Спосіб визначення теплопровідності матеріалів

Спосіб визначення теплопровідності матеріалів, який полягає в тому, що приводять робочий кінець термоелектричного зонда в тепловий контакт із поверхнею досліджуваного матеріалу, підвищують температуру робочого кінця термоелектричного зонда пропусканням через нього змінного струму, вимірюють термоелектрорушійну силу (термоЕРС) на вільних кінцях термоелектричного зонда і потужність змінного струму, що розсіюється в термоелектричному зонді, і обчислюють теплопровідність матеріалу за формулою, який відрізняється тим, що після виміру потужності змінного струму, встановлюють другий термоелектричний зонд, робочий кінець якого приводять у тепловий контакт з протилежного боку досліджуваного матеріалу, вимірюють термоЕРС на його вільних кінцях і визначають температуру його робочого кінця, пропускають через нього постійний струм у напрямку, при якому виникає його термоелектричне охолодження, збільшують силу постійного струму до одержання максимального охолодження, про Корисна модель відноситься до області теплофізичних вимірів і може бути використана для визначення теплопровідності листових і рулонних матеріалів за допомогою термоелектричних зондів Теплопровідність матеріалу оцінюється КІЛЬКІСТЮ теплоти, що проходить через шар матеріалу одиничної товщини й одиничного перетину при різниці температур в один градус Тому для визначення теплопровідності є необхідним вимірювання КІЛЬКОСТІ виділюваної в нагрівачі теплоти та різниці температур, що виникає в матеріалі Відомий спосіб визначення теплопровідності матеріалів (див Харламов А Т Измерение теплопроводности твердих тел - М Атомиздат, 1973, С 46-49), при якому досліджуваний взірець довжиною І і площиною перетину S розміщуєть яке судять по досягненню мінімального значення термоЕРС на вільних кінцях першого термоелектричного зонда, збільшують змінний струм через робочий кінець першого термоелектричного зонда до відновлення первісної термоЕРС на його вільних кінцях, вимірюють знову потужність змінного струму, вимикають постійний струм через робочий кінець другого термоелектричного зонда, вимірюють термоЕРС на його вільних кінцях і визначають температуру його робочого кінця, а теплопровідність % обчислюють за формулою Wu-WHd Х = —г—тР-, Де T2-T2S Wj-| і W|-| - потужність змінного струму, що розсіюється в першому термоелектричному зонді, до і після термоелектричного охолодження другого термоелектричного зонда і сталості термоЕРС першого термоелектричного зонда, Т2, т2 - температура робочого кінця другого термоелектричного зонда до і після його термоелектричного охолодження і сталості термоЕРС першого термоелектричного зонда, d - товщина досліджуваного матеріалу, S - площа торця термоелектричних зондів 00 00 ся між нагрівачем і теплоприймачем Тепловий потік від нагрівача, проходячи через взірець, створює різницю температур ДТ між нагрівачем і теплоприймачем, що вимірюється термопарами по значенню термоелектрорушійної сили (термоЕРС) Якщо зневажити втратами тепла від нагрівача і взірця в навколишнє середовище, то теплопровідність % визначається співвідношенням ДТ S де W H - потужність нагрівача Джерелом похибки у визначенні теплопровідності є теплові втрати, що неминучі і спотворюють результати вимірювання різниці температур Для виключення теплових втрат вимірювання теплопровідності проводять у вакуумі або засто со 4388 совують спеціальні методи компенсації при обліку цих втрат (див Короткое П А , Лондон Г Е Динамические контактные измерения теплових величин - Л Машиностроение Ленингр отдние, 1974 С 138-142) Однак, ці методи є досить складними і не завжди забезпечують високу точність вимірювань, особливо при використанні динамічних режимів нагрівання Відомий також спосіб визначення теплопровідності матеріалів (патент України №50533 А, МПК G01 N25/20, бюл №10, 2002р), який полягає в тому, що приводять робочий кінець термоелектричного зонда в тепловий контакт із поверхнею досліджуваного матеріалу, підвищують температуру робочого кінця термоелектричного зонда пропусканням через нього змінного струму, вимірюють термоЕРС на вільних кінцях термоелектричного зонда і потужність змінного струму, що розсіюється в термоелектричному зонді, і обчислюють теплопровідність матеріалу за формулою Крім того, відомий спосіб включає операцію зміни полярності струму охолодження на протилежну, вимірювання трьох значень термоЕРС термоелектричного зонда на його вільних кінцях та визначення теплопровідності % за формулою %=• -Ж' де Еік , Е2К і Езк- термоЕРС, що вимірюються в процесі калібрування зонда при оптимальній силі струму охолодження, d і d[ З отриманого виразу (8) видно, що значення теплопровідності матеріалу % не залежить від рівня теплових втрат Кт(Т|-То) у навколишнє середовище і температури Т'-і, робочого кінця 1 термоелектричного зонда Точність визначення теплопровідності % залежить тільки від похибки ватметра 8, мілівольтметра постійного струму 11, а також точності визначення геометричних розмірів d і S Використання електродинамічного ватметра класу 0,5 і пірометричного мілівольтметра, що працює в комплекті з термопарами і має шкалу, проградуйовану в °С з похибкою не більш як 0,2°С, дозволяє вимірювати теплопровідність текстильних матеріалів у діапазоні значень (40-300) 10' 3 Вт/(мк) при температурі 36-38°С з відносною похибкою не більш як 1-1,5% Як зонди використовувалися хромель-копелеві термоелектроди діаметром 0,5мм, робочі КІНЦІ ЯКИХ приварені до металевих захисних корпусів зондів діаметром 10мм і висотою 25мм де Т2 - усталена температура робочого кінця 2 термозонда при наявності його термоелектрично Комп'ютерна верстка В Мацело Т ти в навколишнє середовище K-j-(T-i-Trj) стають такими ж як і первісні Тому рівняння (1) і (6) можна привести д о одного рівняння d де Т*\ - знижена температура робочого кінця 1, потужності, що розсіюється в робочому КІНЦІ 1 Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45 м Київ МСП 03680 Україна ДП Український інститут промислової власності' вул Глазунова, 1 м К и ї в - 4 2 01601