Pierwszenstwo: 28.12.1972 (P. 159996) Zgloszenie ogloszono: 30.09.1973 Opis patentowy opublikowano: 30.06.1975 79 008 KI. 42i, 12/02 MKP G01n 25/18 CZYTELNIA Nbklil IzecfjpKDBli^ lichej Twórcywynalazku: Tadeusz Dziewanowski, Józef Zielinski Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Wroclawska, Wroclaw (Polska) Uklad do pomiaru cieplnej przewodnosci wlasciwej cial stalych Przedmiotem wynalazku jest uklad do pomiaru cieplnej przewodnosci wlasciwej cial stalych, a zwlaszcza materialów termoizolacyjnych metoda porównawcza.Znany uklad do pomiaru cieplnej przewodnosci wlasciwej materialów termoizolacyjnych sklada sie z na¬ czynia, w którym umieszczony jest elektryczny grzejnrk, a nad nim, miedzy miedzianymi wkladkami umieszczo¬ na jest próbka z badanego materialu. Nad próbka znajduje sie chlodnica, polaczona z termostatem, zapewniaja¬ cym stala temperature wody w chlodnicy. Grzejnik zasilany jest ze zródla napiecia stalego, a ilosc ciepla dostarczana do grzejnika jest wyznaczana na podstawie wskazan amperomierza i woltomierza. Temperatura mie¬ dzianych wkladek na granicy z materialem termoizolacyjnym mierzona jest za pomoca termopar. Pomiar cieplnej przewodnosci wlasciwej przeprowadza sie metoda porównawcza umieszczajac w naczyniu najpierw próbke wzor¬ cowa o znanej cieplnej przewodnosci wlasciwej, a nastepnie próbke badana.Zasadnicza niedogodnoscia wynikajaca ze stosowania znanego ukladu do pomiaru cieplnej przewodnosci wlasciwej jest mala dokladnosc pomiarów, wynoszaca okolo 14% oraz dlugi czas pomiaru, powodowany ko¬ niecznoscia ustalenia sie stacjonarnych warunków cieplnych, która wymaga 3 do 4 godzin pracy grzejnika.Celem wynalazku jest zwiekszenie dokladnosci i skrócenie czasu pomiaru cieplnej przewodnosci wlasciwej, a zagadnieniem technicznym wynalazku jest skonstruowanie ukladu, który umozliwia szybki pomiar cieplnej przewodnosci wlasciwej materialów termoizolacyjnych i charakteryzuje sie prosta konstrukcja.Zagadnienie to zostalo rozwiazane dzieki temu, ze próbki badana i wzorcowa wyposazone sa w termoelek¬ tryczne lancuchy, skladajace sie z termoelementów, których zimne spoiny umieszczone sa na jednej plaszczyz¬ nie próbek, a gorace spoiny umieszczone sa na przeciwleglych plaszczyznach próbek. Lancuchy termoelektryczne próbek sa polaczone przeciwsobnie i poprzez przelacznik i wzmacniacz polaczone sa z miernikiem napiecia.Naprzeciw próbek umieszczony jest rzutnik promieniowania cieplnego, wykonany w postaci parabolicznego zwierciadla, w ogniskowej którego umieszczony jest grzejnik. Jedne plaszczyzny próbek pokryte sa materialem o bardzo duzej emisyjnosci, a plaszczyzny przeciwlegle tych próbek pokryte sa materialem o emisyjnosci bliskiej zeru.2 79008 Zasadnicza korzyscia techniczna wynikajaca ze stosowania ukladu wedlug wynalazku jest zwiekszenie dokladnosci pomiarów cieplnej przewodnosci wlasciwej, powodowane bezblednym pomiarem spadków tempe¬ ratur za pomoca duzej liczby osadzonych bezposrednio na badanej próbce termoelementów. Uklad umozliwia równiez skrócenie czasu pomiarów, a ponadto posiada prosta budowe. Dokladnosc pomiarów wykonywanych za pomoca ukladu wedlug wynalazku wynosi kilka procent.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta wia próbke z materialu badanego w,widoku, a fig. 2- schemat ukladu do pomiaru cieplnej przewodnosci wlasci¬ wej materialu termoizolacyjnego.Uklad wedlug wynalazku stanowia dwie próbki 1 i 2 przy czym badana próbka 1 i wzorcowa próbka 2 niaja postac plytek wyposazonych w termoelektryczny lancuch 3 skladajacy sie z termoelementów, których zimne spoiny umieszczone sa na jednej plaszczyznie próbek 1 i 2, a gorace spoiny umieszczone sa na przeciwleg¬ lej plaszczyznie tych próbek 1 i 2. Na jednej plaszczyznie próbek 1 i 2 naklejony jest na termoelement czarny papier, a przeciwlegla plaszczyzna pokryta jest folia aluminiowa. Termoelektrycznelancuchy 3 badanej próbki 1 i wzorcowej próbki 2 sa polaczone przeciwsobnie, tworzac uklad róznicowy. Termoelektryczny lancuch 3 wzorcowej próbki 2 polaczony jest z nieruchomymi stykami dwupozycyjnego przelacznika 4 a ruchomy styk przelacznika 4 i wolny koniec termoelektrycznego lancucha 3 badanej próbki 1 polaczone sa poprzez wzmac¬ niacz 5 z miliwoltomierzem 6. Naprzeciw próbek 1 i 2 od strony plaszczyzn pokrytych czarnym papierem, ustawiony jest rzutnik 7 promieniowania cieplnego, wykonany w postaci parabolicznego zwierciadla 8, w ognis¬ kowej którego umieszczony jest grzejnik 9.Rzutnik 7 jest zródlem równomiernego promieniowania cieplnego, które pada prostopadle na czarne plaszczyzny badanej próbki 1 i wzorcowej próbki 2. Plaszczyzny próbek pokryte czarnym papierem charaktery¬ zuja sie duza emisyjnoscia, a plaszczyzny pokryte folia aluminiowa posiadaja emisyjnosc bliska zeru, dzieki czemu wymuszany jest przeplyw strumienia cieplnego przez próbki 1 i 2. Na grubosciach próbek 1 i 2 wystepuje spadek temperatury, który powoduje powstawanie sil termoelektrycznych w termoelementach.W zaleznosci od polozenia przelacznika 4 mierzy sie, za pomoca wzmacniacza 5 z miliwoltomierzem 6, sile termoelektryczna Ej powstajaca na wyprowadzeniach termoelektrycznego lancucha badanej próbki 1 oraz róznice sil termoelektrycznych El—E2 na wyprowadzeniach polaczonych przeciwsobnie termoelektrycznych lancuchów próbek badanej i wzorcowej Na podstawie wykonanych pomiarów oraz znajomosci grubosci próbek 1 i 2 i cieplnej przewodnosci wlasciwej wzorcowej próbki 2, wyznacza sie cieplna przewodnosc wlasciwa badanej próbki 1, wykonanej z materialu termoizolacyjnego. Ilosc ciepla oddawana przez plaszczyzny próbek pokryte folia aluminiowa równa jest ilosc ciepla przeplywajacej przez te próbki. Cecha szczególna tego procesu wymiany ciepla jest to, ze opór cieplny próbki, wykonanej nawet z bardzo dobrego materialu izolacyjnego o grubosci rzedu 1 mm, jest pomijal- nie maly z oporem przejscia zdefiniowanym jako 1/a, gdzie a oznacza wspólczynnik wnikania przy swobodnej wymianie ciepla. Jest to równoznaczne z mozliwoscia wymuszenia przeplywu przez próbke scisle okreslonego strumienia cieplnego. PL PL