CS197928B1

CS197928B1 - Způsob a zařízení na měření teplotní vodivosti keramických hmot

Info

Publication number: CS197928B1
Application number: CS403378A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Hanykyr; Petr Texl
Original assignee: Vladimir Hanykyr; Petr Texl
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1980-05-30

Description

Vynález se týká způsobu a zařízení na měření teplotní vodivosti keramických hmot v závislosti na teplotě.

Dosud známé způsoby a zařízení používají vyhřívanou rtuíovou lázeň, na kterou se pokládá válcový vzorek. Měrná teplotní vodivost vzorku se určuje z doby, za kterou doělo k roztavení krystalu o známé teplotě tání, umístěného na povrchu zkoušeného vzorku. Tento způsob umožňuje stanovit měrnou teplotní vodivost materiálu v rozsahu 20 až 100 °C podle empirické rovnice.

1,7 a = o -y- , kde a je teplotní vodivost (m s ), c konstanta zařízení, i tloušťka vzorku (m) a čas od přiložení vzorku do roztavení krystalu (s).

Později byla použitelnost tohoto způsobu rozšířena až do teploty 400 °C tím, že místo rtuíové lázně se použilo lázně ze slitiny olova a zinku a příslušné indikační látky.

197 928

Tyto způsoby a zařízení neumožňuji měřit teplotní vodivost při vyšších teplotách. Dalěí nevýhodou je nutnost kalibrace zařízení materiálem o známá teplotní vodivosti.

Uvedené nedostatky odstraňuje způeob měření teplotní vodivosti keramických hmot a výrobků (předmětů) pro jednotlivé teplotní intervaly podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vzorek ae vyhřívá v peci ae dvěma samostatně vyhřívanými komorami oddělenými pohyblivou clonou, přičemž do spodní komory ae umístí kelímek a lázní z kovových slitin, například vizmutu, olova a cínu, nebo zinku a hliníku, která má o 50 až 100 °C vyšší teplotu než je teplota v horní komoře, do níž ae umístí vzorek, do kterého se vloží termočlánek, po ustavení teplot se otevře clona a vzorek ae položí na hladinu lázně, přičemž ae měří časový průběh teploty ve vzorku a po dosažení rovnovážné teploty se vzorek přesune do horní komory, clona se uzavře a ze získaných teplotních závislostí na čase aa stanoví teplotní vodivost.

Podstata zařízení k provádění způsobu spočívá v tom, že v peci ae dvěma topnými samostatně vyhřívanými komorami ja v dolní topné komoře umístěn kelímek a lázní, v níž je ponořen první termočlánek, a v horní topné komoře je umístěn druhý termočlánek a vzorek, v němž je vložen měřicí termočlánek, přičemž obě topná komory jsou odděleny clonou ovládanou ty£í.

Podle dalšího význaku vynálezu je vzorek zavěšen na trubce, přičemž svár měřicího ' termočlánku je umístěn ve spodní polovině výšky vzorku.

Účinek vynálezu spočívá v tom, že umožňuje měřit teplotní vodivost keramických hmot a výrobků až do teploty 1300 °C. Indikační látka, jejíž použitelnost do takto vysokých teplot nepřipadá v úvahu, je nahražena přesnějším měřením průběhu teploty ve vzorku termočlánkem. Toto řešení umožňuje i přesná matematická vyhodnocení výsledků měření. Zařízeni také umožňuje měřit teplotní vodivost při okamžité teplotě výpalu keramické hmoty.

Je také možné měřit teplotní závislost teplotní vodivosti během výpalu na jednom vzorku.

Vynález je blíže objasněn na příkladu provedení vynálezu a podle připojených výkresů, kde značí obr. 1 provedení zařízení na měření teplotní vodivosti v náryse, obr. 2 časový průběh teploty v měřeném vzorku a obr. 3 určeni poločasu postupu tepla vzorkem.

Příklad

Jda o stanovení teplotní vodivosti porcelánové hmoty obohacené AlgOj v závislosti na teplotě výpalu v intervalu 170 až 933 °C.

K měření teplotní vodivosti byla použita válcová tělíska o průměru 30 mm a dáloa mm. llěřicí termočlánek byl zabudován ve vzdálenosti asi 10 mm od exponovaná základny.

97 92

Jako lázeň byly použity postupně tři slitiny o složení uvedeném v tabulce I, a to pro uve děné intervaly teplot.

Tabulka I

Vlastnosti kovových slitin

	Teplota tání
Složení slitiny	slitiny t^	Interval použití
(hmot. %)	(°C)	t <°C)
50 Bi - 30 Pb - 20 Sn	58	60 až 450
95 Zn - 5 Al	382	400 až 850
85 Cu - 15 Sn	798	800 až 1300

Při stanovení byla změřena vzdálenost termočlánku od exponované základny a dále digitálním voltmetrem byl sledován teplotní interval a časový průběh teploty.

Celý výpočet teplotní závislosti byl proveden na počítači, kde program umožnil vypočítat poločas prostupu tepla lineární regresí a potom i teplotní vodivost v jednotlivých teplotních intervalech. Tak byly získány hodnoty teplotního intervalu, střední teplota intervalu a teplotní vodivost pro daný teplotní interval.

Pro uvedený příklad měření byly získány následující hodnoty, uvedené v tabulce II.

Tabulka II '

Závislost teplotní vodivosti porcelánové hmoty na teplotě výpalu

Teplotní interval (°C>	Střední teplota (°C)	Teplotní vodivost a.10® (m^a“¹)
170 až 270	220,0	7,06
280 až 460	370,0	5,67
460 až 657	558,5	0,87'
650 až 790	720,0	2,38
780 až 933	856,5	3,55

Jak patrno z obr. 1, zařízení na měření teplotní vodivosti se skládá z pece 11, izolované minerální vatou g, přičemž pec 11 je rozdělena přepážkou na dvě topné komory 13.

samostatně vytápěné spirálou 2 z odporového drátu. V horní topné komoře 14 je umístěn vzorek 12 a v dolní topné komoře 13 je umístěn kelímek 10 s kovovou lázní. Teplota v horní topné komoře 14 je měřena druhým termočlánkem 1, teplota kovové lázně prvním termočlánkem 2. Víkem 6 pece 11 prochází keramická tyč g, která slouží k manipulaci s clonou 8, oddělující obě topné komory 1£, 1£ pece 11. Válcový vzorek 12 je výkyvně zavěšen na trub4

197 928 ce £, v níž je umístěn měřicí termočlánek χ.

Postup při měření teplotní vodivosti spočívá ve vyhřátí obou topných komor 13. 14 pece 11 na zvolenou teplotu při uzavřené cloně 8 mezi topnými komorami lj. 14. Teplota lázně je o 50 až 100 °C vyěěí než je teplota horní topné komory 14 se vzorkem 12. V čase

O se otevře clona 8 a vzorek 12 se položí na hladinu kovové lázně. Měří se časový průběh teploty ve vzorku 12, což je patrno z obr. 2, kde t_p značí rovnovážnou teplotu, j poločas prostupu tepla ve vzorku 12, K přesnému měření teploty se s výhodou použije digitální voltmetr. Po dosažení rovnovážné teploty, nebo přiblížení k ní, se teplotní expozice přeruěí a clona 8 se uzavře. Obě komory 12, 14 se vyhřejí na vyěší teplotu a postup se opakuje.

Způsob vyhodnocení spočívá v tom, že teplotní vodivost pro jednotlivé teplotní intervaly se vypočte z Fourierovy rovnice c/t _ . c/t

kde t je teplota (°C),

Τ' je čas (s), a je teplotní vodivost (m s ) a x je vzdálenost teplotní vlny (m).

Pro prostup tepla vzorkem 12, kdy teplo vchází pouze základnou, lze použít pro výpočet teplotní vodivosti vzorec

1,96 . L² kde L je vzdálenost měřicího termočlánku 2 ^0<i exponované základny (m) a 'Tq 5 je poločas prostupu tepla (s).

Poločas prostupu tepla θ je možno přesněji určit z rovnice přímky vyjádřené vztahem τ-

t, r

t, jak je patrno z obr. 3.

197 928

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Způsob měření teplotní vodivosti keramických hmot a výrobků pro jednotlivé teplotní intervaly, vyznačený tím, Se vzorek se vyhřívá v peci se dvěma samostatně vyhřívanými komorami oddělenými pohyblivou clonou, přičemž se do spodní komory umístí kelímek s lázní z kovových slitin, například vizmutu, olova a cínu nebo zinku a hliníku, které má o 50 až 100 °C vyšší teplotu než je teplota v horní komoře, do níž se umístí vzorek, do kterého se vloží termočlánek, po ustavení teplot se otevře clona a vzorek se položí na hladiňu lázně, změří se časový průběh teploty ve vzorku a po dosažení rovnovážné teploty se vzorek přesune do horní komory a clona se uzavře s ze získaných teplotních závislostí na čase se stanoví teplotní vodivost.

2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že v peci se dvěma topnými samostatně vyhřívanými komorami (13, 14) je v dolní topné komoře (13) umístěn kelímek (10) s lázní, v níž je ponořen první termočlánek (2), a v horní topné komoře (14) je umístěn druhý termočlánek (1) a vzorek (12), v němž je vložen měřicí termočlánek (3), přičemž obě topné komory (13, 14) jsou odděleny clonou (8) ovládanou tyčí (5).

3. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že vzorek (12) je zavěšen na trubce (4), přičemž svar měřicího termočlánku (3) je umístěn ve spodní polovině výšky vzorku (12).

3 výkresy