METODY POMIARU PARAMETRW CIEPLNYCH CIA STAYCH Jerzy Autor

METODY POMIARU PARAMETRÓW CIEPLNYCH CIAŁ STAŁYCH Jerzy. Autor Bodzenta Parametry cieplne Podstawowe równania Metody stałego strumienia Metody zmiennego strumienia Metody impulsowe Podsumowanie

Parametry cieplne n n Ciepło właściwe. C [J·kg-1 K-1] Współczynnik przewodnictwa cieplnego κ [W·m-1 K-1] Dyfuzyjność cieplna α = κρ-1 C-1 [m 2 s-1] Aktywność cieplna (efuzyjność cieplna) ε = (κρC)1/2 [W·s 1/2 m-2 K-1] n Pojemność cieplna ρC [J·m-3 K-1] n Opór cieplny RC [m 2 K·W-1] J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 2

Podstawowe równania Bilans cieplny Prawo Fouriera 1 wymiar stan ust. Równanie Fouriera-Kirchhoffa J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 3

Podstawowe równania Współczynnik odbicia fali termicznej 1 0 2 x J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 4

Podstawowe równania Związki J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 5

Metody stałego strumienia Podstawowa zależność Wyznaczane Mierzone Model jednowymiarowy, stan ustalony Mierzone Wyznaczane J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 6

Metody stałego strumienia Typowe układy pomiarowe Grzejnik ekranujący Grzejnik Czujnik temperatury Próbka Izolacja cieplna Chłodnica Problemy: - dokładne wyznaczenie j. Q lub P, - jednowymiarowość. J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 7

Metody stałego strumienia Metody porównawcze Światło Kamera IR Grzejnik Czujnik temperatury Wzorzec Próbka T Izolacja cieplna Chłodnica x J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 8

Metody zmiennego strumienia Podstawowa zależność Wyznaczane Rozwiązanie Mierzone J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 9

Metody zmiennego strumienia Ångström (1863) d T 1 T 2 T 3 T 4 Obecnie Dt Kamera IR J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 10

Metody zmiennego strumienia Adams, Kirkbright (1977) Dφ d Komora FA Zhang i inni (1990) f 1/2 d Podłoże J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 11

Metody zmiennego strumienia Metoda pomiaru dla płyt z 0 d J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 12

Metody zmiennego strumienia Metoda pomiaru dla płyt - modyfikacja z 0 d Płyn Możliwość dodatkowego wyznaczenia aktywności cieplnej przy pomiarach dla różnych płynów pod próbką J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 13

Metody zmiennego strumienia Kuo i inni (1986) z 0 │ t│cos( t), a. u. y 0, mm J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 14

Metody zmiennego strumienia Salazar, Sánchez-Lavega (1994) 3 Kamera IR 300 Hz 700 Hz 1000 Hz 2 z 0 arg( t), rad 1 0 -1 y 0 -2 100 200 300 400 y 0, mm 500 600 Obecnie J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 15

Metody zmiennego strumienia Metoda 3ω – Cahill (1990) I 0 cos (ωt) U J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 16

Metody impulsowe Q 0 rcl q. Atp d Parker i inni (1961) p 2 bt l 2 1 0. 8 Qlrcl 0. 6 q. Atp 0. 4 0. 2 0 t t 0 x 1/2 2 J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 4 p 2 bt l 2 6 8 10 17

Metody impulsowe Bertolotti i inni (1993) r 2 a 2 as J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 18

Metody impulsowe C. J. K Richardson, J. B. Spicer, Optics and Lasers in Engineering 40 (2003) 379 -391` Termoodbicie przejściowe Transient thermoreflectance (TTR) Laser 76 MHz, 790 nm, 200 fs Homodyna 1 MHz Detektor 1: 9 Pomiar: S(t), 0 < t < 500 ps Modulator AO 1 MHz J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 19

Metody impulsowe Przejściowe siatki cieplne Transient thermal gratings (TTG) θ y Dla małych θ J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 20

Podsumowanie n n Pomiar parametrów cieplnych jest trudny Trudno jest wyróżnić standardowe metody pomiaru Większość metod jest oparta na dopasowaniu parametrów w ramach założonego modelu Większość metod jest oparta na bezpośrednim lub pośrednim pomiarze temperatury powierzchni próbki J. Bodzenta - Metody pomiaru parametrów cieplnych cial stałych 21