RU2426106C1 - Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end - Google Patents

Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2426106C1
RU2426106C1 RU2009149671/28A RU2009149671A RU2426106C1 RU 2426106 C1 RU2426106 C1 RU 2426106C1 RU 2009149671/28 A RU2009149671/28 A RU 2009149671/28A RU 2009149671 A RU2009149671 A RU 2009149671A RU 2426106 C1 RU2426106 C1 RU 2426106C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
tzp
heat
temperature
channel
Prior art date
Application number
RU2009149671/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Фёдорович Янишевский (RU)
Владимир Фёдорович Янишевский
Виктор Фрицевич Крастынь (RU)
Виктор Фрицевич Крастынь
Вячеслав Александрович Калуцких (RU)
Вячеслав Александрович Калуцких
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М.Громова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М.Громова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М.Громова"
Priority to RU2009149671/28A priority Critical patent/RU2426106C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2426106C1 publication Critical patent/RU2426106C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention is intended for defining heat conductivity of thin-wall heat shield on gar turbine engine vanes. Heat conductivity is measured in two steps. At first step, outer surface of uncoated specimen is uniformly heated. At second step, heat shield is applied onto specimen outer surface to regain measurement and tests. Proposed device comprises heat-isolated vent channel with detachable lateral wall accommodating plate specimen to be tested while opposite channel wall has cutout made as rectangular window wherein IR-translucent glass is arranged. Computer temperature recorders are arranged outside the device and directed toward vent channel window and on specimen surface. Note here that electric heater is used to heat specimen plane surface while cold air flow is used to cool down plate opposite surface.
EFFECT: higher validity of heat conductivity measurement.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплофизическим исследованиям теплозащитного покрытия на материале и условий работы, влияющих на коэффициент теплопроводности, и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности тонкостенного теплозащитного покрытия на стенках теплонапряженных поверхностей газотурбинных двигателей.The invention relates to thermophysical studies of a thermal barrier coating on a material and operating conditions that affect the coefficient of thermal conductivity, and can be used to determine the thermal conductivity coefficient of a thin-walled thermal barrier coating on the walls of heat-stressed surfaces of gas turbine engines.

Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности экспериментального определения коэффициента теплопроводности тонкостенных ТЗП, его зависимости от температуры и физико-химических свойств.The objective of the present invention is to increase the reliability of the experimental determination of the coefficient of thermal conductivity of thin-walled TZP, its dependence on temperature and physico-chemical properties.

Уровень техникиState of the art

Известны экспериментальные установки для определения коэффициента теплопроводности твердых материалов с использованием известных методов пластины, трубы, шара, см. «Preparation of heat conductivity Measurement model», «Measurement of heat conductivity» / JP 066552 (A), 1066552 (A) (1989-03-13), в качестве измерителя температуры в которых используются контактные датчики температуры, имеющие определенные геометрические размеры.Known experimental installations for determining the thermal conductivity of solid materials using well-known methods of plate, pipe, ball, see "Preparation of heat conductivity Measurement model", "Measurement of heat conductivity" / JP 066552 (A), 1066552 (A) (1989- 03-13), as a temperature meter in which contact temperature sensors are used having certain geometric dimensions.

Однако для тонкостенных ТЗП, толщина которых измеряется микронами применение контактных датчиков приводит к определенным искажениям структуры полей измеряемой температуры поверхности в окрестности установки датчиков. Кроме того, количество датчиков ограничено возможностями их размещения на поверхности образца.However, for thin-walled TZ, the thickness of which is measured by microns, the use of contact sensors leads to certain distortions of the field structure of the measured surface temperature in the vicinity of the sensors. In addition, the number of sensors is limited by the possibilities of their placement on the surface of the sample.

Известен способ неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов (ТФС) и изделий, содержащих операции определения ТФС наружного слоя конструкции датчиков теплового потока, изменения частоты тепловых импульсов точечного источника тепла, контроль избыточной температуры термоприемников. ТФС внутреннего слоя определяют путем регистрации величины теплового потока при помощи датчика-термопар, расположенных соответственно под дисковым нагревателем и на контактной поверхности датчика теплового потока, см. патент №2287807 С1, 09.03.2005 г.A known method of non-destructive testing of the thermophysical properties of materials (TFS) and products containing the operation of determining the TFS of the outer layer of the heat flow sensor structure, changing the frequency of thermal pulses of a point heat source, monitoring the excess temperature of the heat detectors. The TFS of the inner layer is determined by recording the value of the heat flux using a thermocouple sensor located respectively under the disk heater and on the contact surface of the heat flux sensor, see patent No. 2287807 C1, 09.03.2005,

Однако способ применяют только для многослойных строительных конструкций.However, the method is used only for multilayer building structures.

Известен «Способ определения теплофизических характеристик теплозащитного покрытия на материале», см. SU 1804617 А3, включающий нагрев газом образца пластины с теплозащитным покрытием со стороны теплозащитного покрытия (ТЗП) и одновременным охлаждением воздухом обратной стороны поверхности без ТЗП, расчет величины теплового потока на единицу поверхности с ТЗП и на границе внутренней поверхности ТЗП с поверхностью образа, расчет коэффициентов теплоотдачи, расчет коэффициента теплопроводности покрытия ТЗП на основе уравнений теплового баланса.The well-known "Method for determining the thermophysical characteristics of a heat-shielding coating on a material", see SU 1804617 A3, including gas heating a sample of a plate with a heat-shielding coating on the side of the heat-shielding coating (TZP) and simultaneous cooling of the reverse side of the surface by air without TZ, calculation of the heat flux per unit surface with TZP and on the border of the inner surface of the TZP with the surface of the image, the calculation of heat transfer coefficients, the calculation of the thermal conductivity of the coating TZP based on the equations of thermal ba Ansan.

Однако применение контактных датчиков приводит к определенным искажениям структуры полей температуры поверхности в окрестности установки датчиков; применяемая формула расчета содержит неизвестный коэффициент теплопроводности в правой и левой частях, а также требуется наличие альфамеров.However, the use of contact sensors leads to certain distortions in the structure of the surface temperature fields in the vicinity of the sensors; the calculation formula used contains an unknown coefficient of thermal conductivity in the right and left parts, and the presence of alfamers is also required.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в определении среднего по площади нагрева коэффициента теплопроводности тонкостенных ТЗП и его зависимости от температуры, физико-химических свойств, повышении точности оценки определения коэффициента теплопроводности ТЗП λтзп ср. путем измерения поля температуры нагреваемой поверхности ТЗП и поля температуры охлаждаемой поверхности с обратной стороны образца с ТЗП в одинаковых идентичных координатных точках поверхностей.The technical result to which the invention is directed is to determine the average thermal area of the thermal conductivity of thin-walled thermal current transformers and its dependence on temperature, physico-chemical properties, improve the accuracy of the determination of the thermal conductivity coefficient of thermal current transformers, tzp cf. by measuring the temperature field of the heated surface of the TZP and the temperature field of the cooled surface on the reverse side of the sample with the TZP at the same identical coordinate points of the surfaces.

Для достижения названного технического результата в прелагаемом способе, включающем нагрев поверхности образца пластины с ТЗП и одновременное охлаждение воздухом обратной стороны поверхности без ТЗП, проводят испытание в два этапа. На первом этапе равномерно нагревают всю внешнюю поверхность плоскости образца пластины без ТЗП с помощью электронагревателя. Одновременно охлаждают обратную сторону образца пластины холодным воздушным потоком в вентиляционном канале и измеряют температуру воздуха Tвi. От входа до выхода вентиляционного канала проводят измерения до достижения стационарного теплового режима. Производят бесконтактное измерение температурных полей на внешней поверхности и на обратной стороне образца пластины соответственно Т1i, Т2i. По измеренным температурам в одинаковых координатных i-х точках поверхностей пластины исследуемого образца на основе уравнений теплового баланса производят расчет коэффициента теплоотдачи

Figure 00000001
с учетом конвекции и влияния излучения на температуру внутренней стенки вентиляционного канала с образцом по формулеTo achieve the named technical result in the proposed method, which includes heating the surface of the sample plate with TZP and simultaneous air cooling of the reverse side of the surface without TZP, the test is carried out in two stages. At the first stage, the entire external surface of the plane of the sample plate is uniformly heated without a heating resistor using an electric heater. At the same time, the reverse side of the plate sample is cooled with cold air flow in the ventilation duct and the air temperature T bi is measured. From the inlet to the outlet of the ventilation duct, measurements are made until a stationary thermal regime is reached. Non-contact measurement of temperature fields on the outer surface and on the reverse side of the sample plate, respectively, T 1i , T 2i . Based on the measured temperatures at the same coordinate i-points of the surfaces of the plate of the test sample, heat transfer coefficient is calculated based on the heat balance equations
Figure 00000001
taking into account convection and the effect of radiation on the temperature of the inner wall of the ventilation duct with the sample according to the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где λо - коэффициента теплопроводности образца; δo - толщина образца.where λ about the coefficient of thermal conductivity of the sample; δ o - the thickness of the sample.

На втором этапе испытания наносят ТЗП на внешнюю поверхность образца, повторно проводят испытания и измерения в вентиляционном канале температуры Tвi2, бесконтактное измерение температурных полей на внешней стороне пластины с ТЗП и на обратной стороне Ттзп1i, Т2i2 образца. Производят расчет температуры Ттзпхi, поля на границе соприкосновения поверхности ТЗП с поверхностью образца в соответствии с формулойAt the second stage of the test, TZP is applied to the external surface of the sample, the tests and measurements in the ventilation channel of temperature T bi2 , non-contact measurement of temperature fields on the outside of the plate with TZP and on the back T Tzp1i , T 2i2 of the sample are repeated . Calculate the temperature T tsi , fields at the boundary of contact of the surface of the TZP with the surface of the sample in accordance with the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

определяют коэффициент теплопроводности покрытия ТЗП в i-й точке поверхности, по следующей формулеdetermine the coefficient of thermal conductivity of the coating TZP at the i-th point of the surface, according to the following formula

Figure 00000004
Figure 00000004

определяют среднее значение коэффициента теплопроводности ТЗП λтзп ср. по площади нагрева F, равноеdetermine the average value of the coefficient of thermal conductivity of the thermal current loss λ tzp avg. by heating area F equal to

Figure 00000005
Figure 00000005

В устройство для определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий, содержащее испытываемый образец с ТЗП, установленный на стенке, нагреватель, измерители температуры воздушного потока и температуры образца, дополнительно введен теплоизолированный вентиляционный канал в коробе со съемной боковой стенкой, выполненной из образца пластины, а в параллельной ей противоположной стенке канала выполнен вырез в виде прямоугольного окна, в котором установлено ИК прозрачное стекло, на окно и исследуемый образец снаружи канала направлены компьютерные термографы, при этом для подогрева образца пластины используют нагреватель с постоянной температурой, охлаждаемый водой, расположенный в теплоизолированном корпусе снаружи устройства, а для охлаждения образца потоком холодного воздуха в теплоизолированном вентиляционном канале используют компрессор.In the device for determining the thermal conductivity coefficient of thin-walled heat-protective coatings, containing a test sample with a thermal current transformer installed on the wall, a heater, air flow temperature and sample temperature meters, a heat-insulated ventilation duct is additionally introduced in a duct with a removable side wall made of a sample plate, and in parallel a cutout in the form of a rectangular window, in which IR transparent glass is installed, is made on the window and the test sample with the opposite wall of the channel Aruja channel directed thermographs computer, wherein for heating the sample plate using a heater at a constant temperature, cooled with water located in a thermally insulated housing outside the device, and the cold air for cooling the sample stream in heat insulated air duct compressor is used.

Таким образом повышают точность оценки определения коэффициента теплопроводности ТЗП λтзп.Thus, the accuracy of the assessment of determining the coefficient of thermal conductivity of the thermal current loss λ tzp is increased .

Способ определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий и устройство для его осуществления иллюстрируется фиг.1, 2, 3.A method for determining the coefficient of thermal conductivity of thin-walled heat-protective coatings and a device for its implementation is illustrated in figures 1, 2, 3.

На фиг.1 изображен в изометрии теплоизолированный вентиляционный канал 7 в коробе 8 со съемной боковой стенкой, выполненной из образца пластины 1.Figure 1 shows in isometric heat-insulated ventilation duct 7 in the duct 8 with a removable side wall made of a sample of the plate 1.

На фиг.2 показано поперечное сечение устройства, выполненного с образцом, покрытым ТЗП для проведения испытания и определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий λтзпi.Figure 2 shows a cross-section of a device made with a sample coated with a heat-transfer agent for testing and determining the coefficient of thermal conductivity of thin-walled heat-protective coatings λ tzpi .

На фиг.3 показано поперечное сечение устройства, выполненного с образцом без покрытия ТЗП с известным коэффициентом теплопроводности λo для проведения испытания и определения коэффициента теплоотдачи αΣi.Figure 3 shows a cross section of a device made with a sample without coating TZP with a known coefficient of thermal conductivity λ o for testing and determining the heat transfer coefficient α Σi .

При этом на фиг.2 показаны измерения в i-х точках поверхности полей температур на втором этапе испытания, когда в устройстве установлен образец пластины с нанесенным на него тонкостенным ТЗП, а на фиг.3 показаны измерения в i-х точках поверхности полей температур на первом этапе испытания, когда в устройстве установлен образец пластины без ТЗП.In this case, FIG. 2 shows the measurements at the i-points of the surface of the temperature fields in the second stage of the test, when a plate sample is installed in the device with a thin-walled TPP applied to it, and FIG. 3 shows the measurements at the i-points of the surface of the temperature fields on the first stage of the test, when the sample plate is installed in the device without TZP.

Предложенный способ может быть реализован устройством, которое представлено на фиг.1, 2. Устройство содержит теплоизолированный вентиляционный канал 7 в коробе 8, со съемной боковой стенкой, выполненной из образца пластины 1, а в параллельной ей противоположной стенке канала короба выполнен вырез в виде прямоугольного окна 6, в котором установлено ИК прозрачное стекло. На фиг.2 показано продольное сечение по А-А короба. Компьютерные термографы 4 и 5 установлены снаружи устройства и направлены на образец 1 и окно 6. При этом для испытания на первом этапе проверяемый образец 1 устанавливают без ТЗП, см. фиг.3, а для испытания во втором этапе наносят тонкостенное ТЗП-2 на внешнюю поверхность образца - 1 (см. фиг.2).The proposed method can be implemented by the device, which is shown in figure 1, 2. The device contains a thermally insulated ventilation duct 7 in the duct 8, with a removable side wall made of a sample plate 1, and a cut in the form of a rectangular is made in a parallel to the opposite wall of the duct channel window 6, in which IR transparent glass is installed. Figure 2 shows a longitudinal section along aa of the box. Computer thermographs 4 and 5 are installed outside the device and are directed to sample 1 and window 6. Moreover, for testing in the first stage, the test sample 1 is installed without TZP, see Fig. 3, and for testing in the second stage, thin-walled TZP-2 is applied to the external the surface of the sample is 1 (see figure 2).

Для подогрева образца 1 устанавлен нагреватель 3 с постоянной температурой, расположенный снаружи над образцом в теплоизолированном охлаждаемом корпусе. Кроме того, для охлаждения образца холодным воздухом в теплоизолированном вентиляционном канале 7 используют компрессор.To heat sample 1, a constant temperature heater 3 is installed, located outside the sample above in a thermally insulated cooled case. In addition, a compressor is used to cool the sample with cold air in a thermally insulated ventilation duct 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На первом и втором этапах испытания всю внешнюю поверхность проверяемого образца 1, закрепленного на боковой стенке теплоизолированного вентиляционного канала 7, нагревают равномерно по всей ее длине дистанционно подогревателем до постоянной температуры.In the first and second stages of the test, the entire external surface of the test sample 1, mounted on the side wall of the heat-insulated ventilation channel 7, is heated evenly along its entire length by a remote heater to a constant temperature.

Нагреватель 3 расположен снаружи над образцом в теплоизолированном корпусе.The heater 3 is located externally above the sample in a thermally insulated housing.

При этом включают компрессор для отвода тепла, охлаждения обратной стороны образца пластины 1 потоком холодного воздуха в вентиляционном канале 7. Одновременно компьютерный термограф 5 направляют в окно 6 и измеряют температурное поле на поверхности образца 1 через ИК прозрачное стекло, а термограф 4 измеряет температурное поле на внешней поверхности образца.In this case, a compressor is switched on to remove heat, cool the back of the sample plate 1 with a stream of cold air in the ventilation channel 7. At the same time, a computer thermograph 5 is sent to window 6 and the temperature field on the surface of sample 1 is measured through IR transparent glass, and thermograph 4 measures the temperature field on the outer surface of the sample.

Использование предлагаемого способа и устройства, реализующего его.Using the proposed method and device that implements it.

Проводят испытание в два этапа: на первом этапе равномерно нагревают всю внешнюю поверхность плоскости образца пластины 1 электроламповым или иным подогревателем 3 до постоянной температуры, одновременно охлаждают обратную сторону образа пластины 1 холодным воздушным потоком в вентиляционном канале 7 и измеряют температуру стенки вентиляционного канала, температуру воздуха в канале Tвi. От входа до выхода вентиляционного канала 7 проводят измерения Tвi термодатчиками до достижения стационарного теплового режима. Производят бесконтактное измерение температурных полей на внешней поверхности и на обратной стороне образца пластины термографами 4 и 5 соответственно Т1i, T2i. Рассчитывают тепловой поток на единицу поверхности по измеренным температурам без ТЗП через δo и λo в видеThe test is carried out in two stages: at the first stage, the entire external surface of the plane of the sample of plate 1 is uniformly heated with an electric lamp or other heater 3 to a constant temperature, at the same time, the reverse side of the image of plate 1 is cooled with cold air flow in the ventilation duct 7 and the wall temperature of the ventilation duct, air temperature are measured in the channel T bi . From the inlet to the outlet of the ventilation duct 7, T Bi measurements are made with thermal sensors until a stationary thermal regime is reached. A non-contact measurement of temperature fields on the outer surface and on the reverse side of the plate sample is made by thermographs 4 and 5, respectively, T 1i , T 2i . The heat flux per unit surface is calculated from the measured temperatures without a heat-transfer coefficient through δ o and λ o in the form

Figure 00000006
Figure 00000006

и плотность теплового потока в канале охлаждения в видеand the heat flux density in the cooling channel in the form

Figure 00000007
Figure 00000007

где коэффициент теплоотдачи

Figure 00000001
рассчитан с учетом конвекции влияния излучения на нагрев стенки вентиляционного канала с образцом в видеwhere is the heat transfer coefficient
Figure 00000001
calculated taking into account convection of the effect of radiation on heating the wall of the ventilation duct with a sample in the form

Figure 00000008
Figure 00000008

из равенства q1=q2 вычисляютfrom the equality q 1 = q 2 calculate

Figure 00000002
Figure 00000002

На втором этапе испытания наносят ТЗП на внешнюю поверхность образца 1, повторяют испытания и проводят измерения температуры воздуха в вентиляционном канале Tвi2, бесконтактное измерение на внешней стороне пластины образца с ТЗП температурных попей Ттзп1i и на обратной стороне поверхности пластины образца T2i2 с помощью термографов 4 и 5. При этом уравнение плотности теплового потока будет иметь следующий вид:At the second stage of the test, TZP is applied to the external surface of sample 1, the tests are repeated and air temperature in the ventilation channel T bi2 is measured , non-contact measurement on the outer side of the sample plate with TZP of temperature drops T tzp1i and on the reverse side of the surface of the sample plate T 2i2 using thermographs 4 and 5. In this case, the heat flux density equation will have the following form:

Figure 00000009
Figure 00000009

где Tтзп2i - внутренняя температура Tтзп2i поля на границе соприкосновения поверхностей тонкостенного ТЗП с поверхностью образца,where T tzn2i is the internal temperature T tnn2i of the field at the interface between the surfaces of the thin-walled TZP and the surface of the sample,

по измеренным температурам с покрытием ТЗП через λo к δo в видеaccording to the measured temperatures coated TZ through λ o to δ o in the form

Figure 00000010
Figure 00000010

или через коэффициент теплоотдачи

Figure 00000011
в видеor through the heat transfer coefficient
Figure 00000011
as

Figure 00000012
Figure 00000012

Из равенства q22=q32 производят определение температуры Tтзпхi по площади образца 1 в соответствии с формулойFrom the equality q 22 = q 32 determine the temperature T tsi by the area of sample 1 in accordance with the formula

Figure 00000013
Figure 00000013

и затем определяют коэффициент теплопроводности покрытия: ТЗП в i-й точке поверхности, рассчитанный по следующей формуле:and then determine the coefficient of thermal conductivity of the coating: TZP at the i-th point of the surface, calculated by the following formula:

Figure 00000014
Figure 00000014

определяют среднее значений коэффициента теплопроводности ТЗП λтзп ср. по площади нагрева F, равноеdetermine the average values of the coefficient of thermal conductivity of the thermal current loss λ tzp avg. by heating area F equal to

Figure 00000005
Figure 00000005

Использование предлагаемого способа и устройства, реализующего его, позволит обеспечить по сравнению с известным способом повышение точности коэффициента теплопроводности:Using the proposed method and a device that implements it, will provide, in comparison with the known method, an increase in the accuracy of the thermal conductivity coefficient:

- исключаются контактные датчики измерения температур на поверхностях образца, которые искажают структуры полей измеряемой температуры поверхности пластины образца с ТЗП;- excluded contact sensors for measuring temperatures on the surfaces of the sample, which distort the field structure of the measured temperature of the surface of the sample plate with a thermal current transformer;

- расширяются функциональные возможности способа за счет расширения контролируемых режимов;- expand the functionality of the method by expanding the controlled modes;

- использование компьютерных термографов с предлагаемым устройством имеет существенное преимущество, так как позволяет с высокой разрешающей способностью измерять температуру поля поверхности, что повышает достоверность экспериментального определения коэффициента теплопроводности и оценки эффективности тонкостенных ТЗП, толщина которых измеряется микронами.- the use of computer thermographs with the proposed device has a significant advantage, since it allows high-resolution measurement of the temperature of the surface field, which increases the reliability of the experimental determination of the coefficient of thermal conductivity and the effectiveness of thin-walled TZ, the thickness of which is measured by microns.

Claims (2)

1. Способ определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий (ТЗП), заключающийся в нагреве поверхности образца пластины с ТЗП и одновременным охлаждением воздухом обратной стороны поверхности без ТЗП, отличающийся тем, что проводят испытания в два этапа, на первом этапе равномерно нагревают всю внешнюю поверхность плоскости образца без ТЗП, одновременно охлаждают обратную сторону образца пластины холодным воздушным потоком в вентиляционном канале и измеряют температуру воздуха - Tвi от входа до выхода вентиляционного канала проводят измерения до достижения стационарного теплового режима, производят бесконтактное измерение температурных полей на внешней поверхности и на обратной стороне образца пластины соответственно,
T1i, T2i по измеренным температурам в одинаковых координатных в i-х точках поверхностей пластины исследуемого образца на основе уравнений теплового баланса производят расчет коэффициента теплоотдачи
Figure 00000015
с учетом конвекции и влияния излучения на температуру внутренней стенки образца по формуле:
Figure 00000016

где λ0 - коэффициент теплопроводности образца; δ0 - толщина образца; на втором этапе испытания наносят ТЗП на внешнюю поверхность образца, повторно проводят измерения в вентиляционном канале температуры Tвi2, бесконтактное измерение температурных полей на внешней и на внутренней сторонах Ттзп1i, Т2i2 образца с ТЗП, производят расчет внутренней температуры Tтзпхi поля на границе соприкосновения поверхностей ТЗП с поверхностью образца в соответствии с формулой:
Figure 00000017

и затем определяют коэффициент теплопроводности покрытия ТЗП в i-й точке поверхности, рассчитанный по следующей формуле:
Figure 00000018

определяют среднее значение λтзп по площади нагрева F, рассчитываемое как
Figure 00000019
1. The method of determining the coefficient of thermal conductivity of thin-walled heat-protective coatings (TZP), which consists in heating the surface of the sample plate with TZP and simultaneous air cooling of the reverse side of the surface without TZP, characterized in that the tests are carried out in two stages, at the first stage uniformly heat the entire outer surface of the plane sample without HRC, while the sample is cooled back side of the plate cold air flow in the ventilation duct and the air temperature is measured - T Bi from inlet to outlet vent translational channel measurement is performed until the stationary thermal mode, produce non-contact measurement of temperature fields at the outer surface and on the reverse side of the sample plate, respectively,
T 1i , T 2i from the measured temperatures at the same coordinate at the i-th surface points of the plate of the sample under study, based on the heat balance equations, the heat transfer coefficient is calculated
Figure 00000015
taking into account convection and the effect of radiation on the temperature of the inner wall of the sample according to the formula:
Figure 00000016

where λ 0 is the thermal conductivity of the sample; δ 0 is the thickness of the sample; at the second stage of the test, TZP is applied to the external surface of the sample, repeated measurements are taken in the ventilation channel of the temperature T bi2 , non-contact measurement of temperature fields on the external and internal sides T tzp1i , T 2i2 of the sample with TZP, the internal temperature T tzi i of the field at the contact boundary is calculated surfaces TZP with the surface of the sample in accordance with the formula:
Figure 00000017

and then determine the coefficient of thermal conductivity of the coating TZP at the i-th point of the surface, calculated by the following formula:
Figure 00000018

determine the average value of λ tzp by the heating area F, calculated as
Figure 00000019
 2. Устройство для определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий, содержащее испытываемый образец с ТЗП и без ТЗП, установленный на стенке, нагреватель, измерители температуры воздушного потока и температуры образца, отличающееся тем, что в него дополнительно введен теплоизолированный вентиляционный канал со съемной боковой стенкой, в которой установлен проверяемый образец, поверхность которого с ТЗП расположена снаружи канала, а поверхность без ТЗП обращена во внутрь канала, в параллельной ей противоположной стенке канала выполнен вырез в виде прямоугольного окна, в котором установлено ИК - прозрачное стекло, напротив исследуемых поверхностей образца снаружи канала установлены компьютерные термографы, при этом для подогрева поверхности плоскости образца с ТЗП используют нагреватель с постоянной температурой, а для охлаждения образца с обратной стороны используют поток холодного воздуха. 2. A device for determining the coefficient of thermal conductivity of thin-walled heat-protective coatings, containing a test sample with and without thermal protection, installed on the wall, a heater, air temperature and sample temperature meters, characterized in that it is additionally introduced a heat-insulated ventilation duct with a removable side wall, in which the test sample is installed, the surface of which with the TZP is located outside the channel, and the surface without the TZP is turned inside the channel, in parallel with it a cutout in the form of a rectangular window is made in the false wall of the channel, in which IR-transparent glass is installed, computer thermographs are installed outside the studied surfaces of the sample outside the channel, while a constant-temperature heater is used to heat the surface of the sample plane with TZP, and to cool the sample from the back use a stream of cold air.
RU2009149671/28A 2009-12-31 2009-12-31 Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end RU2426106C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009149671/28A RU2426106C1 (en) 2009-12-31 2009-12-31 Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009149671/28A RU2426106C1 (en) 2009-12-31 2009-12-31 Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2426106C1 true RU2426106C1 (en) 2011-08-10

Family

ID=44754695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009149671/28A RU2426106C1 (en) 2009-12-31 2009-12-31 Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2426106C1 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468360C1 (en) * 2011-07-27 2012-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) Method to measure integral coefficient of heat-shielding materials surface radiation
RU2478936C1 (en) * 2011-11-07 2013-04-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КазГАСУ Method of determining thermal conductivity coefficient of super-thin liquid heat-insulating coatings
RU2495409C1 (en) * 2012-05-25 2013-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Apparatus for determining thermal conductivity coefficient of material
RU2530473C1 (en) * 2013-04-23 2014-10-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Device and method for complex determination of basic thermophysical properties of solid body
RU2551389C1 (en) * 2013-12-11 2015-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" Method of determining thermal conductivity of heat-shielding coatings of highly thermally conductive materials
RU2568983C1 (en) * 2014-06-24 2015-11-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Method to determine coefficient of heat conductivity of liquid heat insulation in laboratory conditions
RU2587524C1 (en) * 2015-05-08 2016-06-20 Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" Apparatus for determining thermal conductivity coefficient and long-term performance of heat shielding coating
RU2594388C2 (en) * 2014-02-11 2016-08-20 Александр Валерьевич Бояринцев Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat-insulating coatings
RU2602595C1 (en) * 2015-04-06 2016-11-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Информационные и энергетические технологии" (ООО НПЦ "Инэнтех") Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation in natural conditions
RU2610348C1 (en) * 2015-11-02 2017-02-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Method for determining factor of thermal conductivity liquid thermal isolation on surface of flat heating source
RU2646437C1 (en) * 2016-12-13 2018-03-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation at non-stationary thermal mode
CN110646465A (en) * 2019-11-05 2020-01-03 核工业理化工程研究院 Axial thermal conductivity measuring device for thin-wall cylinder
RU2731112C1 (en) * 2019-05-28 2020-08-28 Александр Валерьевич Бояринцев Method of determining heat conductivity coefficient of heat-insulating coatings based on hollow microspheres using thermal imager

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468360C1 (en) * 2011-07-27 2012-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) Method to measure integral coefficient of heat-shielding materials surface radiation
RU2478936C1 (en) * 2011-11-07 2013-04-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КазГАСУ Method of determining thermal conductivity coefficient of super-thin liquid heat-insulating coatings
RU2495409C1 (en) * 2012-05-25 2013-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Apparatus for determining thermal conductivity coefficient of material
RU2530473C1 (en) * 2013-04-23 2014-10-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Device and method for complex determination of basic thermophysical properties of solid body
RU2551389C1 (en) * 2013-12-11 2015-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" Method of determining thermal conductivity of heat-shielding coatings of highly thermally conductive materials
RU2594388C2 (en) * 2014-02-11 2016-08-20 Александр Валерьевич Бояринцев Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat-insulating coatings
RU2568983C1 (en) * 2014-06-24 2015-11-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Method to determine coefficient of heat conductivity of liquid heat insulation in laboratory conditions
RU2602595C1 (en) * 2015-04-06 2016-11-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Информационные и энергетические технологии" (ООО НПЦ "Инэнтех") Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation in natural conditions
RU2587524C1 (en) * 2015-05-08 2016-06-20 Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" Apparatus for determining thermal conductivity coefficient and long-term performance of heat shielding coating
RU2610348C1 (en) * 2015-11-02 2017-02-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Method for determining factor of thermal conductivity liquid thermal isolation on surface of flat heating source
RU2646437C1 (en) * 2016-12-13 2018-03-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation at non-stationary thermal mode
RU2731112C1 (en) * 2019-05-28 2020-08-28 Александр Валерьевич Бояринцев Method of determining heat conductivity coefficient of heat-insulating coatings based on hollow microspheres using thermal imager
CN110646465A (en) * 2019-11-05 2020-01-03 核工业理化工程研究院 Axial thermal conductivity measuring device for thin-wall cylinder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2426106C1 (en) Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end
US8718989B2 (en) Method to determine the internal structure of a heat conducting body
Tang et al. Theoretical and experimental study on thermal barrier coating (TBC) uneven thickness detection using pulsed infrared thermography technology
Adamczyk et al. Nondestructive technique of measuring heat conductivity of thermal barrier coatings
Yang et al. In situ methodology for thermal performance evaluation of building wall: A review
Vladimirovich et al. Measuring the thermo physical properties of construction projects
Simões et al. Laboratory assessment of thermal transmittance of homogeneous building elements using infrared thermography
GB2131175A (en) Measuring temperatures and heat transfer coefficients
RU2568983C1 (en) Method to determine coefficient of heat conductivity of liquid heat insulation in laboratory conditions
RU2646437C1 (en) Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation at non-stationary thermal mode
RU2460063C1 (en) Method of determining heat conductivity and temperature conductivity of solid-state body in nonsteady thermal conditions
RU2480739C1 (en) Thermal non-destructive testing method of resistance to heat transfer of building structure
RU2602595C1 (en) Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation in natural conditions
RU2486497C1 (en) Plant for testing of aircraft thermal protection
Licu et al. Transient heat transfer measurements using a single wide-band liquid crystal test
RU2497106C1 (en) Method for nondestructive testing of thermal properties of building envelopes
Longo A steady-state apparatus to measure the thermal conductivity of solids
Sapozhnikov et al. Bismuth-based gradient heat-flux sensors in thermal experiment
Ghorbani-Tari et al. On liquid crystal thermography for determination of the heat transfer coefficient in rectangular ducts
Rochatka Method elaboration for determining heat losses within heat leakage bridges occurring in isothermal and cooling bodies
RU156904U1 (en) STAND FOR QUALITATIVE EVALUATION OF HEAT-INSULATING PROPERTIES OF MATERIALS
RU2762534C1 (en) Method for determining heat transfer coefficient of materials and device for its implementation
Worsztynowicz et al. The analysis of heating process of catalytic converter using thermo-vision
RU2527128C2 (en) Measurement of heat conductivity and heat resistance of construction structure
RU2356038C1 (en) Plant to determine effective heat conductivity of powder-vacuum and shield-vacuum thermal insulation

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20120827

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150101