio _Po = 1, H / H _of = 4; heater - h _n = 0.5 · 10 ^-3 m, λ _n = 20 W / (m · K), and _n = 5 · 10 ^-6 m ² / s; heat meter and support - h _t = 0.1 · 10 ^-3 m, λ = 0.15 W / (m · K), a = 1.2 · 10 ^-7 m ² / s; the contact zone of the sample is λ = 0.026 W / (m · K), a = (0.1 ÷ 20) · 10 ^-6 m ² / s, h _k = 5 · 10 ^-6 m, thermal contact resistance R _k = l 9 · 10 ^-4 m ² · K / W; L = 10.5 mm. The coefficients k ₀ and k ₁ were previously determined by the results of simulation calibration using seven reference samples: from VT-6 alloy - λ = 7 W / (m · K), N = 0.25; 0.5; 1 mm; steel 12X18H10T - λ = 14.5 W / (m · K), H = 0.25; 1 mm; mild steel - λ = 60 W / (m · K) - H = 0.25; 1 mm; molybdenum MCHVP - λ = 133 W / (m · K) - H = 0.25 mm. Without taking into account the error in measuring the thickness of the substrate and coating, in the presence of reduced thermal resistance of the contacts, the error in determining the thermal conductivity of the coating did not exceed 2%. Setting the sample on the opposite surface leads to a significant increase in the error in determining the thermal conductivity of the coating.

Claims

A method for determining the thermal conductivity of heat-protective coatings of highly heat-conducting materials, including thermal exposure to the sample, in the form of a two-layer plate consisting of a heat-protective coating and a substrate of highly heat-conducting material, measuring the temperature difference at the boundaries of the studied section of the sample and the heat flux entering it, characterized in that the plate stack the coated surface on the heat sink and heater, the length of which is equal to the width of the plate, the sample is cooled, nan repeated thermal action is observed followed by cooling, the temperature difference is measured at points on the surface of the substrate, one of which is located on the surface nearest to the heater and parallel to the surface boundary, the temperature difference between this point and the environment is measured, these values are integrated over time, and its time the beginnings are set at the stage of the first cooling, and the end is determined at the second cooling, at the moment of reaching the same temperature difference as at the beginning of integration, and the thermal conductivity ytiya determined by the formula:

where k ₀ , k ₁ are the coefficients determined in the graduation process;

- the amount of heat entering the sample over the interval [τ ₁ , τ ₂ ];
0, L are the coordinates of the boundaries of the studied area of the sample;
Δt (0, τ) is the temperature difference between the point on the surface of the plate, at the boundary of the studied area, relative to the environment; H _by , λ _by , Η, λ is the thickness and thermal conductivity of the coating layer and the plate.