フラッシュ法による不透明板で挟んだ透明体の熱拡散率測定法  [in Japanese] Thermal Diffusivity Measurement Method of Transparent Material sandwiched between opaque plates by Flash Method  [in Japanese]

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Abstract

<p>吸収係数と試料厚さの積である光学厚さが0.1程度より小さい半透明体の熱伝導は,拡散伝熱と端面間の放射熱伝達に近似できることが確認されている.端面間の放射伝熱が拡散伝熱に比較して無視できる温度域では,通常の拡散伝熱を想定した測定法が適用でき,単層ガラスの熱拡散率が測定されている.無視できない温度域においては端面間放射伝熱による測定誤差が生じるため,両端を不透明化した単層材に対して端面間放射伝熱を考慮した測定法が開発されている.しかし,従来の方法では熱容量や熱拡散率が無視出来るような薄膜を両端の不透明膜として用いていたため蒸発や拡散が活発となる高温域では不透明膜の耐熱性に限界があった.光学厚さが小さく透明体近似可能な半透明体を耐熱性が高く熱容量と熱拡散率を無視できないような厚さの不透明材で挟んだ3層材料として,低温域から高温域まで広い温度域で透明体の熱拡散率測定が可能な方法を検討した.このような3層材料の熱伝導方程式を試料表裏面の放射損失を考慮してラプラス空間で解析し,裏面温度式を導いた.同式を用いて光学厚さが小さい第2層半透明体の熱拡散率,透熱係数およびビオ数をラプラス空間における最小二乗法にて決定する方法を検討した.具体的にはこれらを独立変数として解析する方法(直接法)と実空間における試料裏面温度の低下領域の減衰時定数を用いて導出する方法(時定数法)を取り上げ,両方法とも解析対象層の熱拡散率を求められることを精度評価により実証した.</p>

<p>It has been confirmed that thermal conduction of optical thickness less than 0.1 is approximately composed of diffusive heat transfer and radiative heat transfer between the end faces. It was applied to single layer glass and the thermal diffusivity was measured at high temperature. Since the opaque film at both ends was made of a thin film whose heat capacity and thermal diffusiviry can be neglected, there was a temperature limit where evaporation and diffusion are active. In order to apply this method at a higher temperature, three layer material with an opaque plate on both ends was examined. This 3 layer material temperature equation was obtained in the Laplace space under the radiation loss. Analyzing method of the 2<sup>nd</sup> layer thermal diffusivity was investigated. First method is a search of a root-mean-square deviation minimum in the Laplace space under the condition that the thermal diffusivity, diathermic coefficient and the Biot number are independent variable (Direct method). Second method is a method to search the minimum under the condition that the theoretical cooling time constant equals to the cooling time constant of the temperature data (Cooling time constant method). It was confirmed that it is possible to determine the thermal diffusivity by both methods.</p>

Journal

  • Netsu Bussei

    Netsu Bussei 32(2), 80-87, 2018

    JAPAN SOCIETY OF THERMOPHYSICAL PROPERTIES

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    130007405867
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AN10064743
  • Text Lang
    JPN
  • ISSN
    0913-946X
  • NDL Article ID
    029088380
  • NDL Call No.
    Z15-524
  • Data Source
    NDL  J-STAGE 
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