RU126837U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE HEAT CONDUCTIVITY OF DEFORMABLE MATERIALS - Google Patents

DEVICE FOR DETERMINING THE HEAT CONDUCTIVITY OF DEFORMABLE MATERIALS Download PDF

Info

Publication number
RU126837U1
RU126837U1 RU2012152844/28U RU2012152844U RU126837U1 RU 126837 U1 RU126837 U1 RU 126837U1 RU 2012152844/28 U RU2012152844/28 U RU 2012152844/28U RU 2012152844 U RU2012152844 U RU 2012152844U RU 126837 U1 RU126837 U1 RU 126837U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
test sample
heater
refrigerator
limiter
determining
Prior art date
Application number
RU2012152844/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталья Владимировна Афанасьева
Владимир Николаевич Романенко
Елена Александровна Ускова
Ираида Михайловна Юхацкова
Original Assignee
Наталья Владимировна Афанасьева
Владимир Николаевич Романенко
Елена Александровна Ускова
Ираида Михайловна Юхацкова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Наталья Владимировна Афанасьева, Владимир Николаевич Романенко, Елена Александровна Ускова, Ираида Михайловна Юхацкова filed Critical Наталья Владимировна Афанасьева
Priority to RU2012152844/28U priority Critical patent/RU126837U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU126837U1 publication Critical patent/RU126837U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Устройство для определения теплопроводности деформируемых материалов, включающее корпус с расположенными внутри него нагревателем, холодильником, между которыми расположен исследуемый плоский образец, датчики измерения температуры и теплового потока, установленные на торцевых поверхностях холодильника и нагревателя, контактирующих с исследуемым образцом, а также ограничитель, установленный на нагревателе перпендикулярно его торцевой поверхности, отличающееся тем, что ограничитель выполнен в виде цилиндрического полого кольца, внутренний диаметр которого равен внешнему диаметру исследуемого образца.A device for determining the thermal conductivity of deformable materials, including a housing with a heater located inside it, a refrigerator, between which the test sample is located, temperature and heat flux sensors installed on the end surfaces of the refrigerator and heater in contact with the test sample, as well as a limiter mounted on the heater perpendicular to its end surface, characterized in that the limiter is made in the form of a cylindrical hollow ring, vn whose morning diameter is equal to the outer diameter of the test sample.

Description

Полезная модель относится к области теплофизических исследований и может быть использована для определения теплопроводности теплоизоляционных материалов.The utility model relates to the field of thermophysical research and can be used to determine the thermal conductivity of insulating materials.

Известно устройство для определения теплопроводности материалов, включающее исследуемый образец, нагреватель для разогрева образца и измерители температуры (см. В.А.Осипова. Экспериментальное исследование процессов теплообмена, Москва, изд. «Энергия», 1969 г., стр.194). Недостатком данного устройства является сложность определения искомой характеристики (теплопроводности) из-за нестационарного метода.A device is known for determining the thermal conductivity of materials, including a test sample, a heater for heating the sample, and temperature meters (see V. A. Osipova. Experimental study of heat transfer processes, Moscow, ed. Energia, 1969, p. 194). The disadvantage of this device is the difficulty in determining the desired characteristic (thermal conductivity) due to the non-stationary method.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для определения теплопроводности деформируемых материалов, включающее корпус, с расположенными внутри него нагревателем, холодильником, между которыми расположен исследуемый плоский образец, датчики измерения температуры и теплового потока, установленные на торцевых поверхностях холодильника и нагревателя, контактирующих с исследуемым образцом, а также ограничитель, установленный на нагревателе перпендикулярно его торцевой поверхности (см. патент РФ на полезную модель №116641, МПК G01N 25/18, 2012 г.). Недостатком указанного устройства является низкая точность определения теплопроводности деформируемых материалов из-за утечек тепла через боковую поверхность образца.The closest in technical essence to the claimed utility model is a device for determining the thermal conductivity of deformable materials, comprising a housing, with a heater, a refrigerator located inside it, between which the test sample is located, temperature and heat flux sensors installed on the end surfaces of the refrigerator and heater, contacting with the test sample, as well as a limiter mounted on the heater perpendicular to its end surface (see atent Russian Federation for useful model №116641, IPC G01N 25/18, 2012). The disadvantage of this device is the low accuracy of determining the thermal conductivity of deformable materials due to heat leakage through the side surface of the sample.

Дело в том, что реальное распространение тепла в образце не одномерное, как это учитывается при расчете коэффициента теплопроводности, а двумерное. Часть тепла от нагревателя в виде потерь уходит через боковую поверхность образца. Для этого стараются сделать отношение диаметра образца к его толщине как можно больше. Однако при любом этом отношении тепловые потери будут иметь место. Чем больше эти потери, тем больше будет погрешность определения теплопроводности.The fact is that the real heat distribution in the sample is not one-dimensional, as is taken into account when calculating the coefficient of thermal conductivity, but two-dimensional. Part of the heat from the heater in the form of losses goes through the side surface of the sample. To do this, they try to make the ratio of the diameter of the sample to its thickness as large as possible. However, in any case, heat losses will occur. The greater these losses, the greater the error in determining the thermal conductivity.

Целью предлагаемого технического решения является повышение точности определения теплопроводности деформируемых материалов.The aim of the proposed technical solution is to increase the accuracy of determining the thermal conductivity of wrought materials.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для определения теплопроводности деформируемых материалов, включающем корпус с расположенным внутри него нагревателем, холодильником, между которыми расположен исследуемый плоский образец, датчики измерения температуры и теплового потока, установленные на торцевых поверхностях холодильника и нагревателя, контактирующие с исследуемым образцом, а также ограничитель, установленный на нагревателе перпендикулярно его торцевой поверхности, в нем ограничитель выполнен в виде цилиндрического полого кольца, внутренний диаметр которого равен внешнему диаметру исследуемого образца. В предлагаемом устройстве ограничитель не только исключает излишнею деформацию исследуемого образца, но и значительно снижает утечки тепла через боковую поверхность образца, так как ограничитель имеет определенное термическое сопротивление. Чем меньше будет коэффициент теплопроводности материала ограничителя, тем меньше будут эти утечки. Кроме того, учитывая, что внутренний диаметр ограничителя равен внешнему диаметру исследуемого образца, последний при его нагружении не будет менять свои размеры в радиальном направлении, то есть структура образца не изменится, что очень важно для понимания: для какого материала мы определили теплопроводность.This goal is achieved by the fact that in the known device for determining the thermal conductivity of deformable materials, including a housing with a heater located inside it, a refrigerator, between which the test sample is located, temperature and heat flow sensors installed on the end surfaces of the refrigerator and heater in contact with the test sample, as well as a limiter mounted on the heater perpendicular to its end surface, in it the limiter is made in the form of cyl an Indian hollow ring, the inner diameter of which is equal to the outer diameter of the test sample. In the proposed device, the limiter not only eliminates excessive deformation of the test sample, but also significantly reduces heat leakage through the side surface of the sample, since the limiter has a certain thermal resistance. The lower the coefficient of thermal conductivity of the material of the limiter, the less these leaks will be. In addition, given that the internal diameter of the limiter is equal to the external diameter of the test sample, the latter will not change its dimensions in the radial direction when loaded, that is, the structure of the sample will not change, which is very important for understanding: for what material we determined the thermal conductivity.

На фигуре представлено заявляемое устройство со следующими обозначениями:The figure shows the inventive device with the following notation:

1 - корпус;1 - housing;

2 - электрический нагреватель;2 - electric heater;

3 - холодильник;3 - refrigerator;

4 - исследуемый образец;4 - test sample;

5 - датчики температуры и теплового потока;5 - temperature and heat flux sensors;

6 - грузы;6 - cargo;

7 - патрубки для подвода охлаждающей жидкости;7 - nozzles for supplying coolant;

8 - ограничитель.8 - limiter.

Заявляемое устройство для определения теплопроводности деформируемых материалов включает корпус 1, выполненный из теплоизоляционного материала. Внутри корпуса 1 расположен нагреватель 2 и холодильник 3. Между ними размещен плоский исследуемый образец 4. Датчики измерения температуры и теплового потока 5 установлены на торцевых поверхностях нагревателя 2 и холодильника 3. На холодильнике размещены грузы 6, обеспечивающие усилие прижатия холодильника 3 к исследуемому образцу 4. Подача охлаждающей жидкости в холодильник 3 осуществляется через патрубки 7. На нагревателе 2 перпендикулярно его торцевой поверхности закреплен ограничитель 8, выполненный в виде цилиндрического полого кольца, внутренний диаметр которого равен внешнему диаметру исследуемого образца. Высота ограничителя 8 меньше толщины исследуемого образца 4 на величину Δ.The inventive device for determining the thermal conductivity of deformable materials includes a housing 1 made of heat-insulating material. A heater 2 and a refrigerator 3 are located inside the housing 1. A flat test sample 4 is placed between them. Sensors for measuring temperature and heat flux 5 are mounted on the end surfaces of the heater 2 and the refrigerator 3. Weights 6 are placed on the refrigerator, which provide the force of pressing the refrigerator 3 against the sample 4 The supply of coolant to the refrigerator 3 is carried out through pipes 7. On the heater 2, a limiter 8, made in the form of a cylindrical hollow ring, is fixed perpendicular to its end surface whose inner diameter is equal to the outer diameter of the test sample. The height of the limiter 8 is less than the thickness of the test sample 4 by Δ.

Устройство работает следующим образом. В корпус устройства устанавливаются электрический нагреватель 2 с ограничителем 8, исследуемый образец 4 и холодильник 3. Датчики температуры и теплового потока 5 уже входят в состав нагревателя 2 и холодильника 3. Затем на холодильник 3 начинают накладывать грузы 6 до тех пор, пока холодильник 3 не упрется в ограничитель 8. Учитывая, что высота ограничителя 8 чуть меньше толщины исследуемого образца 4, последний слегка деформируется и тем самым ликвидируются воздушные зазоры между исследуемым образцом 4 и холодильником 3, а также нагревателем 2. При этом структура материала исследуемого образца из-за незначительного зазора Δ и невозможности деформации в радиальном направлении не меняется. Затем на нагреватель 2 подается напряжение U для создания заданной температуры, а по патрубкам 7 в холодильник 3 подается охлаждающая жидкость. В процессе испытания замеряется температура на поверхности нагревателя 2 Тн и на поверхности холодильника 3 Тх, а также тепловой поток q, проходящий от нагревателя к холодильнику. Сама величина теплопроводности после установления стационарного режима нагрева определяется по формуле:The device operates as follows. An electric heater 2 with a limiter 8, a test sample 4 and a refrigerator 3 are installed in the device’s case. Temperature and heat flux sensors 5 are already included in the heater 2 and the refrigerator 3. Then, loads 6 are applied to the refrigerator 3 until the refrigerator 3 rests against the limiter 8. Given that the height of the limiter 8 is slightly less than the thickness of the test sample 4, the latter is slightly deformed and thereby eliminates air gaps between the test sample 4 and the refrigerator 3, as well as the heater 2. In this case, the material structure of the test sample does not change due to the insignificant gap Δ and the impossibility of deformation in the radial direction. Then, voltage U is supplied to the heater 2 to create a predetermined temperature, and coolant is supplied through the nozzles 7 to the refrigerator 3. During the test, the temperature is measured on the surface of the heater 2 Tn and on the surface of the refrigerator 3 Tx, as well as the heat flux q passing from the heater to the refrigerator. The value of thermal conductivity itself after the establishment of a stationary heating mode is determined by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где:Where: λ - теплопроводность исследуемого образца;λ is the thermal conductivity of the test sample; δ - толщина исследуемого образца;δ is the thickness of the test sample; q - тепловой поток от нагревателя;q is the heat flux from the heater; (Тн-Tх) - перепад температуры по толщине исследуемого образца.(Tn-Tx) - temperature difference across the thickness of the test sample.

Введение в конструкцию устройства ограничителя в виде цилиндрического полого кольца за счет уменьшения утечек тепла через боковую поверхность исследуемого образца позволяет существенно повысить точность определения теплопроводности деформируемых материалов: резин, пенопластов, волокнистых теплоизоляторов и ряда других. За счет равенства наружного диаметра образца и внутреннего диаметра ограничителя структура исследуемого материала не меняется и полученное значение теплопроводности относится именно к исходному материалу. Ограничитель для выполнения своей функции с одной стороны должен быть изготовлен из достаточно твердого материала, а с другой стороны этот материал должен обладать высоким термическим сопротивлением. К таким материалам относятся, например, термореактивные пластики.Introduction to the design of the device of the limiter in the form of a cylindrical hollow ring by reducing heat leakage through the side surface of the test sample can significantly improve the accuracy of determining the thermal conductivity of deformable materials: rubbers, foams, fibrous heat insulators and some others. Due to the equality of the outer diameter of the sample and the inner diameter of the limiter, the structure of the studied material does not change and the obtained value of thermal conductivity refers specifically to the starting material. The limiter to perform its function, on the one hand, must be made of a sufficiently hard material, and on the other hand, this material must have high thermal resistance. Such materials include, for example, thermosetting plastics.

Авторами была проведена экспериментальная проверка заявляемого технического решения, показавшая хорошие результаты. В результате достигается повышение точности определения теплопроводности теплоизоляционных материалов на 6-8%.The authors conducted an experimental verification of the claimed technical solution, which showed good results. The result is an increase in the accuracy of determining the thermal conductivity of heat-insulating materials by 6-8%.

Claims (1)

Устройство для определения теплопроводности деформируемых материалов, включающее корпус с расположенными внутри него нагревателем, холодильником, между которыми расположен исследуемый плоский образец, датчики измерения температуры и теплового потока, установленные на торцевых поверхностях холодильника и нагревателя, контактирующих с исследуемым образцом, а также ограничитель, установленный на нагревателе перпендикулярно его торцевой поверхности, отличающееся тем, что ограничитель выполнен в виде цилиндрического полого кольца, внутренний диаметр которого равен внешнему диаметру исследуемого образца.
Figure 00000001
A device for determining the thermal conductivity of deformable materials, including a housing with a heater located inside it, a refrigerator, between which the test sample is located, temperature and heat flux sensors installed on the end surfaces of the refrigerator and heater in contact with the test sample, as well as a limiter mounted on the heater perpendicular to its end surface, characterized in that the limiter is made in the form of a cylindrical hollow ring, vn whose morning diameter is equal to the outer diameter of the test sample.
Figure 00000001
RU2012152844/28U 2012-12-10 2012-12-10 DEVICE FOR DETERMINING THE HEAT CONDUCTIVITY OF DEFORMABLE MATERIALS RU126837U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012152844/28U RU126837U1 (en) 2012-12-10 2012-12-10 DEVICE FOR DETERMINING THE HEAT CONDUCTIVITY OF DEFORMABLE MATERIALS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012152844/28U RU126837U1 (en) 2012-12-10 2012-12-10 DEVICE FOR DETERMINING THE HEAT CONDUCTIVITY OF DEFORMABLE MATERIALS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU126837U1 true RU126837U1 (en) 2013-04-10

Family

ID=49153613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012152844/28U RU126837U1 (en) 2012-12-10 2012-12-10 DEVICE FOR DETERMINING THE HEAT CONDUCTIVITY OF DEFORMABLE MATERIALS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU126837U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Experimental investigation of high temperature thermal contact resistance between high thermal conductivity C/C material and Inconel 600
RU2426106C1 (en) Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end
CN101915783B (en) Heat conductivity coefficient measurer of double-test-piece guarded hot plate for liquid nitrogen temperature area
CN103196949A (en) Heat resistance heat flow meter calibration method and implementation device thereof
CN202735281U (en) Thermal conductivity tester
CN106226351A (en) A kind of thin-wall circular tube material thermal conductivity computational methods
RU126837U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE HEAT CONDUCTIVITY OF DEFORMABLE MATERIALS
RU155834U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THERMAL CONDUCTIVITY THIN CERAMIC COATINGS
Yao et al. Influence of Thermal Contact Resistance on Thermal Conductivity Measurement with a High-Temperature Guarded Hot Plate Apparatus
RU2568983C1 (en) Method to determine coefficient of heat conductivity of liquid heat insulation in laboratory conditions
RU116641U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE HEAT CONDUCTIVITY OF DEFORMABLE MATERIALS
RU2008138643A (en) METHOD FOR NON-CONTACT DETERMINATION OF THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF SOLIDS
RU2646437C1 (en) Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation at non-stationary thermal mode
Pavlík et al. Experimental assessment of thermal conductivity of a brick block with internal cavities using a semi-scale experiment
RU141298U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE HEAT CONDUCTIVITY OF DEFORMABLE MATERIALS
RU2462703C2 (en) Method of determining thermal activity of materials and apparatus for realising said method
Wallace et al. Diesel engine energy balance study operating on diesel and biodiesel fuels
RU145491U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING CHARACTERISTICS OF HEAT-INSULATING MATERIALS
RU2637385C2 (en) Portable automated complex for determination of thermophysical properties
RU110190U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THERMAL CONDUCTIVITY OF A HEAT-CONDUCTING BASE FOR A POWER SEMICONDUCTOR DEVICE
CN104749213A (en) Potential determination device of film thermoelectric material
Cornelis et al. Comparison of heat flux sensors for internal combustion engines on two hot air gun test rigs and a test engine
RU2356038C1 (en) Plant to determine effective heat conductivity of powder-vacuum and shield-vacuum thermal insulation
RU124395U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THERMOPHYSICAL QUALITIES OF THE ENCLOSING DESIGNS OF BUILDINGS AND STRUCTURES IN NATURAL CONDITIONS
CN204422460U (en) A kind of single side method measures the device of material thermal conductivity

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20130525