148146. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és műszer hővezetési állandók mérésére

Megjelent: 1961. március 31. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 148.146. SZÁM 42. i. 3—17. OSZTÁLY — SE—891. ALAPSZÁM Eljárás és műszer hővezetési állandók mérésére Steiner Ferenc egyetemi tanársegéd, Miskolc A bejelentés napja: 1959. január 28. A találmány eljárás anyagok hőmérsékletvezetőképességének és hővezetőképességének tranziens hőátviteli folyamatok felhasználásával való egyszerű meghatározására és az eljárás foganatosítására szolgáló mérőműszer. Ipari anyagvizsgálatoknál és geofizikai vizsgálatoknál gyakran előforduló feladat az anyagok hőmérsékletvezetőképességének és hővezetőképességének meghatározása. A méréseket a feladatok jellegétől függően részben laboratóriumban, részben szabad térségben, illetve a föld felülete alatt : kell végezni. A mérések egy része egyszeri mérés, pl. egy adott anyag hővezetési állandóinak laboratóriumi meghatározása, másik része hosszú ideig tartó méréssorozatból áll, így pl. a geofizikai mérések egyes eseteiben. A hővezetési állandók meghatározására pl. a következő esetekben van szükség. Hőfluxus mérése (pl. bányában); a földfelszín hőmérséklete napsugárzás okozta komponensének meghatározása abból a célból, hogy ezt a nagy abszolút értékű hatást termikus obszervatóriumi adatok és az ismert T = T0

-em • sin | cot~ ~2~ egyenlet segítségével korrekcióba vehessük a további mérések eredményeinek kiértékelésénél; kis hővezetési állandókkal rendelkező anyagok (ún. hőszigetelők, pl. fa) hővezetőképességének és hőmérsékletvezetőképességének meghatározása; anyagok hőveeztési anizotrópiájának meghatározása laboratóriumban vagy a föld felszíne alatt végzett méréssel, stb. A felszíni hőmérséklet napsugárzás okozta komponensének meghatározását terepen végzett hőmérsékletméréseknél, megfelelő hőmérsékletvezetőképesség-mérési eljárás hiányában, mind ez ideig nem alkalmazzák. Ugyanezért nem végeznek terepen rutinszerűen hőfluxusmeghatározásokat sem. Az ismert eljárások és módszerek nem képesek arra, hogy a hőmérsékletvezetőképesség és hőve. zetőképesség értékét együttesen és egyidejűleg szolgáltassák. A két adat együttes ismeretére szükség lehet pl. kőzeten belüli hőfluxus-meghatározásnál, ahol a hővezetőképesség (a hőfokdifferenciához hasonlóan) magához a mérendő menynyiség definíció szerinti kiszámításához, a hőmérsékletvezetőképesség pedig a korrekció számításához szükséges. Egyes esetekben a térfogati fajhő értékének ismerete is fontos. Ez a két hővezetési állandóból ismert módon egyszerű osztással nyerhető. Ez idő szerint nem ismeretes olyan eljárás, ami a hővezetőképesség és hőmérsékletvezetőképesség értékét együttesen és elsődlegesen szolgáltatná anélkül, hogy a mérendő anyagot ne kellene adott alakúra hozni vagy hogy ne lenne hozzá szükséges ismert hőmérsékletek előállítása. A találmányban új az, hogy olyan eljárást és mérőműszert ad meg, ami nem jár a fenti hátrányok és hiányosságok egyikével sem. Tehát a találmány célja olyan hőmérsékletvezetőképesség és hővezetőképesség mérésére szolgáló eljárás és műszer létesítése, amely a két adatot együttesen, egyidejűleg és elsődleges eredményként adja, in situ-mérésekre is alkalmas, a műszer könnyen kezelhető, pontossága kielégítő, továbbá egyszerű és olcsó. A találmánnyal kapcsolatos műszaki többlethatás annak iparszerű alkalmazásánál mutatkozik meg, elsősorban ott, ahol in situ-mérésekre van szükség. így pl. a geofizikai terep-hőmérsékletmérések pontosságát többszörösére növeli és lehetőséget nyújt terepi hőfluxusmérésekre is, ami a termikus nyersanyagkutatás szempontjából döntő jelentőségű. A találmány szerinti eljárás és műszer a kitűzött feladatot azzal oldja meg, hagy egy véges méretű hőforrást helyezünk el a mérendő anyagú és véges méretű testbe és a testben a hőforrástól meghatározott távolságra elhelyezett véges méretű hőmérsékletérzékelő egységgel vagy egységekkel észleljük, illetve regisztráljuk a hőmérsékletemelkedést az idő függvényében. A hővezetési állandóknak tranziens hőátviteli folyamatokkal való mérése a következő meggondolás alapján lehetséges: „K" hővezetőképességű, „a2

" hőmérsékletvezetőképességű, végtelen kiterjedésű homogén közegben konstans „q" erősségű, pontszerű hőforrást elhelyezve a hőforrás elhelyezése pillanatától, );t" = 0-tól eltelt „t" idő múlva a pontszerű hő-