Se describe un método de inflamación de la medición de la difusividad térmica , capacidad de calor , y la conductividad térmica por primera vez.

Se describe un método de inflamación de la medición de la difusividad térmica , capacidad de calor , y la conductividad térmica por primera vez. Un pulso de luz de corta duración de alta intensidad se absorbe en la superficie frontal de un térmicamente espécimen aislados unos pocos milímetros de espesor recubiertas con negro alcanfor , y la temperatura resultante historia de la superficie posterior se mide por un termopar y se registra con un osciloscopio y la cámara.

La difusividad térmica se determina por la forma de la temperatura frente al tiempo en la superficie trasera, la capacidad de calor por la temperatura máxima indicada por el termopar , y la conductividad térmica por el producto de la capacidad calorífica , la difusividad térmica , y la densidad .

Estas tres propiedades térmicas se determinan para el cobre , plata, hierro , níquel, aluminio , estaño , zinc, y algunas aleaciones a 22 ° C y 135 ° C y en comparación con los valores reportados previamente .

Introduccion

ha habido un renovado interés en el desarrollo nuevos métodos de determinación de la conductividad térmica y la difusividad térmica de los materiales en años recientes. Esto es en gran parte resultado de los rápidos avances de la tecnología de los materiales y las muchas nuevas aplicaciones de los materiales a temperaturas elevadas.

 Hay un número del estado de equilibrio actualmente existente métodos y no de estado estacionario de la medición de estos parámetros. Sin embargo, hay una cierta insatisfacción con la longitud de tiempo requerido para realizar mediciones fiables, y, en algunos casos, las muestras de gran tamaño requieren por estas técnicas imponer limitaciones intolerables. Los dificultad de extender estos métodos a las altas temperaturas ha demostrado ser un obstáculo para alta temperatura tecnología.

La ecuación de flujo de calor se puede resolver para una amplia
variedad de condiciones de contorno, y estas soluciones pueden
menudo generar valores de las propiedades térmicas. Sin embargo,
incapacidad para satisfacer las condiciones de frontera ha llevado
a dificultades en algunas de las técnicas clásicas. Dos
de estas dificultades son causadas por las pérdidas de calor de la superficie y
resistencia térmica de contacto entre la muestra y
sus fuentes de calor asociados y los sumideros. El problema de
resistencia térmica de contacto ha sido prácticamente eliminada
en algunos recientes determinaciones de difusividad térmica por

térmicamente aislante de la muestra y la introducción de la
el calor por un horno de arco imagen. Un sistema de este tipo tiene
sido descrito por Butler y Inn! en el que la térmica
difusividad se expresa en términos de las diferencias entre
la temperatura frente al tiempo curvas tomadas por
termopares situados en dos puntos a lo largo de un térmicamente
varilla con aislamiento irradiado de forma continua en la parte delantera ~ urface
por un arco de carbón. Se ha suggested2 que la
método Angstrom, que utiliza una superficie frontal periódica
variación de la temperatura para las mediciones de difusividad, puede
también ser adaptado a la imagen de horno de arco. Es necesario
para hacer que estos dos tipos de determinaciones en un vacío
cámara con el fin de eliminar las pérdidas de calor por convección.
Sin embargo, por encima de 1000 ° C, las pérdidas por radiación crean una
problema de magnitud considerable.

La técnica descrita en este informe utiliza un flash
tubo para eliminar el problema del contacto térmico
la resistencia, mientras que las pérdidas de calor se reducen al mínimo, haciendo
las medidas en un tiempo lo suficientemente corto como para que
muy poco enfriamiento puede tener lugar. Aunque este método
sólo se ha probado para los metales en el entorno de la habitación
temperatura, no hay razón para creer que las mediciones no pueden realizarse para todo tipo de materiales sólidos
en cualquier rango de temperatura de precalentamiento o simplemente
el enfriamiento de las muestras.

TEORÍA Del MÉTODO

Si la distribución inicial de temperatura dentro de una
térmicamente aislante sólido de espesor uniforme L es
T (x, O), la distribución de la temperatura en cualquier momento posterior t
está dada por Carslaw y Jaeger

donde a es la difusividad térmica en cm2 / seg. Si un pulso
de la energía radiante Q cal / cm2 es instantánea y uniformemente
absorbida en la pequeña profundidad g en la superficie frontal
X = O de un aislamiento térmico sólido de espesor uniforme
L cm, la distribución de temperatura en ese instante es

donde D es la densidad en g / cms y C es la capacidad calorífica
en la pantorrilla GOC. En esta aplicación sólo unos términos
será necesaria, y puesto que g es un número muy pequeño de
materiales opacos, se deduce que sinn1f'g / L:; ::, wIrg / L. A
la superficie trasera, donde x = L, la historia de la temperatura
puede ser expresada por

Dos parámetros adimensionales, V y W se pueden definir

Tm representa la temperatura máxima en la parte trasera
superficie. La combinación de 3, 4, y 5 los rendimientos

Dos maneras de determinar si hay han sido deducida a partir de
Eq. (6) y la fig. 1. Cuando V es igual a 0,5, w es igual
a 1.38, y por lo
(7)
donde tt es el tiempo requerido para que la superficie posterior de
llegar a la mitad del aumento máximo de temperatura.
La intersección del eje de tiempo de la recta extrapolada
parte de la línea de la curva de la Fig. 1 está en w = 0,48, lo cual
produce otra relación útil,

donde tx es el eje de tiempo en el origen de la temperatura
frente a la curva de tiempo.
No es necesario conocer la cantidad de energía
absorbido en la superficie frontal con el fin de determinar la
difusividad térmica. Sin embargo, esta cantidad debe ser
determine si las mediciones de calor específico o térmica
Se requiere conductividad. El producto de la densidad
y la capacidad de calor del material viene dada por

y la conductividad térmica se encuentra desde el
relación
K = ADC. (10)
El tratamiento anterior ha descuidado la variación
de difusividad térmica con la temperatura. Aunque el
método produce un valor efectivo de la difusividad para el
de la muestra, un valor efectivo de la temperatura correspondiente
está aún por determinar. Este problema es común a
todos los tipos de mediciones de difusividad y es por lo general
minimizado por el hecho de que la gama de temperaturas en
una sola medición se mantiene lo más pequeña posible.
Claramente, el tiempo de tránsito del pulso de calor dependerá
en el rango de temperatura que se producen en el camino.
Sin pretender un análisis riguroso, una efectiva
temperatura se recogió simplemente como el promedio de tiempo de
la media de las temperaturas de la superficie frontal y posterior de hasta
a la vez que la superficie trasera llega a la mitad de su
valor máximo.
El parámetro adimensional V (L, t) en la superficie trasera
fue dada por la ecuación. (6). El parámetro adimensional
V (O, t) en la superficie frontal obtuvo de una manera similar

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