ГОСТ Р 57967-2017

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОМПОЗИТЫ

Определение теплопроводности твердых тел методом стационарного одномерного теплового потока с охранным нагревателем

Composites. Determination of thermal conductivity of solids by stationary one-dimensional heat flow with a guard heater technique

ОКС 19.020

         81.060.30

         83.120

Дата введения 2018-06-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") при участии Автономной некоммерческой организации "Центр нормирования, стандартизации и классификации композитов" (АНО "Стандарткомпозит"), Объединения юридических лиц "Союз производителей композитов" (ОЮЛ "Союзкомпозит") на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен ТК 497

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 497 "Композиты, конструкции и изделия из них"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 ноября 2017 г. N 1785-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ E1225-13* "Стандартный метод испытания на определение теплопроводности твердых веществ методом сравнительного продольно-огражденного теплового потока" (ASTM E1225-13 "Standard Test Method for Thermal Conductivity of Solids Using the Guarded-Comparative-Longitudinal Heat Flow Technique", MOD) путем изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными в ГОСТ 1.5-2001 (подразделы 4.2 и 4.3).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

В настоящий стандарт не включены пункты 5, 12, подпункты 1.2, 1.3 примененного стандарта АСТМ, которые нецелесообразно применять в российской национальной стандартизации в связи с их избыточностью.

Указанные пункты и подпункты, не включенные в основную часть настоящего стандарта, приведены в дополнительном приложении ДА.

Дополнительная ссылка, включенная в текст стандарта для учета особенностей национальной стандартизации, выделена курсивом**.

________________

** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов приводятся обычным шрифтом; в разделах 2 "Нормативные ссылки", 6 "Подготовка к проведению испытаний" и отмеченные в разделе "Предисловие" знаком "**" выделены курсивом. - Примечания изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта АСТМ для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (подраздел 3.5).

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой указанного стандарта АСТМ приведено в дополнительном приложении ДБ.

Сведения о соответствии ссылочного национального стандарта стандарту АСТМ, использованному в качестве ссылочного в примененном стандарте АСТМ, приведены в дополнительном приложении ДВ

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает определение теплопроводности однородных непрозрачных твердых полимерных, керамических и металлических композитов методом стационарного одномерного теплового потока с охранным нагревателем.

1.2 Настоящий стандарт предназначен для применения при испытании материалов, имеющих эффективную теплопроводность в диапазоне от 0,2 до 200 Вт/(м·К) в диапазоне температур от 90 К до 1300 К.

1.3 Настоящий стандарт может быть также применен при испытании материалов, имеющих эффективную теплопроводность вне указанных диапазонов с более низкой точностью.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2789 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

ГОСТ Р 8.585 Государственная система обеспечения единства измерений. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины, определения и обозначения

3.1 В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 теплопроводность , Вт/(м·К): Отношение плотности теплового потока при стационарных условиях через единицу площади к единице градиента температуры в направлении, перпендикулярном к поверхности.

3.1.2 кажущаяся теплопроводность: При наличии других способов передачи тепла через материал, кроме теплопроводности, результаты измерений, выполненных по настоящему методу испытания, представляют собой кажущуюся или эффективную теплопроводность.

3.2 В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

3.2.1 , Вт/(м·К) - теплопроводность эталонных образцов в зависимости от температуры.

3.2.2 , Вт/(м·К) - теплопроводность верхнего эталонного образца.

3.2.3 , Вт/(м·К) - теплопроводность нижнего эталонного образца.

3.2.4 , Вт/(м·К) - теплопроводность испытуемого образца с поправкой на теплообмен в необходимых случаях.

3.2.5 , Вт/(м·К) - теплопроводность испытуемого образца, рассчитанная без учета поправки на теплообмен.

3.2.6 , Вт/(м·К) - теплопроводность изоляции в зависимости от температуры.

3.2.7 , К - абсолютная температура.

3.2.8 , м - расстояние, измеренное от верхнего конца пакета.

3.2.9 , м - длина испытуемого образца.

3.2.10 , К - температура при .

3.2.11 , Вт/м - тепловой поток на единицу площади.

3.2.12 , , др. - отклонения , , др.

3.2.13 , м - радиус испытуемого образца.

3.2.14 , м - внутренний радиус охранной оболочки.

3.2.15 , К - температура охранной оболочки в зависимости от расстояния .

     4 Сущность метода

4.1 Общая схема метода стационарного одномерного теплового потока с использованием охранного нагревателя показана на рисунке 1. Испытуемый образец с неизвестной теплопроводностью , имеющий предполагаемую удельную теплопроводность , устанавливают под нагрузкой между двумя эталонными образцами с теплопроводностью , имеющими такую же площадь поперечного сечения и удельную теплопроводность . Конструкция представляет собой пакет, состоящий из дискового нагревателя с испытуемым образцом и эталонными образцами с каждой стороны между нагревателем и теплоотводом. В исследуемом пакете создается градиент температуры, потери тепла сводятся к минимуму за счет использования продольного охранного нагревателя, имеющего приблизительно тот же температурный градиент. Через каждый образец протекает примерно половина энергии. В равновесном состоянии коэффициент теплопроводности определяют исходя из измеренных градиентов температуры испытуемого образца и соответствующих эталонных образцов и теплопроводности эталонных материалов.

4.2 Прикладывают силу к пакету для обеспечения хорошего контакта между образцами. Пакет окружается изолирующим материалом с теплопроводностью . Изоляция заключена в охранную оболочку с радиусом , находящуюся при температуре . Устанавливают градиент температуры в пакете путем поддержания верхней части при температуре и нижней части при температуре . Температура обычно является линейным температурным градиентом, приблизительно соответствующим градиенту, установленному в исследуемом пакете. Может быть также использован изотермический охранный нагреватель с температурой , равной средней температуре испытуемого образца. Не рекомендуется использовать конструкцию измерительной ячейки прибора без охранных нагревателей из-за возможных больших тепловых потерь, особенно при повышенных температурах. В стационарном состоянии температурные градиенты вдоль участков вычисляют на основе измеренных температур вдоль двух эталонных образцов и испытуемого образца. Значение без учета поправки на теплообмен вычисляют по формуле (условные обозначения приведены на рисунке 2).

,                                 (1)

где - температура при , К;

- температура при , К;

- температура при , К;

- температура при , К;

- температура при , К;

- температура при , К;

- координата 1-го датчика температуры, м;

- координата 2-го датчика температуры, м;

- координата 3-го датчика температуры, м;