CS262128B1

CS262128B1 - Device for measurement of thermal conductivity coefficient in steady-state temperature, excluding the influence of ambient temperature on measurement result

Info

Publication number: CS262128B1
Application number: CS871833A
Authority: CS
Inventors: Lubomir Ing Keim; Libor Ing Navratil; Jan Ing Mikula; Jaroslav Ing Csc Skopek; Petr Ing Kypr
Original assignee: Keim Lubomir; Navratil Libor; Mikula Jan; Jaroslav Ing Csc Skopek; Petr Ing Kypr
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS183387A1

Abstract

Řešení se týká zařízeni pro měření součinitele tepelné vodivosti, výrazně snižujícího chybu měření, způsobenou výměnou tepla mezi okolím a boky měřeného vzorku, použitím tepelně kompenzačního prstence, jehož vnitřek je topením a chlazením udržován na střední teplotě měřeného vzorku. Zařízení na měření součinitele tepelné vodivosti v ustáleném teplotním stavu s vyloučením vlivu teploty okolí na výsledek měření, sestávající z chladicího dílu, měrné a kompenzační desky ohřívacího dílu, vyznačené tím, že měřený vzorek (1), chladicí díl (2) a ohřívací díl, sestávající z měrné desky (3) a kompenzační desky (4), jsou z bočních stran obklopeny bočním tepelně kompenzačním prstencem, sestávajícím z 'vnější části (7), tlumící tepelným odporem teplotní změny okolí, z chlazení (9), umožňujícího získání teploty n,a povrchu topení '(8) pod teplotou okolí, ze střední části (6), izolující vzájemně chlazení (9) a topení '(8), z vnitřní části (5) a z pružné těsnicí Izolační části (10).The solution relates to a device for measuring the thermal conductivity coefficient, significantly reducing the measurement error caused by heat exchange between the surroundings and the sides of the measured sample, by using a thermal compensation ring, the interior of which is maintained at the average temperature of the measured sample by heating and cooling. A device for measuring the thermal conductivity coefficient in a steady temperature state with the exclusion of the influence of the ambient temperature on the measurement result, consisting of a cooling part, a measuring and compensation plate of the heating part, characterized in that the measured sample (1), the cooling part (2) and the heating part, consisting of a measuring plate (3) and a compensation plate (4), are surrounded on the sides by a lateral thermal compensation ring, consisting of an 'outer part (7), damping the temperature changes of the environment by thermal resistance, of cooling (9), allowing the temperature n,a of the heating surface '(8) to be obtained below the ambient temperature, of a middle part (6), insulating the cooling (9) and heating '(8) from each other, of an inner part (5) and of a flexible sealing insulating part (10).

Description

Řešení se týká zařízeni pro měření součinitele tepelné vodivosti, výrazně snižujícího chybu měření, způsobenou výměnou tepla mezi okolím a boky měřeného vzorku, použitím tepelně kompenzačního prstence, jehož vnitřek je topením a chlazením udržován na střední teplotě měřeného vzorku. Zařízení na měření součinitele tepelné vodivosti v ustáleném teplotním stavu s vyloučením vlivu teploty okolí na výsledek měření, sestávající z chladicího dílu, měrné a kompenzační desky ohřívacího dílu, vyznačené tím, že měřený vzorek (1), chladicí díl (2) a ohřívací díl, sestávající z měrné desky (3) a kompenzační desky (4), jsou z bočních stran obklopeny bočním tepelně kompenzačním prstencem, sestávajícím z 'vnější části (7), tlumící tepelným odporem teplotní změny okolí, z chlazení (9), umožňujícího získání teploty n,a povrchu topení '(8) pod teplotou okolí, ze střední části (6), izolující vzájemně chlazení (9) a topení '(8), z vnitřní části (5) a z pružné těsnicí Izolační části (10).The invention relates to a device for measuring the thermal conductivity coefficient, significantly reducing the measurement error caused by the exchange of heat between the environment and the sides of the sample to be measured, using a heat compensating ring whose interior is maintained at heating. A device for measuring the thermal conductivity at steady-state temperature, excluding the effect of ambient temperature on the measurement result, consisting of a cooling component, a measuring and compensating plate of the heating component, characterized in that the measured sample (1), cooling component (2) and heating component, consisting of a measuring plate (3) and a compensating plate (4), are surrounded on the sides by a lateral thermal compensation ring consisting of an outer part (7), damping the thermal resistance of the ambient temperature change, of cooling (9) to obtain temperature n and a surface of the heater (8) below ambient temperature, from the central part (6), insulating each other from the cooling (9) and the heater (8), the inner part (5) and the flexible sealing insulating part (10).

_r'L A _r 'LA

L 2.. 2. A A A.L 2 .. 2. A A A.

282128282128

Vynález řeší zařízení pro měření součinitele tepelné vodivosti v ustáleném teplotním stavu s- vyloučením vlivu teploty okolí na výsledek měření.The invention provides a device for measuring the thermal conductivity coefficient at a steady-state temperature state, eliminating the influence of ambient temperature on the measurement result.

Zařízení pro měření součinitele tepelné vodivosti sestává z chladicího a ohřívacího dílu, mezi kterými je měřený vzorek. Ohřívací díl sestává z měrné a kompenzační desky, které jsou elektrickým topením udržovány na nastavené teplotě; elektrický výkon, potřebný k udržení měrné desky na nastavené teplotě, je měřen. Součinitel tepelné vodivosti materiálu měřeného vzorku je pak dán rozdílem teplot chladicího a ohřívacího dílu, topným výkonem měrné desky ohřívacího dílu a geometrickými rozměry vzorku.The device for measuring the thermal conductivity coefficient consists of a cooling and heating element, between which is the measured sample. The heating element consists of a measuring and compensating plate which is maintained at a set temperature by electric heating; the electrical power required to maintain the measuring plate at the set temperature is measured. The coefficient of thermal conductivity of the material of the measured sample is then given by the temperature difference of the cooling and heating part, the heating output of the heating plate of the heating part and the geometric dimensions of the sample.

Podstatným zdrojem chyby měření je výměna tepla mezi okolním prostředím a boky měřeného vzorku; touto výměnou vzniká tepelný tok narušující průběh teploty v měřeném vzorku. Tímto rušivým tepelným tokem vzniká chyba měření, která je závislá na okolní teplotě.An important source of measurement error is heat exchange between the environment and the sides of the sample to be measured; this exchange creates a heat flux disrupting the temperature course in the measured sample. This disturbing heat flux results in a measurement error that is dependent on the ambient temperature.

Dosavadní zařízení tuto chybu omezují obklopením měřeného vzorku tepelněizolačmím prstencem. Toto řešení vyhovuje při měření vzorků s vysokým součinitelem tepelné vodivosti, ale nevyhovuje při měření vzorků, jejichž součinitel tepelného odporu je blízký součiniteli tepelného odporu materiálu tepelněizolačního prstence.The prior art devices reduce this error by surrounding the measured sample with a heat insulating ring. This solution is suitable when measuring samples having a high thermal conductivity coefficient, but it does not meet the requirements when measuring samples whose thermal resistance coefficient is close to the thermal resistance coefficient of the heat insulating ring material.

Tento nedostatek odstraňuje zařízení podle vynálezu sestávající z chladicího a o'hřívacího dílu, mezi kterými je měřený vzorek, jehož podstata spočívá v tom, že chladicí a ohřívací díl a měřený vzorek jsou z boku obklopeny bočním tepelně kompenzačním prstencem, ina kterém je pomocí tapění a chlazení udržována teplota rovná střední teplotě vzorku. Chlazení a topení bočního tepelně kompenzačního prstence je od měřeného vzorku odděleno' vnitřní a těsnicí částí a od okolí vnější částí, které jsou z tepelně izolujícího materiálu. Udržování vnitřku bočního tepelně kompenzačního prstence na konstantní teplotě rovné střední teplotě měřeného vzorku vylučuje vliv okolní teploty na tepelný tok v měřeném vzorku, čímž se výrazně snižuje chyba měření.This drawback is remedied by a device according to the invention consisting of a cooling and heating element, between which there is a measured sample, the principle being that the cooling and heating element and the measured sample are surrounded by a lateral heat-compensating ring, cooling maintained a temperature equal to the mean temperature of the sample. The cooling and heating of the side heat compensating ring is separated from the sample to be measured by the inner and the sealing part and from the surroundings by the outer parts, which are of a thermally insulating material. Maintaining the inside of the side temperature compensation ring at a constant temperature equal to the mean temperature of the sample to be measured eliminates the effect of ambient temperature on the heat flow in the sample, thereby significantly reducing the measurement error.

Příkladné uspořádání zařízení podle vynálezu je na obr. 1.An exemplary arrangement of the device according to the invention is shown in Fig. 1.

Zařízení sestává z chladicího dílu 2 a ohřívacího dílu, sestávajícího z měrné desky 3 a kompenzační desky 4. Mezi těmito díly je měřený vzorek 1. Celek je z boku obklopen bočním tepelně kompenzačním prstencem, sestávajícím z vnitřní části 5, vnější části 7, mezi kterými je topení 8 a chlazení 9, oddělené střední částí 6. Boční tepelně kompenzační prstenec je od měřeného vzorku a ohřívacího a chladicího dílu oddělen pružnou těsnicí izolační deskou 10.The device consists of a cooling part 2 and a heating part consisting of a measuring plate 3 and a compensating plate 4. Between these parts is a measured sample 1. The whole is surrounded by a side heat compensating ring consisting of an inner part 5, outer part 7 between The side heat compensation ring is separated from the sample to be measured and the heating and cooling part by a flexible sealing insulating plate 10.

Podstata měření součinitele tepelné vodivosti spočívá v měření tepelného toku proudícího vzorkem a rozdílu povrchových teplot ohřívané a ochlazované plochy vzorku v ustáleném teplotním stavu. Z těchto naměřených hodnot a ze známé tloušťky vzorku se výpočtem určuje součinitel tepelné vodivosti vzorku.The principle of measuring the thermal conductivity coefficient consists in measuring the heat flow through the sample and the difference in the surface temperatures of the heated and cooled sample surfaces at a steady-state temperature state. From these measured values and from the known sample thickness, the thermal conductivity of the sample is calculated.

Popisované zařízení umožňuje takové nastavení teploty na topení 8, že je v podstatné míře eliminována chyba měření, způsobená výměnou tepla mezi okolím a boky měřeného vzorku, což je zejména vhodné při měření zvláště tepelněizolačních vzorků.The described device allows to set the temperature on the heater 8 so that the measurement error caused by the exchange of heat between the surroundings and the sides of the measured sample is substantially eliminated, which is particularly suitable for measuring especially thermal insulation samples.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION A device for measuring the thermal conductivity coefficient at a steady-state temperature, excluding the influence of ambient temperature, and a measurement result consisting of a cooling component, a measuring and compensating plate of a heating component. the part consisting of the measuring plate (3) and the compensating plate (4) are surrounded by a lateral thermal compensation ring consisting of an outer part (7) for absorbing ambient temperature changes, cooling (9) for obtaining surface temperature heating (8) below ambient temperature, from the central part (Θ), insulating each other from cooling (9) and heating (8), from the inner part (5) and from the flexible sealing insulating part (10).

1 sheet of drawings