Интегральный метод измерения теплопроводности и прибор контроля качества изделий сложной формы

• Автор: Бассам Тауфик Мохаммед Махмуд Двикат
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Методы измерения теплопроводности твердых материалов

1.1. Общие сведения о методах

1.2. Стационарные методы измерения теплопроводности

1.2.1. Методы трубы

1.2.2. Сравнительный стационарный метод

1.2.3. Абсолютный стационарный метод

1.3. Нестационарные методы измерения теплопроводности

1.3.1. Метод тонкой пластины

1.3.2. Метод монотонного нагрева

1.4. Сравнительный метод
1.5. Метод линейного изменения температуры
1.6. Метод лазерной вспышки
1.7. Метод горячей и пересеченной проволоки
1.8. Метод плоского слоя
1.9. Выводы
2. Разработка интегрального метода измерения теплопроводности твердых материалов
2.1. Интегральное преобразование уравнения Фурье
2.1.1. Измерение теплопроводности плоских образцов (пластин)
2.1.2. Измерение теплопроводности цилиндрических образцов (диски)
2.1.3. Измерение теплопроводности полубесконечного тела
2.2. Применение метода для определения удельной теплоемкости твердых материалов
2.3. Выводы
Глава 3. Экспериментальное исследование интегрального метода измерения теплопроводности твердых материалов
3.1. Исследование погрешностей измерения Л твердых материалов
3.1.1. Влияние контактных термических сопротивлений
3.1.2. Влияние боковых потерь тепла
3.1.3. Оценка погрешности определения погрешности теплоты
3.1.4. Оценка погрешности, обусловленная неполным охлаяеденнем образца
3.1.5. Экспериментальное исследование влияние КТС на измерение значение теплопроводности
3.1.6. Экспериментальное исследование влияния толщины образца на измеренное значение Л
3.2. Выводы
Г лава 4. Компьютерный измеритель теплопроводности КИТ - 02Ц
4.1. Возможности интегрального метода измерения теплопроводности
4.2. Состав теплоизмерительного комплекса прибора КИТ-02Ц
4.2.1. Конструкция теплоизмерительной ячейки
4.2.2. Адаптер связи теплоизмерительной ячейки с компьютером
4.2.3. Специализированное программное обеспечение
4.1.4. Методика управления теплофизическнм экспериментом на примере прибора КИТ-02Ц
4.3. Испытание прибора на образцах с различными
теплофнзическими характеристиками
4.3.1Измерение теплопроводности теплоизоляционных образцов
4.3.2.Измерение теплопроводности композиционных образцов
4.4. Исследование метрологических характеристик прибора
4.4.1. Методика калибровки прибора
4.5. Выводы
Заключение
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Современная научно-техническая революция - крупнейший качественный скачок в познании человечеством природы и использовании ее законов в производстве. Она охватывает одновременно науку, технику, их взаимоотношения между собой и с производством, поэтому достижения в науке быстро находят практическое применение.
На сегодняшний день промышленность выпускает широкую номенклатуру изделий электронной техники, в том числе, большие и сверхбольшие интегральные схемы, микропроцессоры, микроконтроллеры и микро ЭВМ, применение которых позволяет создать эффективную, малогабаритную, экономичную и надёжную электронную аппаратуру.
Для производства электронной аппаратуры, а также лазерной техники, космических летательных аппаратов и т.п. нужны материалы, которые, кроме всего, способны эффективно отводить тепло из зон нагрева, т.е. обладать высокой теплопроводностью.
Существующие методы обеспечивают измерения теплопроводности в однородных материалов в диапазоне 0,02 — 20 Вт/м-К образцов достаточно большого геометрического размера. Они не позволяют производить измерения образцов малых размеров, например, диски 5 мм и толщиной 0,5 + 2 мм, характерных изделий нанотехнологий, измерения теплопроводности многочисленных композиционных, полимерных, металлических, углеродных материалов, а также металлокерамики.
Необходимо отметить, что определение теплофизических характеристик материалов с теплопроводностью Л > 20 Вт/м-К на образцах толщиной менее 5 мм для существующих методов недоступно.

И 1 Е| (4з-1)
= 4-!г1 ад-т,
Рис. 1.8. Метод параллельной проволоки: а - Схематическая диаграмма; б - уравнение; в - график изменения сигнала
Горячая проволока и термоэлемент укладываются между двумя пробами, которые вместе образуют собственно измеряемый объект. Повышение температуры с течением времени с момента начала нагрева после включения электрического питания проволоки есть мера теплопроводности испытуемого материала.
Следующий вариант, называемый «метод изменения сопротивления» или Т(Я) - метод (рис. 1.9). В этом случае измеряется интегрально температура по всей длине проволоки между отводами, т.е. проволока является одновременно и источником тепла и температурным сенсором.