Vynález sa týká zariadenia na meranie tepelnej vodivosti v oblasti nízkých teplot. V súčasnosti sú známe zariadenia na meranie tepelnej vodivosti, pracuj úce stacionámymi alebo nestacionárnymi spósobmi. V oblasti nízkých teplot, keď sa pri meraní tepelnej vodivosti izolácií pracuje prevažne s vysokými hodnotami izolačného vákua, sa v dosledku dlhých dob, potřebných na získanie nízkých teplot a vysokého vákua, strácajú výhody nestacionárneho sposobu merania, přej avuj úce sa v kratšej době konania experimentu. Preto sa v tejto oblasti obvykle používajú stacionárně metody, využívajúce k meraniu gulbvý, válcový alebo doškový kalorimeter.The invention relates to an apparatus for measuring thermal conductivity in the low temperature region. At present, devices are known for measuring thermal conductivity, operating in stationary or non-stationary ways. In the low temperature area, when the thermal conductivity of insulation is largely based on high insulation vacuum values, the benefits of the non-stationary measurement method are lost as a result of the long times required to obtain low temperatures and high vacuum, taking advantage of shorter experiment times . Therefore, stationary methods using a gauge, cylindrical or thatched calorimeter are commonly used in this field.
Pri známých konštrukčných usporiadaniach takýchto zariadení na meranie tepelnej vodivosti izolácií v oblasti nízkých teplot sa dosahuje tepelný spád medzi jej hraničnými stěnami na jednej straně tepelným kontaktem so stěnou nádoby naplněnou kvapalným plynom (obvykle kvapalné hélium aleb© kvapalný dusík) a na druhej straně so stěnou pri okolitej, alebo vyššej teplote. Vyššia teplota tejto steny sa dosahuje tepelným kontaktem s kvapalimou zabezpečuj úcou tok energie na túto stenu, pričom jej teplota sa dá udržovat a regulovat na požadovanej hodnotě. Tým sa dá regulovat a udržiavať teplota „teplej“ strany izolácie. Nevýhodou takýchto zariadení je, že ich usporiadanie neumožňuje dosahovat na „teplej“ straně izolácie teploty pod bodom tuhnutia tejto kvapaliny, zabezpečujúcej tok energie (obvykle sa používajú oleje, alebo destilovaná voda) a tak rozšířit merania o tie, ktoré sú konané pri volených spádoch teploty v oblasti nízkých teplot. Vynálezom sa táto nevýhoda odstraňuje.In the known designs of such devices for measuring the thermal conductivity of insulations in the low temperature region, a thermal gradient is achieved between its boundary walls on one side by thermal contact with a container wall filled with liquid gas (usually liquid helium or liquid nitrogen) and ambient or higher temperature. The higher temperature of this wall is achieved by thermal contact with the liquid providing the energy flow to the wall, the temperature of which can be maintained and controlled at the desired value. In this way the temperature of the "warm" side of the insulation can be controlled and maintained. The disadvantage of such devices is that their arrangement does not allow to reach the "warm" side of the insulation below the freezing point of the energy flowing liquid (usually oils or distilled water) and thus to extend the measurements to those that take place at selected temperature gradients. in the low temperature range. The present invention removes this disadvantage.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že zariadenie na meranie tepelnej vodivosti izolácií obsahuje termostatová došku, tepelne spojená s vnútornou tieniacou nádobou, alebo s vonkajšou tieniacou nádobou naplněnými kvapalným chladivom, pričom na termostatovanej doske je rovnoměrně rozmiestnená ohrievacia spirála.SUMMARY OF THE INVENTION The device for measuring the thermal conductivity of insulations comprises a thermostat that is thermally connected to an internal shielding vessel or an external shielding vessel filled with liquid coolant, the heating coil being equally distributed on the thermostatic plate.
Zariadenie na meranie tepelnej vodivosti izolácií v oblasti nízkých teplot má výhodu v tom, že vnútorná tieniaca nádoba je plněná rovnakým kvapalným chladivom ako vnútorná nádoba (například kvapalným dusíkom, alebo kvapalným héliom). Vonkajšiu tieniacu nádobu zariadenia je možné plnit aj chladivom o vyššom bode varu, než má chladivo použité vo vnútornéj nádobě. Tak například je možné vonkajšiu tieniacu nádobu plnit kvapalným dusíkom (teplota varu 77 K) a vnútorná nádobu kvapalným héliom (teplota varu 4,2 K).A device for measuring the thermal conductivity of low temperature insulations has the advantage that the inner shielding vessel is filled with the same liquid coolant as the inner vessel (for example, liquid nitrogen or liquid helium). The external shielding vessel of the device can also be filled with a coolant having a higher boiling point than the refrigerant used in the inner vessel. For example, the external shield can be filled with liquid nitrogen (boiling point 77 K) and the inner shield with liquid helium (boiling point 4.2 K).
Vynález je podrobnejšie vysvětlený a ob201635 jasněný na příklade vyhotovenia doškového kalorimetra podl’a obrázku 1. Doškový kalorimeter pozostáva z valcovitej nádoby s vákuovo těsným plášťom 1, do ktorej je vložená vonkajšia tieniaca nádoba 2, znižujúca tok tepelinej energie od strát do vnútornej tieniacej nádoby 3, bezprostředné obklopuj úcej ďalšiu vnútomú nádobu 4 priem eru D. Válcovitá nádoba s vákuovo těsným plášťom 1 je obvykle plněná kvapalným dusíkom, nádoby 2 a 3 kvapalným héliom. Izolácia 10, ktorej tepelná vodivost sa určuje z množstva ekvivalentnébo objemu vypařeného chladivá (napr. pár hélia) z vnútornej nádoby 4 a z rozdielu teplot jej protiíahlých střen, pri ich známej vzdialenosti Z a známom počte vrstiev izolácie, kladie sa priamo na termostatovanú došku 8. Bočné tepelné straty sa znižujú přídavnou izoláciou 9, ako aj uchytením 5 termostatovanej došky 8, súčasne slúžiacim ako radiačný štít. Priemer meranej izolácie D siaha za medzeru medzi nádobami 3 a 4 tak, že D’>D. Jej výpočtový rozměr sa však zhoduje s priemerom D vnútornej nádoby 4, čím je splněný předpoklad homogenity teplotového pol’a v izolácii 10. Tok tepelnej energie ide z nádoby 2 cez uchytenie 5 a tepelné kotvenie 6 do termostatovanej došky 8 zhotovenej z materiálu s vysokou tepelnou vodivosťou. V ustálenom stave sa takto dosiahne na protilehlých stěnách meraná izolácia 10, teplotový spád z teploty zodpovedajúcej (alebo velmi blízkej) bodu varu použitého chladivá (napr. kvapalný dusík) v tieniacej nádobě 2 na tep-The invention is explained in more detail and ob201635 is exemplified by the embodiment of the thatched calorimeter of Figure 1. The thatched calorimeter consists of a cylindrical vessel with a vacuum sealed housing 1 into which an external shielding vessel 2 is inserted, reducing heat flow from losses to the internal shielding vessel 3. The cylindrical container with the vacuum-tight jacket 1 is usually filled with liquid nitrogen, the containers 2 and 3 with liquid helium. The insulation 10, whose thermal conductivity is determined from an amount equivalent to the volume of the vaporized refrigerant (e.g. helium vapor) from the inner vessel 4 and the difference in temperature of its opposed walls, at their known distance Z and a known number of insulation layers, is laid directly on the thermostatic thatch. The lateral heat losses are reduced by additional insulation 9 as well as by the attachment 5 of the thermostatic thatch 8, which simultaneously serves as a radiation shield. The diameter of the insulation measured D extends beyond the gap between containers 3 and 4 so that D>> D. However, its computational dimension coincides with the diameter D of the inner vessel 4, thereby fulfilling the assumption of homogeneity of the temperature field in the insulation 10. The thermal energy flow goes from the vessel 2 through the attachment 5 and the thermal anchoring 6 to the thermostatic thatch 8 made of a high thermal material conductivity. In the steady state, the insulation 10 to be measured on the opposite walls is thus obtained, a temperature gradient from a temperature corresponding to (or very close to) the boiling point of the coolant used (e.g. liquid nitrogen) in the shielding vessel 2.