CZ22234U1 - Zařízení k měření tepelné vodivostí - Google Patents
Zařízení k měření tepelné vodivostí Download PDFInfo
- Publication number
- CZ22234U1 CZ22234U1 CZ201123841U CZ201123841U CZ22234U1 CZ 22234 U1 CZ22234 U1 CZ 22234U1 CZ 201123841 U CZ201123841 U CZ 201123841U CZ 201123841 U CZ201123841 U CZ 201123841U CZ 22234 U1 CZ22234 U1 CZ 22234U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- heat flow
- sensor
- test sample
- heat
- thermostatic
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 58
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 238000012353 t test Methods 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 72
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 5
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
Oblast techniky
Zařízení k měření tepelné vodivosti zkoušeného vzorku podlouhlého deskovitého tvaru, obsahující alespoň částečně tepelně izolovanou skříň, v jejímž vnitřním prostoru jsou uspořádány alespoň dva snímače tepelného toku tepelně spojené s termostatickými bloky, přičemž termostatický blok tepelně spojený s prvním snímačem tepelného toku je opatřen snímačem teploty a topným prostředkem a termostatický blok tepelně spojený s druhým snímačem tepelného toku je opatřen snímačem teploty a chladicím prostředkem, přičemž aktivní plochy snímačů tepelného toku jsou vzájemně rovnoběžné.
Dosavadní stav techniky
Znalost tepelné vodivosti materiálů je nutnou v technických oborech zabývajících se sdílením tepla ať už z hlediska potřeby jeho přenosu, nebo naopak při zabránění jeho přenosu tepelně izolačními prostředky. Z tohoto důvodu existuje celá řada řešení zabývajících se měřením tepelné vodivosti, tepelné kapacity a podobně, která se liší například z hlediska skupenství materiálu, jehož vlastnosti se zjišťují, rozsahu izolačních schopností, případně cíle, například přesnosti výsledku, které má být měřením dosaženo.
Dokument DE 3344383 C2 navrhuje zjišťování hodnot týkajících se přestupu tepla pro vzorek určitého materiálu, především měření tepelné vodivosti a tepelné kapacity. Zkušební vzorek ve tvaru delší trubice je uspořádán na jádru, jehož prostřednictvím je zavěšen ve válcové topné komoře. Vnějším povrchem je topná komora umístěna v souosé vnitřní rozváděči trubce vířivé komory. Prostor mezi vnitřní a vnější trubkou vířivé komory je připojitelný ke zdroji chladicího vzduchu. Na vnějším a vnitřním průměru trubice vzorku jsou na jedné radiální přímce umístěny senzory snímající teplotu na vnitřním a vnějším povrchu trubice vzorku. Topná komora ohřívá vzorek tak dlouho, až oba senzory signalizují stejnou teplotu. Potom se topná komora vysune z vířivé komory a chladicí vzduch přiváděný do vířivé komory ochlazuje rovnoměrně povrch vzorku. To trvá do okamžiku, kdy vnitřní senzor zaznamená pokles teploty vnitřního povrchu vzorku. Vyhodnocením měření je tak zjišťována jak tepelná vodivost, tak tepelná kapacita vzorku. Zařízení mělo vzhledem k době své realizace relativně dobrou přesnost a spolehlivost, vzhledem k dostupným technickým možnostem však bylo především z hlediska obsluhy těžkopádné.
US 3680374 A (analogie k JP 49009996 B) navrhuje zařízení k měření tepelného toku, které obsahuje dva tenké disky z tepelně dobře vodivého materiálu, které jsou k sobě přivráceny prohloubenými částmi obsahujícími vzduch nebo materiál o velkém tepelném odporu. Mezi těmito deskami jsou vloženy dvě tenké desky z tepelně vodivého materiálu opatřené elektricky nevodivými povrchy. Mezi nimi jsou vloženy v jedné rovině skupiny měřicích termočlánků. Kolmo k plochám disku prochází tepelný tok, měří se rozdíl poklesu teplot při průchodu v místech, kde jsou ve vnějších deskách prohlubně vyplněné vzduchem nebo materiálem o velkém tepelném odporu a v místech, kde je celý průřez vnějších desek tvořen dobře vodivým materiálem.
Pro mimolaboratorní použití například v oboru stavebnictví nebo zemědělství, navrhuje vhodné řešení CZ 4511-90 A3. Mobilní sonda je opatřena čidlem tepelného toku, jehož měřicí plocha je přizpůsobena ke kontaktu s měřeným předmětem, kterým je například zdivo. Čidlo je tvořeno diferenciálním multitermočlánkem snímajícím teplotní rozdíl na tenké tepelně izolační destičce. Plocha čidla tepelného toku odvrácená od měřicí plochy se topnou spirálou umístěnou v bloku sondy ohřeje na požadovanou stabilizovanou teplotu. Měřicí plocha plošného Čidla tepelného toku se uvede do kontaktu s povrchem měřeného předmětu, přičemž se Čidlem tepelného toku snímá teplotní rozdíl na uvedené tepelně izolující destičce. Ustálená hodnota teplotního toku je úměrná tepelné vodivosti měřeného předmětu. Obdobná zařízení a způsoby měření tepelné vodi-1CZ 22234 Ul vosti relativně tenkých vzorků materiálu o nízké tepelné vodivosti jsou popsány ve spisech CZ 250316 Bl a CZ 255063 Bl.
Řešení podle EP 347571 Bl navrhuje zjišťování tepelné vodivosti zkoušeného plochého materiálového vzorku známé tloušťky, který je jednou svou plochou v tepelném kontaktu s ohřívacím zařízením známého povrchu, které mu předává teplo. Opačná plocha ohřívacího zařízení je navíc v kontaktu s jednou plochou prvního standardního vzorku se známou tepelnou vodivostí a tloušťkou. Druhá plocha prvního standardního vzorku je v tepelném kontaktu s plochou prvního tepelného snímače. Opačná strana zkoušeného vzorku je v tepelném kontaktu s jednou plochou druhého standardního vzorku, který je stejný jako první standardní vzorek. Opačná plocha druio hého standardního vzorku je v tepelném kontaktu s plochou druhého tepelného snímače. Tepelná vodivost zkoušeného vzorku se potom počítá pomocí známého vztahu z množství tepla vyzařovaného ohřívacím zařízením, tloušťky standardních vzorků a zkoušeného vzorku, vyzařovací plochy ohřívacího zařízení a rozdílu okamžitých teplot protilehlých ploch zkoušeného vzorku.
Dokument US 5711604 řeší způsob měření součinitele tepelné vodivosti vzorku pevného mate15 riálu. Jedno měření se provádí se zkoušeným vzorkem vloženým do dráhy přiváděného tepla, přičemž při druhém měření je zkoušený vzorek z dráhy přiváděného tepla vyjmut. Ve skříni vyrobené z materiálu majícího dobrou tepelnou vodivost jsou umístěny dva stejné držáky spojené se skříní podstavci, jejichž materiál má stejný tepelný odpor. Dna držáků jsou opatřena teplotními čidly. Na každém držáku jsou svými čelními plochami na sobě uložené vždy dva stříbrné disky, na kterých je vždy uložen kontejner vyrobený z materiálu o vysokém součiniteli tepelné vodivosti. Při prvním měřeni je mezi dvěma disky uloženými pod jedním kontejnerem vložen zkoušený plochý vzorek, jehož průměr je větší, než průměr disků. V kontejneru nad zkoušeným vzorkem je uloženo těleso z čistého india. Vnější povrch skříně je řízené ohříván až nad teplotu tavení india, přičemž je řídicím zařízením sledován aktuální rozdíl teplot snímaný teplotními čidly na jednom a druhém držáku. Od dosažení teploty tavení india do úplného roztavení indiového tělesa se vzhledem ke skupenskému teplu tavení nemění teplota snímaná teplotním čidlem na držáku, na kterém je umístěno indiové těleso. Při druhém měření je zkoušený vzorek z příslušného držáku vyjmut. Ke zjištění tepelné vodivosti zkoušeného vzorku je využito rozdílu průběhu aktuálního rozdílu teplot snímaných teplotními čidly na jednom a druhém držáku z prvního a druhého měření.
Zařízení pro dynamické testování tepelných vlastností předmětu, případně způsob jeho využití, navrhuje dokument CZ 301152 B2 (resp. CZ 18281 Ul). Vzorek zkoušeného stavebního materiálu o rozměrech zhruba 40*40*10 cm se vloží jako střední příčka do krychlového prostoru tepelně izolovaného kontejneru, přičemž se mezi jednu plochu vzorku a přilehlou vnitřní stěnu kontejneru vloží první nádoba s vodou a celek se vytemperuje na nízkou teplotu, např. 10 °C. Uvnitř vzorku, přibližně v jeho střední části, jsou ve vodorovné rovině uloženy tři teploměry s výstupy vyvedenými mimo kontejner a připojenými k měřicí ústředně. Mezi druhou plochu vzorku a přilehlou vnitřní stěnu kontejneru se vloží druhá nádoba s vodou ohřátou například na 80 °C, přičemž je zajištěn dokonalý tepelný kontakt mezi zkoušeným vzorkem a k němu přilehnu lými stěnami obou nádob. Nádoba se uzavře tepelně izolovaným víkem. Po dobu, než dojde k vyrovnání teplot vody v jedné a druhé nádobě se provede několik měření teplot snímaných teploměry. Z rychlosti ohřevu kapaliny v první nádobě lze určit tepelný tok odpovídající gradientu určenému pomocí tří teploměrů a tím i tepelnou vodivost zkoušeného vzorku.
Novější a relativně moderní zařízení podle dosavadního stavu techniky mají některá zásadní omezení. Do jedné skupiny známých zařízení patří výše uvedená řešení. Ta se vyznačují tím, že zkoušený vzorek má deskovitý tvar, přičemž v tepelném kontaktu s teplosměnnými plochami měřicích zařízení jsou jeho velké plochy a jeho tloušťka je relativně malá. Použití těchto známých provedení je však funkční pouze pro materiály o nízké tepelné vodivosti. Druhou skupinou jsou zařízení publikovaná v pracích týkajících se již vyšší tepelné vodivosti kolem 30 W.m^.K*1.
Jedná se o dynamické testery tepelné vodivosti, které jsou však v principu málo přesné, elektronicky složité a tudíž nákladné.
-2CZ 22234 Ul
Cílem technického řešení je odstranit, nebo alespoň podstatně snížit nedostatky stavu techniky a navrhnout zařízení k měření součinitele tepelné vodivosti, které by bylo využitelné pro ploché relativně tenké vzorky pevných materiálů, jejichž očekávaný součinitel tepelné vodivosti spadá do rozsahu 10 až 100 W.mÝK'1.
Podstata technického řešení
Cíle technického řešení je dosaženo zařízením k měření tepelné vodivosti vzorku podlouhlého deskovitého tvaru, které obsahuje alespoň dva snímače tepelného toku tepelně spojené s termostatickými bloky, přičemž aktivní plochy snímačů tepelného toku jsou vzájemně rovnoběžné, jehož podstatou je to, že snímače tepelného toku jsou uspořádány v oblastech sousedících s opačnými konci zkoušeného vzorku ve směru jeho délky, přičemž průměty aktivních ploch snímačů tepelného toku do roviny s nimi rovnoběžné jsou od sebe vzdáleny. Tak lze provádět měření na relativně dlouhém plochém vzorku, který je ve velkoplošném kontaktu s aktivními plochami snímačů tepelného toku, přičemž tepelný tok prochází malým průřezem vzorku.
Z hlediska kompaktní stavby měřicího zařízení je výhodné, když aktivní plochy dvou snímačů tepelného toku jsou ve směru svých normálových os orientovány ve shodném smyslu. Pro některé typy zkoušených vzorků, například vytvořených z anizotropního materiálu, může být výhodné, když jsou aktivní plochy dvou snímačů tepelného toku ve směru svých normálových os orientovány v opačném smyslu.
Zařízení obsahuje prostředky pro vyvození vzájemného přítlaku aktivních ploch snímačů tepelného toku a příslušných ploch zkoušeného vzorku, přičemž materiál alespoň těch částí, které jsou určeny k přímému kontaktu se zkoušeným vzorkem, má vysoký tepelný odpor. Výhodou je dokonalý tepelný kontakt ploch, kterými přestupuje teplo mezi snímači tepelného toku a zkoušeným vzorkem, přičemž nedochází k nežádoucímu výstupu tepla ze vzorku cestou přítlačných prostředků.
Zařízení obsahuje elektronickou řídící jednotku spřaženou alespoň s výstupy snímačů tepelného toku a snímačů teploty jejich termostatických bloků, se vstupem topného prostředku termostatického bloku prvního snímače tepelného toku a se vstupem chladicího prostředku druhého snímače tepelného toku, přičemž je elektronická řídicí jednotka opatřena zařízením ke zpracování výstupních signálů snímačů tepelného toku a snímačů teploty jejich termostatických bloků a alespoň k výpočtu součinitele tepelné vodivosti zkoušeného vzorku. To umožňuje usnadnit obsluhu zařízení a přitom rychle a s opakovatelnou přesností vyhodnotit výsledky měření.
Zásadní výhodou technického řešení je prodloužení dráhy měřicího tepelného toku a zúžení průřezu, kterým tepelný tok prochází vzorkem, čímž je dosaženo řádového zvětšení měřeného tepelného odporu. Výsledky měření jsou podstatně méně ovlivněny tepelným odporem snímačů tepelného toku, přechodovými vrstvami mezi snímači, termostatickými bloky a zkoušeným vzorkem, a omezenou tepelnou i teplotní vodivostí materiálu termostatických bloků.
Přehled obrázku na výkrese
Na obrázku 1 je schematicky znázorněn svislý řez příkladným zařízením k měření tepelné vodivosti podle technického řešení.
Příkladná provedení technického řešení
Výhodné provedení zařízení k měření tepelné vodivosti zkoušeného vzorku i podlouhlého deskovitého tvaru podle technického řešení obsahuje skříň 2, na jejíž dolní části 21 je uloženo víko 22, přičemž vnitřní prostor pro umístění zkoušeného vzorku I je materiálem víka 22 a izolací dolní části 21 skříně 2 tepelně izolován.
V dolní části 21 skříně 2 jsou v blízkosti jejích stěn vytvořeny dvě v podstatě svislé rovnoběžné dutiny. V jedné z nich je uspořádán první snímač 3 tepelného toku, který je tepelně spojen s pod
-3CZ 22234 Ul ním umístěným termostatickým blokem 3L Ve druhé dutině je uspořádán druhý snímač 4 tepelného toku, který je tepelně spojen s pod ním umístěným termostatickým blokem 41. Výškově jsou termostatické bloky 31, 41 se snímači 3, 4 tepelného toku uspořádány tak, že horní, tedy aktivní plochy snímačů 3, 4 tepelného toku jsou v úrovni, nebo těsně nad úrovní střední části 23 skříně 2. V příkladném provedení jsou snímače 3, 4 tepelného toku vytvořeny na základě známých diferenciálních multitermočlánků. V tepelně vodivém materiálu termostatického bloku 31 prvního snímače 3 tepelného toku je uspořádána topná vložka 32 a snímač 33 teploty. Pod termostatickým blokem 44 druhého snímače 4 tepelného toku vyrobeným z tepelně vodivého materiálu je uspořádán chladicí prostředek 42. V tepelně vodivém materiálu termostatického bloku 41 je uspořádán snímač 43 teploty. Tělesa termostatických bloků 31,41 jsou v příkladném provedení kovová, mohou být ovšem i z jiného materiálu, například ze speciální keramiky.
Na dolní části 21 skříně je umístěna nosná část 24, tvořená převráceným profilem „U“, jehož vnitřní šířka je větší, než předpokládaná Šířka uvažovaných zkoušených vzorků 1. V podélné ose nosné části 24 jsou v podstatě ve svislých osách snímačů 3, 4 tepelného toku uspořádány závitové otvory. V nich jsou uloženy tepelně izolační příložky 5, 6 pro upnutí zkoušeného vzorku 1 prostřednictvím Šroubů 51. 6L
Součástí zařízení je v příkladném provedení elektronická řídicí jednotka 7, jejíž vstupy 71, 72 jsou připojeny k výstupu prvního snímače 3 tepelného toku a k výstupu snímače 33 teploty termostatického bloku 31, a vstupy 74, 75 k výstupu druhého snímače 4 tepelného toku a k výstupu snímače 43 teploty termostatického bloku 41. Výstupy 73, 76 elektronické řídicí jednotky 7 jsou připojeny ke vstupu topné vložky 32 termostatického bloku 31 a ke vstupu hnacího motoru chladicího prostředku 42 termostatického bloku 41.
V neznázoměném provedení je ve skříni 2 obrácena poloha například prvního snímače 3 tepelného toku a příslušného termostatického bloku 31 vzhledem k příslušné izolační příložce 5 tak, že aktivní plocha prvního snímače 3 tepelného toku přiléhá shora na plochu zkoušeného vzorku, zatímco přítlačná příložka 5 přitlačuje zkoušený vzorek 1 k aktivní ploše prvního snímače 3 tepelného toku směrem zdola. Samozřejmě musí být zajištěna taková poloha aktivní plochy prvního snímače 3 tepelného toku, aby docházelo k dokonalému tepelnému kontaktu mezi zkoušeným vzorkem i a aktivními plochami obou snímačů 3, 4 tepelného toku. Uspořádání tepelně izolované skříně 2 z hlediska tloušťky stěn, umístění a celistvosti izolace vlastního měřicího prostoru je provedeno jako kompromis s ohledem na dokonalost izolace a přístupnost vzorku a prvků zařízení umístěných uvnitř skříně 2. Je zřejmé, že níže uvedené výpočtové kalibrační koeficienty budou platit vždy pro aktuální dané uspořádání.
Následně je popsán způsob měření na alternativě zařízení uspořádaného podle obrázku, které je z hlediska přesnosti výsledků měření srovnatelné s výše popsaným neznázoměným zařízením, u kterého aktivní plocha prvního snímače 3 tepelného toku přiléhá shora na plochu zkoušeného vzorku, zatímco přítlačná příložka 5 přitlačuje zkoušený vzorek i k aktivní ploše prvního snímače 3 tepelného toku směrem zdola.
Sejmutím víka 22 skříně 2 a částečným vyšroubováním přítlačných příložek 5, ó se získá přístup k prostoru pod nosnou částí 24, do kterého se z jeho čela vloží plochý dlouhý zkoušený vzorek 1 z materiálu, který má očekávanou tepelnou vodivost v rozsahu 10 až 100 W.m^.K'1. Vzorek 1 je svou dolní plochou uložen na velkoplošných snímačích 3, 4 tepelného toku. Z důvodu dosažení optimálního tepelného kontaktuje vhodné potřít styčné plochy mezi snímači 3, 4 tepelného toku a zkoušeným vzorkem I tepelně vodivou vazelínou. Prostřednictvím ovládacích šroubů 51, 61 se priložkami 5, 6 vzorek přitlačí do dokonalého kontaktu s aktivními plochami snímačů 1, 4 tepelného toku. Na nosnou část 24 se nasadí izolační víko 22. Délka části zkoušeného vzorku 1 nacházející se mezi plochami, kterými je zkoušený vzorek 1 v kontaktu s aktivními plochami snímačů 3,4 tepelného toku, je větší, než je tloušťka zkoušeného vzorku i, přičemž průřez této části vzorkuje menší, než velikost aktivní plochy snímače 3,4 tepelného toku.
Spustí se ohřev termostatického bloku 3Í topnou vložkou 32 a chlazení termostatického bloku 41 chladicím prostředkem 42. K tomu jsou topná vložka 32 a chladicí prostředek 42 připojeny k
-4CZ 22234 Ul výkonovým výstupům 73 a 76 elektronické řídicí jednotky 7 a jejím prostřednictvím k neznázorněnému zdroji elektrické energie. Okamžité teploty t^aí^ termostatických bloků 31 a 41 jsou měřeny snímači 33 a 43 teploty, jejichž signály jsou přiváděny na vstupy 72 a 75 elektronické řídicí jednotky 7. Signály reprezentující okamžité hustoty qj a tepelného toku měřené snímači 3, 4 tepelného toku jsou přiváděny na vstupy 71 a 74 elektronické řídicí jednotky 7.
Elektronická řídicí jednotka 7 vyhodnotí ustálení rozdílu At
At - t3i - Ϊ41 teplot a_tn termostatických bloků 31 a 41 i hustot q^ a q^ příslušných tepelných toků a vypočítá tepelný tok Qj (zvoleno záporné znaménko) vstupující do zkoušeného vzorku i snímačem 3 tepelného toku a tepelný tok Qa (kladné znaménko) vystupující ze zkoušeného vzorku 1 snímačem 4 tepelného toku
Qa,4 = S . q3j4, kde § je aktivní plocha snímače 3,4 tepelného toku.
Část tepelného toku Qj vstupujícího do zkoušeného vzorku 1 se odvádí do okolí jednak vedením příložkami 5,6 a prostupem tepelnou izolací skříně 2, jednak konvekcí a radiací z nezakrytých částí povrchu zkoušeného vzorku 1. Proto je hustota tepelného toku q^ vystupujícího ze zkoušeného vzorku 1 do snímače 4 tepelného toku poněkud nižší, než hustota tepelného toku qj vstupujícího do zkoušeného vzorku 1 snímačem 3 tepelného toku.
Elektronická řídicí jednotka 7 počítá efektivní střední tepelný tok Q§ procházející zkoušeným vzorkem 1
Qs = (l-lQ.ť^-V s využitím váhovacího kalibračního koeficientu ka, jehož výchozí hodnotou je 0,5 pro prostou střední hodnotu tepelného toku Tepelný tok se dále přepočte na hustotu v průřezu zkoušeného vzorku 1 o šířce a tloušťce hA
Qs - Qs / (di. hi).
Teplotní spád Δίχ na zkoušeném vzorku I se vzhledem k rozdílu At teplot t^ a t^ termostatických bloků 31 a 41 snižuje o úbytky teploty na plošném odporu r^ snímačů 3, 4 tepelného toku a tenké adhezní vrstvě mezi nimi a termostatickými bloky 31 a 41
At] = At - r3,4 . (q4 - ¢3) .
Jako střední délka 1χ zkoušeného vzorku 1 se považuje vzdálenost I5 středů aktivních ploch snímačů 3, 4 tepelného toku korigovaná délkovým kalibračním koeficientem kL li = kL . ls .
Následně vypočítá elektronická řídicí jednotka 7 součinitel λ tepelné vodivosti zkoušeného vzorku 1 s využitím přístrojového kalibračního koeficientu kj_ tepelné vodivosti ze známého vztahu λ - k>.. qs . li / At] .
Zařízení podle technického řešení a způsob jeho používání je použitelné i pro anizotropní, zejména kompozitní materiály. Výše popsaným způsobem se tepelná vodivost změří především ve směru délky zkoušeného vzorku 1. Pro změření tepelné vodivosti v obou směrech je nutné provést soubor více měření téhož materiálu s výrazně odstupňovanými tloušťkami vzorku. Výsledky měření však budou méně přesné. Bude-li však materiál zkoušeného vzorku elektricky vodivý a elektrická vodivost se změří v podélném i příčném směru, lze pro výpočet tepelné vodivosti s úspěchem využít téměř přímé úměrnosti mezi elektrickou a tepelnou vodivostí látek. Tepelná vodivost v příčném směru se vypočte ze změřené vodivosti podélné.
Prodloužením dráhy měřicího tepelného toku a zúžením průřezu, kterým tepelný tok prochází vzorkem, se dosáhne řádového zvětšení měřeného tepelného odporu. Tím se současně řádově
-5CZ 22234 Ul zmenší vliv tepelného odporu snímačů tepelného toku, přechodové vrstvy mezi nimi a termostatickým blokem a vzorkem a vliv konečné tepelné i teplotní vodivosti materiálu termostatických bloků.
Claims (7)
- NÁROKY NA OCHRANU5 1. Zařízení k měření tepelné vodivosti zkoušeného vzorku (1) podlouhlého deskovitého tvaru, obsahující alespoň částečně tepelně izolovanou skříň (2), v jejímž vnitřním prostoru jsou uspořádány alespoň dva snímače (3, 4) tepelného toku tepelně spojené s termostatickými bloky (31, 41), přičemž termostatický blok (31) tepelně spojený s prvním snímačem (3) tepelného toku je opatřen snímačem (33) teploty a topným prostředkem (32) a termostatický blok (41) tepelně io spojený s druhým snímačem (4) tepelného toku je opatřen snímačem (43) teploty a chladicím prostředkem (42), přičemž aktivní plochy snímačů (3, 4) tepelného toku jsou vzájemně rovnoběžné, vyznačující se tím, že snímače (3, 4) tepelného toku jsou uspořádány v oblastech sousedících s opačnými konci zkoušeného vzorku (1) ve směru jeho délky, přičemž průměty aktivních ploch snímačů (3, 4) tepelného toku do roviny s nimi rovnoběžné jsou od sebe15 vzdáleny.
- 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že aktivní plochy dvou snímačů (3, 4) tepelného toku jsou ve směru svých normálových os orientovány ve shodném smyslu.
- 3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že aktivní plochy dvou snímačů (3, 4) tepelného toku jsou ve směru svých normálových os orientovány v opačném smyslu.20 4. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se tím, že obsahuje prostředky pro vyvození vzájemného přítlaku aktivních ploch snímačů (3, 4) tepelného toku a příslušných ploch zkoušeného vzorku (1), přičemž materiál alespoň těch částí, které jsou určeny k přímému kontaktu se zkoušeným vzorkem (1), má vysoký tepelný odpor.5. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků laž4, vyznačující se tím, že obsahuje25 elektronickou řídicí jednotku (7) spřaženou alespoň s výstupy snímačů (3, 4) tepelného toku a snímačů (33, 43) teploty jejich termostatických bloků (31, 41), se vstupem topného prostředku termostatického bloku (31) prvního snímače (3) tepelného toku a se vstupem chladicího prostředku (42) druhého snímače (4) tepelného toku, přičemž je elektronická řídicí jednotka (7) opatřena zařízením ke zpracování výstupních signálů snímačů (3, 4) tepelného toku a snímačů30 (33, 43) teploty jejich termostatických bloků (31, 41) a alespoň k výpočtu součinitele tepelné vodivosti zkoušeného vzorku (1).1 výkresSeznam vztahových značek:1 zkoušený vzorek2 skříň měřicího zařízení21 dolní část skříně (měřicího zařízení)22 víko skříně (měřicího zařízení)23 střední část (dolní části skříně měřicího zařízení)24 nosná část skříně3 první snímač tepelného toku-6CZ 22234 Ul31 termostatický blok32 topná vložka termostatického bloku33 snímač teploty termostatického bloku
- 4 druhý snímač tepelného toku41 termostatický blok42 chladicí prostředek43 snímač teploty termostatického bloku
- 5 izolační příložka51 ovládací Šroub (izolační příložky)
- 6 izolační příložka61 ovládací šroub (izolační příložky)
- 7 elektronická řídicí jednotka71 vstup (elektronické řídicí jednotky)72 vstup (elektronické řídicí jednotky)73 výstup (elektronické řídicí jednotky)74 vstup (elektronické řídicí jednotky)75 vstup (elektronické řídicí jednotky)76 výstup (elektronické řídicí jednotky) d, šířka zkušebního vzorku ht tloušťka zkušebního vzorkuIq. délkový kalibrační koeficient kq váhovací kalibrační koeficient k*. kalibrační koeficient (tepelné vodivosti)1, střední délka zkoušeného vzorku ls vzdálenost středů aktivních ploch snímačů tepelného toku q3 hustota tepelného toku z prvního snímače 3 tepelného toku q4 hustota tepelného toku z druhého snímače 4 tepelného toku qs hustota tepelného toku v průřezu zkoušeného vzorku Q3 tepelný tok vstupující do zkoušeného vzorkuQ4 tepelný tok vystupující ze zkoušeného vzorkuQs střední tepelný tok procházející zkoušeným vzorkem r3 plošný odpor snímače 3 tepelného toku r4 plošný odpor snímače 4 tepelného toku S aktivní plocha snímače 3, 4 tepelného toku t3i teplota termostatického bloku 31Ui teplota termostatického bloku 41 λ součinitel tepelné vodivosti.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201123841U CZ22234U1 (cs) | 2011-01-26 | 2011-01-26 | Zařízení k měření tepelné vodivostí |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201123841U CZ22234U1 (cs) | 2011-01-26 | 2011-01-26 | Zařízení k měření tepelné vodivostí |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ22234U1 true CZ22234U1 (cs) | 2011-05-19 |
Family
ID=44070434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201123841U CZ22234U1 (cs) | 2011-01-26 | 2011-01-26 | Zařízení k měření tepelné vodivostí |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ22234U1 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ303269B6 (cs) * | 2011-10-05 | 2012-07-04 | Vysoká Škola Bánská Technická - Univerzita Ostrava | Zpusob urcení tepelné a teplotní vodivosti a merné teplené kapacity z poklesu teploty vzorku a zarízení k provedení tohoto zpusobu |
-
2011
- 2011-01-26 CZ CZ201123841U patent/CZ22234U1/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ303269B6 (cs) * | 2011-10-05 | 2012-07-04 | Vysoká Škola Bánská Technická - Univerzita Ostrava | Zpusob urcení tepelné a teplotní vodivosti a merné teplené kapacity z poklesu teploty vzorku a zarízení k provedení tohoto zpusobu |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA3049706C (en) | Thermometer | |
| Zhang et al. | A high-precision instrumentation of measuring thermal contact resistance using reversible heat flux | |
| RU2713061C1 (ru) | Способ и устройство для in situ калибровки термометра | |
| JP2008309729A (ja) | 熱伝導率測定装置および熱伝導率測定方法 | |
| EP2350588B1 (en) | A calibration apparatus | |
| CN104034749A (zh) | 基于3ω法的薄层材料间接触热阻的测试方法 | |
| Gustavsson et al. | Specific heat measurements with the hot disk thermal constants analyser | |
| JP2006145446A (ja) | 熱伝導率測定装置及び熱伝導率の測定方法 | |
| DK2607892T3 (en) | Method for determining heat and temperature conductivity in a test sample | |
| US8690421B2 (en) | Apparatus and a method for measuring the body core temperature for elevated ambient temperatures | |
| CN101311684A (zh) | 热式质量流量计及其操作方法 | |
| KR20240013172A (ko) | 대형 시차 주사 열량측정 분석 방법 및 장치 | |
| US12203816B2 (en) | Noninvasive thermometer | |
| CZ22234U1 (cs) | Zařízení k měření tepelné vodivostí | |
| Salmon | The NPL high temperature guarded hot-plate | |
| CZ201137A3 (cs) | Zpusob a zarízení k merení tepelné vodivosti | |
| Kanagaraj et al. | Simultaneous measurements of thermal expansion and thermal conductivity of FRPs by employing a hybrid measuring head on a GM refrigerator | |
| Gustavsson et al. | Recent developments and applications of the hot disk thermal constants analyser for measuring thermal transport properties of solids | |
| CN104132963B (zh) | 一种微应力条件下接触热阻检测装置 | |
| US9696246B2 (en) | Sensor system with an exchangeable cartridge and a reader | |
| SU1545148A1 (ru) | Устройство дл определени теплофизических характеристик зернистых материалов | |
| Gustavsson et al. | Characterization of anisotropic and irregularly-shaped materials by high-sensitive thermal conductivity measurements | |
| CN218567250U (zh) | 测量装置 | |
| RU2813117C1 (ru) | Микрофлюидный тепловой сенсор потока жидкости | |
| Anisimov et al. | The empirical evaluation of thermal conduction coefficient of some liquid composite heat insulating materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20110519 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20150126 |