УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ И АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ ПУТЕМ ЛАЗЕРНОЙ ВСПЫШКИ

Изобретение относится к теплофизике и может быть использовано для измерения температуро-проводности растворов и жидкостей при атмо-сферном давлении.
Устройство состоит из лазерной установки, исследуе-мого образца, термопары и дополнительно содержит поли-этиленовую ячейку, заполненную исследуемым образцом и прикрепленную к штативу. К тыльной стороне ячейки при-креплен спай хромель-алюмелевой термопары, подключен-ной к микровольтнаноамперметру.

Изобретение относится к теплофизике и может быть использовано для измерения температуропроводности растворов и жидкостей при атмосферном давлении.
Наиболее близким по технической сущности является устройство, при помощи которого фронтальная поверхность малого образца дискообразной формы подвергается равномерному облучению короткой вспышкой [Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Под общ. ред. А.В.Клименко и В.М.Зорина. Издательство МЭИ. Москва, 2001 г., стр. 560]. Источником энергии обычно служит лазер или импульсная лампа. Время облучения составляет около миллисекунды и менее. Измеряется изменение температуры на тыльной стороне образца и определяется температуропроводность в направлении его толщины.
Прототип состоит из лазерной установки, ис-следуемого образца и термопары или инфракрасного детектора и может быть использован только для определения температуропроводности твердых тел.
Цель изобретения – создание устройства, позволяющего определение температуропроводности растворов и жидкостей при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Заявленное устройство поясняется прилагаемой принципиальной схемой и состоит из лазерной установки 1 (типа ЛГН-109, длина волны - 630 нм, выходная мощность - 1 мВт.), штатива 2, прикрепленной к нему ячейки 3 с ис-следуемым образцом. К тыльной стороне ячейки 3 прикреплен спай хромель-алюмелевой термопары 4 (диаметром 0,39 мм), подключенной к микровольтнаноамперметру 5 (типа Ф 136).
Ячейка 3 изготовлена из полиэтиленового материала толщиной 0,27 мм в форме призмы размером 30x5x15 мм.
Работа устройства основана на быстром локальном нагреве поверхности исследуемого образца лазерным импульсом при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Фронтальная поверхность исследуемого образца, находящегося в ячейке 3 подвергается об-лучению. Источником энергии служит лазерная установка 1, установленная на расстоянии 155 мм от ячейки 3. Изменение температуры на тыльной стороне образца измеряется микровольтнаноамперметру 5 посредством хромель-алюмелевой термопары 4. Микровольтнаноамперметр устанавливают на 100 мкВ. Время фиксируется до снижения показания на микровольтнаноамперметре 5. Максимальное время достижения темпера-туры на тыльной поверхности фиксируется двухстрелочным секундомером типа С-11-1 Б с точностью до 0,1 с.
Лазерная установка 1 и микровольтнаноамперметр 5 работают от сети 220 В переменного тока.
Температуропроводность образца в направлении его толщины определяется из решения од-номерного нестационарного линейного уравнения теплопроводности по формуле

где, α – температуропроводность исследуемого образца; l -толщина образца; τ - время достижения на тыльной поверхности температуры, равная половине ее максимального значения.

«Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент». Под общей редакцией А.В.Клименко и В.М.Зорина. Изд. МЭИ. Москва 2001г. 560 с.