SU1318885A1

SU1318885A1 - Method of measuring thermal conductivity of material

Info

Publication number: SU1318885A1
Application number: SU864020150A
Authority: SU
Inventors: Мурат Абдрахманович Утемесов; Александр Петрович Шейда
Original assignee: Алтайский государственный университет
Priority date: 1986-11-29
Filing date: 1986-11-29
Publication date: 1987-06-23

Abstract

Изобретение относитс к испытани м с применением тепловьпс средств, а именно к измерени м теплофизичес- ких свойств материалов. Целью изобретени вл етс повьшение точности при измерени х посредством зонда, вводимого в исследуемый материал. Зонд представл ет собой металлическую проволоку, покрытую слоем электроизол ции . Толщина этого сло не должна превышать половины радиуса проволоки. Испытание состоит в подаче на зонд посто нного электрического напр жени , регистрации двух моментов времени в процессе нагрева зонда пропусканием электрического тока и регистрации соответствующего изменени электрического сопротивлени зонда. Расчет теплопроводности материала производитс с учетом теплового сопротивлени сло электроизол ции и теплоемкости единицы длины зонда. Эти величины определ ютс расчетом или экспериментально, введение их в расчетную формулу обеспечивает повышение точности. 1 ил. « (ЛThe invention relates to tests using heat means, namely to measuring the thermophysical properties of materials. The aim of the invention is to increase the accuracy of the measurements by means of a probe introduced into the test material. The probe is a metal wire coated with an electrically insulating layer. The thickness of this layer should not exceed half the radius of the wire. The test consists of applying a constant electric voltage to the probe, recording two points in time in the process of heating the probe by passing an electric current and registering the corresponding change in the electrical resistance of the probe. The calculation of the thermal conductivity of the material is made taking into account the thermal resistance of the electrically insulating layer and the heat capacity of a probe unit length. These values are determined by calculation or experimentally, their introduction into the calculation formula provides increased accuracy. 1 il. "(L

Description

1. 1eleven

Изобретение относитс к испытани м с применением тепловых средств, а именно к области измерени тепло- физических свойств материалов.The invention relates to tests using thermal means, namely to the field of measuring the thermal and physical properties of materials.

Целью изобретени вл етс повышение точноса-и при измерени х теплопроводности посредством зонда.The aim of the invention is to increase the accuracy with and during measurements of thermal conductivity by means of a probe.

На чертеже приведена схема устройства дл осуществлени способа.The drawing shows a diagram of an apparatus for carrying out the method.

Схема содержит стабилизированный источник 1 питани , реостат 2, эталонные сопротивлени 3, вольтметр 4, регистрирующее устройство 5 и зонд 6The circuit contains a stabilized power supply 1, a rheostat 2, a reference impedance 3, a voltmeter 4, a recording device 5 and a probe 6

-Зонд в виде металлической проволоки с известными электрическими свойствами, покрытый слоем электро- изол ции, погружаетс в исследуемьш материал. Дл регистрации изменени электросопротивлени зонда пр и испытани х он включаетс в мостовую схему в качестве одного из ее плеч. При подаче на мостовую схему электрического напр жени от источника 1 происходит разогрев зонда Изменение электросопротивлени зонда в зависимости от времени вследствие нагрева регистрируетс устройством 5, Тепловое сопротивление сло электроизол ции и теплоемкость единицы длины зонда определ ютс расчетом расчетом или экспериментально. A probe in the form of metal wire with known electrical properties, coated with an electrically insulating layer, is immersed in the material under study. To register the change in the electrical resistance of the probe pr and the tests, it is included in the bridge circuit as one of its arms. When an electric voltage is applied to the bridge circuit from source 1, the probe heats up. The change in electrical resistance of the probe as a function of time due to heating is recorded by device 5. The thermal resistance of the electrical insulation layer and the heat capacity of the probe length unit are determined by calculation or experimentally.

Теплопроводность испытуемого материала рассчитьюаетс по формулеThe thermal conductivity of the test material is calculated by the formula

л l / ., 1 1 Лl l /., 1 1 L

tT IT J tT IT J

где об - температурный коэффициент электрического сопротивлени металлического материала зонда; U - падение напр жени на зонде,- 1 - длина зонда; t, и t - моменты времени, измер емые от начала нагрева зонда; R - изменение электрического сопротивлени зонда за период от t, до t ; RT, термическое сопротивление .сло электроизол ции, м КВт ; г - радиус зонда; С - теплоемкость единицы длины зонда, ,where r is the temperature coefficient of electrical resistance of the metallic material of the probe; U is the voltage drop across the probe; 1 is the probe length; t, and t are the time points measured from the beginning of the probe heating; R is the change in the electrical resistance of the probe for the period from t to t; RT, thermal resistance. Electrical insulation layer, m KW; r is the probe radius; C is the heat capacity of a unit of probe length,,

Пример, Измер ют теплопроводность прессованного железного порошка . Пористость образца 47%, рассто ние от оси зонда до кра образца м. Зонд выполнен из танталовой проволоки диаметром 2-10 м, длиной 10,5 10 м, электроизол ции слоем в 510 м вьшолнена из эпоксиднойExample: The thermal conductivity of a pressed iron powder is measured. The sample porosity is 47%, the distance from the axis of the probe to the edge of the sample is m. The probe is made of tantalum wire with a diameter of 2-10 m, a length of 10.5–10 m, and electrical insulation with a layer of 510 m is made of epoxy

885 - 2885 - 2

смолы с теплопроводностью 0,2 Вт К Напр жение, подаваемое на мостовую схему, 0,7 В, моменты времени: t, 5с, t,, 10c, В качестве измери .j тел 5 используют шлейфовый осциллограф .resins with a thermal conductivity of 0.2 W K Voltage applied to a bridge circuit, 0.7 V, time points: t, 5c, t ,, 10c, A loop oscilloscope is used to measure .j bodies 5.

Повышение точности согласно предлагаемому способу достигаетс за счет Учета теплового сопротивлени электJO роизол ции и теплоемкости зонда„Эти величины вход т во второй член расчетной формулы, корректиру этим расчетную формулу известного способа. Изобретение может использоватьс The increase in accuracy according to the proposed method is achieved by taking into account the thermal resistance of the electrical insulation and the heat capacity of the probe. These values are included in the second term of the calculation formula, thereby correcting the calculation formula of the known method. The invention may be used.

/5 при исследовани х и технологических измерени х широкого круга материалов - жидких, сыпучих, и твердых./ 5 in studies and technological measurements of a wide range of materials — liquid, bulk, and solid.

Claims

Invention Formula

The method of measuring the thermal conductivity of materials, which consists in immersing a probe in the form of a metal wire with a known temperature coefficient of electrical resistivity covered with an electrical insulation layer, heats the probe by passing an electrical current through it, recording the change in probe electrical resistance and time voltage along the probe and determine the desired value from the data obtained, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, the ter nical resistance and the thermal capacity of the probe and the desired value determined by the formula

..

where oi is the temperature coefficient

electrical resistance of the metallic material of the probe;

and - voltage drop on the probe; 1 - probe length-, t, and time points measured

from the beginning of the heating probe; R is the change in the electrical resistance of the probe for the period from i to i j; R - thermal resistance

electrical insulation layer, m -K W

- specific heat of unit length

--1 "-7

probe, JK m