PL210610B1 - Instrument for measuring of the ceramic materials thermal conductivity coefficient - Google Patents
Instrument for measuring of the ceramic materials thermal conductivity coefficientInfo
- Publication number
- PL210610B1 PL210610B1 PL385856A PL38585608A PL210610B1 PL 210610 B1 PL210610 B1 PL 210610B1 PL 385856 A PL385856 A PL 385856A PL 38585608 A PL38585608 A PL 38585608A PL 210610 B1 PL210610 B1 PL 210610B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- thermal conductivity
- measuring
- heating chamber
- conductivity coefficient
- ceramic materials
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest aparat do pomiaru współczynnika przewodności cieplnej materiałów ceramicznych, zwłaszcza materiałów stosowanych na formy ceramiczne w odlewnictwie metali.The subject of the invention is an apparatus for measuring the thermal conductivity coefficient of ceramic materials, especially materials used for ceramic molds in metal foundry.
Pomiar współczynnika przewodności cieplnej wykonuje się na aparatach Poensgena. Aparat dwupłytowy Poensgena zbudowany jest z jednego grzejnika elektrycznego zewnętrznego w kształcie ramy i znajdującego się w nim grzejnika wewnętrznego oraz chłodnic wodnych. Dwie próbki badanego materiału w formie płyt o wymiarach 500 x 500 mm i grubości 20-40 mm umieszcza się po obu stronach grzejnika elektrycznego. Do próbek przylegają chłodnice wodne. Ciepło wytworzone przez grzejnik przewodzone jest przez badany materiał i oddawane wodzie. Pomiaru temperatury dokonuje się za pomocą termoelementów umieszczonych na powierzchniach obu grzejników i na powierzchniach chłodnic. Próbki badanego materiału muszą być doszlifowane do powierzchni chłodnic i grzejników i posiadają tę samą grubość. Doszlifowanie próbek ma na celu stworzenie dobrego styku ich powierzchni z powierzchniami wymienników ciepła, bowiem istnienie warstewek powietrza powoduje fałszywe określenie współczynnika. Aparat ten stosowany jest do pomiaru współczynnika przewodności cieplnej ciał twardych, sypkich i włóknistych o małych wartościach tego współczynnika.Measurement of thermal conductivity is performed on Poensgen devices. The Poensgen double-plate apparatus consists of one frame-shaped external electric heater with an internal heater and water coolers inside it. Two samples of the tested material in the form of plates with dimensions of 500 x 500 mm and a thickness of 20-40 mm are placed on both sides of the electric heater. Water coolers are attached to the samples. The heat generated by the heater is conducted through the tested material and released to the water. The temperature is measured by thermocouples located on the surfaces of both radiators and on the surfaces of the coolers. Samples of the tested material must be ground to the surface of coolers and heaters and have the same thickness. The grinding of the samples is to create a good contact of their surfaces with the surfaces of heat exchangers, because the existence of air films causes a false determination of the coefficient. This apparatus is used to measure the thermal conductivity coefficient of hard, loose and fibrous bodies with small values of this coefficient.
Aparat jednopłytowy Poensgena zbudowany jest z dwóch grzejników, zewnętrznego w kształcie pierścienia i wewnętrznego oraz chłodnicy. Aparat wyposażony jest w pomocniczy grzejnik i pomocniczą płytę z materiału izolacyjnego zabezpieczającą przed stratami ciepła. Aparat służy do pomiaru współczynnika przewodności cieplnej materiałów sypkich. Pomiar współczynnika przewodności cieplnej wykonuje się także za pomocą aparatu rurowego, który zbudowany jest z rury pomiarowej z zainstalowanym wewnątrz grzejnikiem. Badany materiał umieszcza się na rurze. Temperaturę mierzy się termoelementami rozmieszczonymi na powierzchni rury i na powierzchni warstwy badanego materiału. Aparatami rurowymi dokonuje się pomiaru współczynnika przewodności cieplnej mas izolacyjnych, łupin, bandaży, sznurów i materiałów sypkich. Znany jest także aparat kulowy zbudowany z dwóch współśrodkowych kul. W kuli wewnętrznej umieszczony jest grzejnik. Badany materiał umieszcza się w przestrzeni zawartej pomię dzy dwoma kulistymi powierzchniami. Temperatur ę powierzchni kul określa się za pomocą termoelementów rozmieszczonych w kilku punktach na powierzchni zewnętrznej kuli mniejszej i na powierzchni wewnętrznej kuli większej. Aparat stosowany jest do pomiaru współczynnika przewodności cieplnej materiałów sypkich. Znanymi aparatami dokonuje się pomiarów w zakresie temperatur nieznacznie wyż szych od temperatury otoczenia. Znanymi aparatami nie moż na dokonywać pomiarów współczynnika przewodności cieplnej materiałów ceramicznych stosowanych w technice odlewniczej metali. Materiał y te posiadają z reguł y budowę warstwową o róż nej gruboś ci i powierzchni o róż nym stopniu chropowato ś ci. Wymagane przygotowanie próbek przez szlifowanie powoduje zmianę właściwości powierzchni a tym samym zmianę współczynnika przewodności cieplnej.The Poensgen single-plate apparatus consists of two heaters, a ring-shaped external and an internal one, and a radiator. The apparatus is equipped with an auxiliary heater and an auxiliary plate made of insulating material to prevent heat loss. The apparatus is used to measure the thermal conductivity of loose materials. The measurement of the thermal conductivity coefficient is also performed with the use of a tubular apparatus, which is made of a measuring pipe with a heater installed inside. The material to be tested is placed on the pipe. The temperature is measured with thermocouples located on the surface of the pipe and on the surface of the tested material layer. Tubular devices measure the thermal conductivity coefficient of insulating masses, shells, bandages, cords and loose materials. There is also a ball apparatus made of two concentric balls. There is a heater in the inner sphere. The test material is placed in the space between the two spherical surfaces. The surface temperature of the spheres is determined with the aid of thermocouples located at several points on the outer surface of the smaller sphere and on the inner surface of the larger sphere. The apparatus is used to measure the thermal conductivity of loose materials. With known apparatuses, measurements are made in the temperature range slightly above the ambient temperature. With known apparatuses, it is not possible to measure the thermal conductivity coefficient of ceramic materials used in the metal casting technique. As a rule, these materials have a layered structure of various thicknesses and surfaces with varying degrees of roughness. The required preparation of samples by grinding causes a change in the surface properties and thus a change in the thermal conductivity coefficient.
Aparat do pomiaru współczynnika przewodności cieplnej materiałów ceramicznych według wynalazku charakteryzuje się tym, że w cylindrycznej obudowie usytuowana jest komora grzewcza z grzejnikiem rozmieszczonym na jej wysokoś ci. W komorze grzewczej zainstalowany jest wentylator zapewniający równomierny rozkład temperatur oraz termoelement. Termoelement zainstalowany jest w taki sposób, ż e jego koń cówka pomiarowa przylega do dolnej powierzchni badanej próbki. Komora grzewcza zamykana jest od góry ruchomym pierścieniem uszczelniającym, którego wewnętrzna powierzchnia posiada korzystnie wysoki współczynnik odbicia promieniowania termicznego. Pod komorą grzewczą w podstawie aparatu usytuowany jest układ sterujący oraz silnik napędzający wentylator. Na osi silnika, pomiędzy komorą grzewczą a podstawą, zamocowany jest wirujący radiator. Nad komorą grzewczą zainstalowany jest pirometr przeznaczony do pomiaru temperatury górnej powierzchni badanej próbki.The apparatus for measuring the thermal conductivity coefficient of ceramic materials according to the invention is characterized in that a heating chamber with a heater arranged at its height is situated in the cylindrical housing. A fan is installed in the heating chamber to ensure even temperature distribution and a thermocouple. The thermocouple is installed in such a way that its measuring tip is against the lower surface of the test sample. The heating chamber is closed at the top with a movable sealing ring, the inner surface of which preferably has a high reflectivity of thermal radiation. The control system and the fan motor are located under the heating chamber in the base of the apparatus. A rotating heat sink is mounted on the motor axis, between the heating chamber and the base. Above the heating chamber a pyrometer is installed to measure the temperature of the upper surface of the test sample.
W aparacie według wynalazku bada się próbki, które są przygotowywane w tych samych warunkach i na tych samych stanowiskach, na jakich wykonywane są stosowane w przemyśle odlewniczym materiały, przeznaczone zwłaszcza na ceramiczne formy odlewnicze. Wykonana w ten sposób próbka nadaje się bezpośrednio do pomiaru współczynnika przewodności cieplnej, a więc nie występują zafałszowania wyników pomiarów wynikające ze zmian powierzchni materiału próbki podczas szlifowania. Budowa aparatu według wynalazku odwzorowuje dokładnie warunki stygnięcia ciekłego metalu wlanego do ceramicznej formy odlewniczej. Pomiaru współczynnika przewodności cieplnej dokonuje się w zakresie temperatur technologicznych występujących w przemyśle odlewniczym. Aparat charakteryzuje się małą bezwładnością cieplną, co pozwala na bardzo szybki pomiar współczynnika przewodności cieplnej.In the apparatus according to the invention, samples are tested, which are prepared in the same conditions and at the same stations as the materials used in the foundry industry, especially for ceramic molds. A sample made in this way is directly suitable for measuring the coefficient of thermal conductivity, so there are no distortions of the measurement results resulting from changes in the surface of the sample material during grinding. The construction of the apparatus according to the invention accurately reflects the cooling conditions of the liquid metal poured into a ceramic casting mold. The measurement of the thermal conductivity coefficient is performed in the range of technological temperatures occurring in the foundry industry. The apparatus is characterized by low thermal inertia, which allows for a very quick measurement of the thermal conductivity coefficient.
PL 210 610 B1PL 210 610 B1
Aparat do pomiaru współczynnika przewodności cieplnej materiałów ceramicznych według wynalazku w przykładzie wykonania przedstawiony jest na rysunku w przekroju pionowym.The apparatus for measuring the thermal conductivity of the ceramics according to the invention is shown in a vertical section in the drawing.
Aparat do pomiaru współczynnika przewodności cieplnej materiałów ceramicznych według wynalazku zbudowany jest z cylindrycznej obudowy 1 z komorą grzewczą 2 z grzejnikiem 3 rozmieszczonym na jej wysokości. W komorze grzewczej 2 zainstalowany jest wentylator 4 oraz termoelement kontaktowy 5, w taki sposób, że jego końcówka pomiarowa przylega do dolnej powierzchni badanej próbki 6. Nad komorą grzewczą znajduje się pierścień uszczelniający 7 z wewnętrzną lustrzaną powierzchnią. Pod komorą grzewczą 2 usytuowana jest podstawa 8 z układem sterującym 9 oraz silnikiem 10. Pomiędzy obudową 1 a podstawą 8 zainstalowany jest radiator 11 na osi 12 łączącej silnik 10 z wentylatorem 4 umieszczonym w komorze grzewczej 2. Do podstawy 8 zamocowany jest pirometr 13 służący do pomiaru temperatury górnej powierzchni badanej próbki 6.The apparatus for measuring the thermal conductivity of ceramics according to the invention consists of a cylindrical housing 1 with a heating chamber 2 with a heater 3 arranged at its height. A fan 4 and a contact thermocouple 5 are installed in the heating chamber 2 in such a way that its measuring tip rests against the lower surface of the test sample 6. Above the heating chamber there is a sealing ring 7 with an internal mirror surface. Under the heating chamber 2 there is a base 8 with a control system 9 and a motor 10. Between the housing 1 and the base 8 a radiator 11 is installed on the axis 12 connecting the motor 10 with the fan 4 located in the heating chamber 2. The pyrometer 13 is attached to the base 8 for measuring the temperature of the upper surface of the test sample 6.
W celu wykonania pomiaru współczynnika przewodności cieplnej, badaną próbkę 6 zamyka się w komorze grzewczej 2. Badana próbka 6 dolną powierzchnią przylega do termoelementu kontaktowego 5. Moc grzewczą aparatu reguluje się przez układ sterujący 9 tak aby uzyskać założone temperatury pomiaru na powierzchni badanej próbki 6 mierzonej termoelementem kontaktowym 5. Po ustabilizowaniu się warunków termicznych w komorze grzewczej 2, mierzy się temperaturę powierzchni dolnej badanej próbki 6 za pomocą termoelementu kontaktowego 5 i temperaturę powierzchni górnej za pomocą pirometru 13.In order to measure the thermal conductivity coefficient, the tested sample 6 is closed in the heating chamber 2. The tested sample 6 adjoins the contact thermocouple with its lower surface 5. The heating power of the apparatus is regulated by the control system 9 so as to obtain the assumed measurement temperatures on the surface of the tested sample 6 measured with the contact thermocouple 5. After the thermal conditions in the heating chamber 2 have stabilized, the temperature of the bottom surface of the test sample 6 is measured with the contact thermocouple 5 and the temperature of the top surface with the pyrometer 13.
Współczynnik przewodności cieplnej próbki badanego materiału o znanej grubości wyznaczamy wykorzystując uzyskane podczas pomiaru odczyty temperatur.The thermal conductivity coefficient of a sample of a tested material with a known thickness is determined using the temperature readings obtained during the measurement.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL385856A PL210610B1 (en) | 2008-08-11 | 2008-08-11 | Instrument for measuring of the ceramic materials thermal conductivity coefficient |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL385856A PL210610B1 (en) | 2008-08-11 | 2008-08-11 | Instrument for measuring of the ceramic materials thermal conductivity coefficient |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL385856A1 PL385856A1 (en) | 2010-02-15 |
| PL210610B1 true PL210610B1 (en) | 2012-02-29 |
Family
ID=43012312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL385856A PL210610B1 (en) | 2008-08-11 | 2008-08-11 | Instrument for measuring of the ceramic materials thermal conductivity coefficient |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL210610B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103115942A (en) * | 2013-01-28 | 2013-05-22 | 河海大学 | Heat conductivity coefficient multi-scale prediction method for hardened portland cement paste |
| PL422263A1 (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-28 | Politechnika Śląska | Method and the device for determination of thermal conductivity, preferably of insulating materials |
-
2008
- 2008-08-11 PL PL385856A patent/PL210610B1/en unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103115942A (en) * | 2013-01-28 | 2013-05-22 | 河海大学 | Heat conductivity coefficient multi-scale prediction method for hardened portland cement paste |
| PL422263A1 (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-28 | Politechnika Śląska | Method and the device for determination of thermal conductivity, preferably of insulating materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL385856A1 (en) | 2010-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2015093930A1 (en) | System and method for calibrating and characterising instruments for temperature measurement by telemetry | |
| CN106908174B (en) | The heat-flow meter of dynamic real-time measurement solid propellant rocket internal oxidition aluminothermy current density | |
| CN109001254A (en) | A kind of device and method of quick test metallurgical cinder Thermal Conductivity at High Temperature | |
| US8104953B2 (en) | Systems and methods for determining heat transfer characteristics | |
| PL210610B1 (en) | Instrument for measuring of the ceramic materials thermal conductivity coefficient | |
| CN106198370A (en) | ORC tests device in 500～2300 DEG C of interval fine vacuum military service performances and radiation characteristic | |
| KR100706882B1 (en) | Method and apparatus for calculating thermal conductivity of thermal barrier coatings | |
| CN108776152B (en) | System and method for measuring convection heat exchange coefficient of building material surface | |
| Kostanovskii et al. | The Determination of Thermal Conductivity and Emissivity of Graphite at High Temperatures. | |
| CN208765852U (en) | A kind of infrared thermometry device and Equipment for Heating Processing | |
| Hohmann et al. | Calibration of heat flux sensors with small heat fluxes | |
| CN107014699A (en) | Outer auxiliary thermal and test device for measuring material at high temperature compression performance | |
| Anuchin et al. | Influence of the Method of Attaching Surface Thermocouples on the Error of Temperature Determination in Testing Ceramic Materials on Radiative Heating Installations | |
| CN106383214A (en) | Heat insulation device and temperature control regulation device used for friction sensitivity tester | |
| KR100721451B1 (en) | The test apparatus and method of measuring satellite radiator performance by conduction | |
| RU2480739C1 (en) | Thermal non-destructive testing method of resistance to heat transfer of building structure | |
| Yuan et al. | -30\,^ ∘ C-30∘ C to 960\,^ ∘ C 960∘ C Variable Temperature Blackbody (VTBB) Radiance Temperature Calibration Facility | |
| RU2486497C1 (en) | Plant for testing of aircraft thermal protection | |
| Sultan et al. | Heat exposure in fire resistance furnaces: full-scale vs intermediate-scale | |
| RU2676237C1 (en) | Device for determining temperature of gaseous media in gas turbine engines | |
| Maddox et al. | Non-uniform thermal properties of an alumina granule/epoxy potting compound | |
| Singh et al. | Instruments to Measure Thermal Conductivity of Engineering Materials-A Brief Review | |
| CN218917254U (en) | Device for measuring thermal performance of phase-change energy storage component | |
| CN113237447B (en) | Method for estimating thickness of carbon bricks on side wall of blast furnace hearth | |
| Imbriale | Inverse Heat Transfer Method for Ceramic Materials Thermo-Physical Properties Evaluation |