RU2289126C1 - Device for researching heat conductivity of thermo-isolating materials - Google Patents
Device for researching heat conductivity of thermo-isolating materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2289126C1 RU2289126C1 RU2005111442/28A RU2005111442A RU2289126C1 RU 2289126 C1 RU2289126 C1 RU 2289126C1 RU 2005111442/28 A RU2005111442/28 A RU 2005111442/28A RU 2005111442 A RU2005111442 A RU 2005111442A RU 2289126 C1 RU2289126 C1 RU 2289126C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- heat
- thermal conductivity
- thermal
- heat source
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к созданию установок для экспериментального определения тепловых характеристик материалов, входящих в состав транспортных упаковочных комплектов в качестве элементов теплоизоляции и амортизации.The invention relates to the field of testing equipment, and in particular to the creation of installations for the experimental determination of the thermal characteristics of materials included in transport packaging sets as elements of thermal insulation and amortization.
Известны установки для тепловых испытаний - это измеритель теплопроводности ИТЭМ-I, который предназначен для экспресс-измерений теплопроводности металлов, сплавов, полупроводников и теплоизоляторов. Диапазон измерения теплопроводности 0,2...80 Вт/(м·К).Known installations for thermal testing are the ITEM-I thermal conductivity meter, which is designed for rapid measurements of the thermal conductivity of metals, alloys, semiconductors and heat insulators. The range of measurement of thermal conductivity is 0.2 ... 80 W / (m · K).
Известен измеритель теплопроводности ИТЭМ-I M. Прибор предназначен для экспресс-измерений теплопроводности металлов, сплавов, полупроводников и теплоизоляторов. Диапазон измерения теплопроводности 0,1...100 Вт/(м·К).The known ITEM-I M thermal conductivity meter. The device is intended for rapid measurements of the thermal conductivity of metals, alloys, semiconductors and heat insulators. The range of measurement of thermal conductivity is 0.1 ... 100 W / (m · K).
Известен измеритель теплопроводности ИТ-20. Прибор предназначен для определения теплопроводности твердых изотропных материалов в стационарном тепловом режиме. Он рекомендуется для применения в промышленности при проведении теплофизических исследований в лабораторных и заводских условиях. Диапазон измерения теплопроводности 0.2...1,5 Вт/(м·К).The known thermal conductivity meter IT-20. The device is designed to determine the thermal conductivity of solid isotropic materials in a stationary thermal mode. It is recommended for use in industry when conducting thermophysical studies in laboratory and factory conditions. The range of measurement of thermal conductivity is 0.2 ... 1.5 W / (m · K).
Известен прибор ИТС-2 для комплексного измерения теплофизических свойств. Он предназначен для комплексного измерения теплопроводности, температуропроводности и удельной теплоемкости твердых материалов (плотностью не менее 800 кг/м3), подлежащих механической обработке. Диапазон измерения теплопроводности 0,5...5,0 Вт/(м·К).The known device ITS-2 for complex measurement of thermophysical properties. It is intended for the complex measurement of thermal conductivity, thermal diffusivity and specific heat of solid materials (with a density of at least 800 kg / m 3 ) to be machined. The range of measurement of thermal conductivity is 0.5 ... 5.0 W / (m · K).
Недостатком этой группы приборов является то обстоятельство, что они предназначены для работы с материалами, обладающими достаточно высокой теплопроводностью.The disadvantage of this group of devices is the fact that they are designed to work with materials with a sufficiently high thermal conductivity.
Также известны приборы такие, как измерители теплопроводности ИТП-МГ4 «100», ИТП-МГ4 «250» и ИТП-МГ4 «Зонд», которые предназначены для определения теплопроводности строительных материалов, а также материалов, предназначенных для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов. Диапазон измерения теплопроводности 0,02...1,5 Вт/(м·К) (для ИТП-МГ4 «100», ИТП-МГ4 «250»); 0,03...1,0 Вт/(м·К) (для ИТП-МГ4 «Зонд»). Рабочий диапазон температур - от минус 10°С до плюс 40°С.Also known devices such as heat conductivity meters ITP-MG4 "100", ITP-MG4 "250" and ITP-MG4 "Probe", which are designed to determine the thermal conductivity of building materials, as well as materials intended for thermal insulation of industrial equipment and pipelines. The range of measuring thermal conductivity is 0.02 ... 1.5 W / (m · K) (for ITP-MG4 "100", ITP-MG4 "250"); 0.03 ... 1.0 W / (m · K) (for ITP-MG4 "Probe"). Operating temperature range - from minus 10 ° С to plus 40 ° С.
Недостатком этих приборов является невозможность определения теплофизических свойств теплоизоляционных материалов при высоких температурах.The disadvantage of these devices is the inability to determine the thermal properties of thermal insulation materials at high temperatures.
Наиболее близким по технической сути (прототипом) к предлагаемой установке является экспериментальная установка, описанная в ГОСТ 12170-85, отличающаяся тем, что она позволяют измерять теплопроводность огнеупоров с теплопроводностью от 0,13 до 15 Вт/(м·К) при стационарном одномерном температурном поле в плоском образце и при температуре на горячей стороне образца от 400 до 1350°С.The closest in technical essence (prototype) to the proposed installation is the experimental installation described in GOST 12170-85, characterized in that it allows you to measure the thermal conductivity of refractories with thermal conductivity from 0.13 to 15 W / (m · K) at a stationary one-dimensional temperature field in a flat sample and at a temperature on the hot side of the sample from 400 to 1350 ° C.
Ее недостатком является невозможность проведения испытаний теплоизоляционных материалов с теплопроводностью менее 0,1 Вт/(м·К).Its disadvantage is the impossibility of testing thermal insulation materials with a thermal conductivity of less than 0.1 W / (m · K).
Задачей изобретения является создание установки для исследования теплопроводности теплоизоляционных материалов при высоких температурах (при температуре на горячей стороне образца от 400 до 1350°С) с теплопроводностью менее 0,1 Вт/(м·К), обеспечивающего получение технического результата, состоящего в повышении достоверности результатов измерений.The objective of the invention is to provide an installation for studying the thermal conductivity of thermal insulation materials at high temperatures (at a temperature on the hot side of the sample from 400 to 1350 ° C) with a thermal conductivity of less than 0.1 W / (m · K), which provides a technical result consisting in increasing the reliability measurement results.
Этот технический результат достигается тем, что теплопроводность определяется на образцах цилиндрической формы с осевым каналом, внутри которого находится источник тепла. Торцы образца заглушены шайбами из теплоизоляционного материала с термическим сопротивлением не ниже термического сопротивления свода исследуемого цилиндрического образца. Образец имеет соотношение длины к внешнему диаметру не менее 6:1. Шайбы, установленные на торцах цилиндрического образца, осевых каналов не имеют. Предлагаемая новая совокупность признаков (цилиндрическая форма образца, размещение источника тепла внутри осевого канала образца, установка шайб на торцах образца) позволит, во-первых, снизить неравномерность температурного поля внутри осевого канала до уровня не более 2...3% по отношению к значению температуры в средней части канала; во-вторых, уменьшить, по сравнению с прототипом, неучитываемые тепловые потери из зоны подвода тепла.This technical result is achieved in that the thermal conductivity is determined on samples of a cylindrical shape with an axial channel, inside which there is a heat source. The ends of the sample are plugged with washers of heat-insulating material with a thermal resistance not lower than the thermal resistance of the arch of the cylindrical sample under study. The sample has a ratio of length to outer diameter of at least 6: 1. Washers mounted on the ends of the cylindrical specimen do not have axial channels. The proposed new set of features (the cylindrical shape of the sample, the location of the heat source inside the axial channel of the sample, the installation of washers at the ends of the sample) will, firstly, reduce the unevenness of the temperature field inside the axial channel to a level of no more than 2 ... 3% with respect to the value temperature in the middle of the channel; secondly, to reduce, in comparison with the prototype, unaccounted for heat loss from the heat supply zone.
Исследование проводится путем определения перепада температуры на стенке цилиндрического образца в режиме стационарного теплообмена с окружающей средой при известной мощности теплового потока. Тепловой поток, направленный перпендикулярно к внутренней и наружной поверхностям цилиндрического образца, создается за счет источника тепла, помещенного внутри осевого канала образца.The study is carried out by determining the temperature difference on the wall of a cylindrical sample in the mode of stationary heat exchange with the environment at a known heat flux. The heat flux directed perpendicular to the inner and outer surfaces of the cylindrical sample is created by a heat source placed inside the axial channel of the sample.
Суть изобретения поясняется чертежами, где представлено схематическое развернутое изображение установки для исследования теплопроводности теплоизоляционных материалов в условиях высоких температур.The essence of the invention is illustrated by drawings, which shows a schematic detailed image of an installation for studying the thermal conductivity of thermal insulation materials at high temperatures.
Установка содержит: 1 - медный футляр; 2 - цилиндрический образец; 3 - источник тепла; 4 - термопреобразователи хромель-алюмелевые; 5 - устройство регистрации развиваемой источником тепла мощности; 6 - шайбы; 7 - источник постоянного тока.Installation contains: 1 - copper case; 2 - a cylindrical sample; 3 - heat source; 4 - chromel-alumel thermal converters; 5 - a registration device developed by a heat source; 6 - washers; 7 - a source of direct current.
Работа установки происходит следующим образом.The installation is as follows.
После достижения на горячей стороне образца заданной температуры она поддерживается на достигнутом уровне до окончания испытания с нестабильностью не более ±3°С.After reaching the desired temperature on the hot side of the sample, it is maintained at the achieved level until the end of the test with an instability of not more than ± 3 ° C.
Распределение считается стационарным, если в течение 1 ч нестабильность температуры горячей и холодной сторон образца не превышает ±3°С. Затем через каждые 10-15 мин в течение 1 ч производятся следующие замеры - измерение температуры на внешней и внутренней сторонах образца с помощью термопреобразователей и устройства регистрации развиваемой источником тепла мощности, температура холодных спаев термопреобразователей определяется по термометру с ценой деления шкалы не более 0,1°С.The distribution is considered stationary if the temperature instability of the hot and cold sides of the sample does not exceed ± 3 ° C for 1 h. Then, after every 10-15 minutes, the following measurements are made for 1 hour - measuring the temperature on the external and internal sides of the sample using thermal converters and a recording device for the power developed by the heat source, the temperature of the cold junctions of the thermal converters is determined by a thermometer with a scale division value of not more than 0.1 ° C.
Измерения считаются законченными, если четыре последовательных измерения теплового потока с разбросом от среднего его значения - не более 4%.Measurements are considered complete if four consecutive measurements of the heat flux with a spread from its average value are not more than 4%.
После установления стационарного теплового состояния образца проводятся в течение 30 мин последовательно несколько измерений температуры устройством регистрации развиваемой источником тепла мощности. Тепловое состояние образца считается стационарным, если три последовательных измерениях температуры, проводимые через каждые 10 мин, дают отклонения не более 5% их среднего значения.After establishing the stationary thermal state of the sample, several temperature measurements are taken sequentially for 30 minutes in succession with a recording device of the power developed by the heat source. The thermal state of the sample is considered stationary if three consecutive temperature measurements taken every 10 minutes give deviations of no more than 5% of their average value.
При стационарном тепловом состоянии количество тепла Q, передаваемое от внутренней поверхности цилиндрического образца к наружной на участке длиной l, определяется уравнениемIn a stationary thermal state, the amount of heat Q transferred from the inner surface of the cylindrical sample to the outer in a section of length l is determined by the equation
где λ - теплопроводность, Вт/(м·К);where λ is the thermal conductivity, W / (m · K);
R2 - внешний радиус цилиндрического образца, м;R 2 is the outer radius of the cylindrical sample, m;
R1 - внутренний радиус цилиндрического образца, м;R 1 is the inner radius of the cylindrical sample, m;
t2 - температура на наружной поверхности цилиндрического образца, К;t 2 is the temperature on the outer surface of the cylindrical sample, K;
t1 - температура на наружной поверхности цилиндрического образца, К.t 1 - temperature on the outer surface of the cylindrical sample, K.
Предлагаемая установка обеспечивает повышение достоверности результатов испытаний теплоизоляционных материалов с теплопроводностью менее 0,1 Вт/(м·К) вследствие регистрации входящего теплового потока на цилиндрическом образце при температуре на горячей стороне образца от 400 до 1350°С.The proposed installation provides increased reliability of the test results of heat-insulating materials with a thermal conductivity of less than 0.1 W / (m · K) due to the registration of the incoming heat flux on a cylindrical sample at a temperature on the hot side of the sample from 400 to 1350 ° C.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005111442/28A RU2289126C1 (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Device for researching heat conductivity of thermo-isolating materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005111442/28A RU2289126C1 (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Device for researching heat conductivity of thermo-isolating materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005111442A RU2005111442A (en) | 2006-10-27 |
| RU2289126C1 true RU2289126C1 (en) | 2006-12-10 |
Family
ID=37438256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005111442/28A RU2289126C1 (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Device for researching heat conductivity of thermo-isolating materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2289126C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2750289C1 (en) * | 2020-03-14 | 2021-06-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Брянский государственный инженерно-технологический университет» | Installation for studying thermal conductivity of powder-vacuum and screen-vacuum heat insulation |
| RU228929U1 (en) * | 2024-04-16 | 2024-09-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный инженерно-технологический университет" | INSTALLATION FOR STUDYING THERMAL CONDUCTIVITY OF VACUUM HEAT INSULATION |
-
2005
- 2005-04-18 RU RU2005111442/28A patent/RU2289126C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОСТ 12170-85. Огнеупоры. Стационарный метод измерения теплопроводности. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2750289C1 (en) * | 2020-03-14 | 2021-06-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Брянский государственный инженерно-технологический университет» | Installation for studying thermal conductivity of powder-vacuum and screen-vacuum heat insulation |
| RU228929U1 (en) * | 2024-04-16 | 2024-09-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный инженерно-технологический университет" | INSTALLATION FOR STUDYING THERMAL CONDUCTIVITY OF VACUUM HEAT INSULATION |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005111442A (en) | 2006-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Franco | An apparatus for the routine measurement of thermal conductivity of materials for building application based on a transient hot-wire method | |
| Kobari et al. | Development of guarded hot plate apparatus utilizing Peltier module for precise thermal conductivity measurement of insulation materials | |
| Yoon et al. | Estimation of the thermal properties of hardened cement paste on the basis of guarded heat flow meter measurements | |
| Martin et al. | Seebeck coefficient metrology: do contemporary protocols measure up? | |
| Ma et al. | Measuring thermophysical properties of building insulation materials using transient plane heat source method | |
| Goodarzi et al. | Reducing thermal contact resistance using nanocoating | |
| RU2289126C1 (en) | Device for researching heat conductivity of thermo-isolating materials | |
| Ralphs et al. | Technique for direct measurement of thermal conductivity of elastomers and a detailed uncertainty analysis | |
| RU2568983C1 (en) | Method to determine coefficient of heat conductivity of liquid heat insulation in laboratory conditions | |
| Yao et al. | Influence of Thermal Contact Resistance on Thermal Conductivity Measurement with a High-Temperature Guarded Hot Plate Apparatus | |
| Aristide et al. | Assessment of the thermal conductivity of local building materials using Lee’s disc and hot strip devices | |
| RU2356038C1 (en) | Plant to determine effective heat conductivity of powder-vacuum and shield-vacuum thermal insulation | |
| Liu et al. | Experimental study on axial wall heat conduction for convective heat transfer in stainless steel microtube | |
| Bazukova et al. | Increasing the reliability of thermal energy transportation systemstaking into account forecasting the properties of thermal insulation during operation | |
| RU2551663C2 (en) | Method of determining thermal conductivity of solid body of cylindrical shape under steady temperature condition | |
| Kim et al. | Enhancing the thermal gradient of thermometer calibration systems with an assembly of water heat pipes | |
| Hayat et al. | Investigation of heat transfer performance of double-walled pipes of heat exchanger for power plant applications | |
| RU2750289C1 (en) | Installation for studying thermal conductivity of powder-vacuum and screen-vacuum heat insulation | |
| RU145491U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING CHARACTERISTICS OF HEAT-INSULATING MATERIALS | |
| Azme et al. | Design & Construction of An Experimental Setup for Measuring Thermal Conductivity of Versatile Range of Solid Materials | |
| RU105443U1 (en) | STAND FOR HEAT-TECHNICAL TESTS OF HEAT-INSULATED PIPES | |
| Singh et al. | Instruments to Measure Thermal Conductivity of Engineering Materials-A Brief Review | |
| RU66055U1 (en) | DEVICE FOR NON-CONTACT DETERMINATION OF THE TEMPERATURE DEPENDENCE OF THE HEAT CONDUCTIVITY COEFFICIENT OF SOLID ELECTRIC WIRING MATERIALS | |
| Sparrow et al. | Novel techniques for measurement of thermal conductivity of both highly and lowly conducting solid media | |
| RU2734062C1 (en) | Method for measuring heat conductivity of construction materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070419 |