RU2356038C1 - Plant to determine effective heat conductivity of powder-vacuum and shield-vacuum thermal insulation - Google Patents
Plant to determine effective heat conductivity of powder-vacuum and shield-vacuum thermal insulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2356038C1 RU2356038C1 RU2007145687/28A RU2007145687A RU2356038C1 RU 2356038 C1 RU2356038 C1 RU 2356038C1 RU 2007145687/28 A RU2007145687/28 A RU 2007145687/28A RU 2007145687 A RU2007145687 A RU 2007145687A RU 2356038 C1 RU2356038 C1 RU 2356038C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum
- heat
- powder
- vacuum chamber
- thermal insulation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к области испытательной техники, а именно к созданию установок для экспериментального определения тепловых характеристик порошково-вакуумной и экранно-вакуумной теплоизоляций.The proposed device relates to the field of testing equipment, namely the creation of installations for the experimental determination of thermal characteristics of powder-vacuum and screen-vacuum thermal insulation.
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 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, и эксплуатируются при атмосферном давлении.The disadvantage of this group of devices is the fact that they are designed to work with materials with a sufficiently high thermal conductivity, and are operated at atmospheric pressure.
Также известна 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.Also known is the installation described in GOST 12170-85, characterized in that it allows measuring 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), работающих в условиях вакуума.Its disadvantage is the impossibility of testing thermal insulation materials with a thermal conductivity of less than 0.1 W / (m · K) operating in a vacuum.
Наиболее близкой по технической сути (прототипом) к предлагаемой установке является установка, описанная в патенте №2289126, кл. G01K 25/32, 2006 г., отличающаяся тем, что теплопроводность определяется на образцах цилиндрической формы с соотношением длины к внешнему диаметру не менее 6:1 с осевым каналом, источник тепла связан с устройством регистрации развиваемой им мощности и размещен внутри осевого канала образца, на торцах которого установлены шайбы из теплоизоляционного материала с термическим сопротивлением не ниже термического сопротивления свода исследуемого цилиндрического образца.The closest in technical essence (prototype) to the proposed installation is the installation described in patent No. 2289126, class. G01K 25/32, 2006, characterized in that the thermal conductivity is determined on cylindrical samples with a ratio of length to outer diameter of at least 6: 1 with an axial channel, the heat source is connected to a recording device of the power developed by it and placed inside the axial channel of the sample, at the ends of which washers from heat-insulating material with thermal resistance not lower than the thermal resistance of the arch of the test cylindrical sample are installed.
Ее недостатком является невозможность проведения испытаний теплоизоляционных материалов, работающих в условиях вакуума.Its disadvantage is the impossibility of testing thermal insulation materials operating in a vacuum.
Задачей изобретения является создание установки для исследования эффективной теплопроводности порошково-вакуумной и экранно-вакуумной теплоизоляций, обеспечивающей получение технического результата, состоящего в повышении достоверности результатов измерений эффективной теплопроводности порошково-вакуумной и экранно-вакуумной теплоизоляций.The objective of the invention is to provide a facility for researching the effective thermal conductivity of powder-vacuum and screen-vacuum thermal insulation, providing a technical result, which consists in increasing the reliability of the measurement results of effective thermal conductivity of powder-vacuum and screen-vacuum thermal insulation.
Этот технический результат достигается тем, что эффективная теплопроводность определяется на образцах порошково-вакуумной и экранно-вакуумной теплоизоляций, которые размещаются внутри цилиндрической вакуумной камеры. С торцов цилиндрической вакуумной камеры размещаются заглушки из теплоизоляционного материала с термическим сопротивлением не ниже термического сопротивления основного материала исследуемого образца. Для создания в цилиндрической вакуумной камере необходимого разрежения применяется система откачки, состоящая из форвакуумного и криосорбционного насосов. Цилиндрическая вакуумная камера имеет осевой канал, в котором устанавливается источник тепла. Предполагаемая новая совокупность признаков (система откачки, состоящая из форвакуумного и криосорбционного насосов, источник тепла, размещенный внутри осевого канала вакуумной камеры) позволит проводить тепловые испытания образцов порошково-вакуумной и экранно-вакуумной теплоизоляций.This technical result is achieved in that the effective thermal conductivity is determined on samples of powder-vacuum and screen-vacuum thermal insulation, which are placed inside a cylindrical vacuum chamber. At the ends of the cylindrical vacuum chamber, plugs are made of heat-insulating material with a thermal resistance not lower than the thermal resistance of the main material of the test sample. To create the necessary vacuum in a cylindrical vacuum chamber, a pumping system consisting of fore-vacuum and cryosorption pumps is used. The cylindrical vacuum chamber has an axial channel in which a heat source is installed. The proposed new set of features (a pumping system consisting of a forevacuum and cryosorption pumps, a heat source located inside the axial channel of the vacuum chamber) will allow thermal tests of powder-vacuum and screen-vacuum thermal insulation samples.
Исследование проводится путем определения перепада температуры на стенке образца в режиме стационарного теплообмена с окружающей средой при известной мощности теплового потока. Тепловой поток, направленный перпендикулярно к внутренней и наружной поверхностям образца, создается за счет источника тепла, помещенного внутри осевого канала цилиндрической вакуумной камеры.The study is carried out by determining the temperature difference on the sample wall in the mode of stationary heat exchange with the environment at a known heat flux power. The heat flow directed perpendicular to the inner and outer surfaces of the sample is created by a heat source placed inside the axial channel of the cylindrical vacuum chamber.
Суть изобретения поясняется чертежом. На чертеже представлена установка для определения эффективной теплопроводности порошково-вакуумной и экранно-вакуумной теплоизоляций.The essence of the invention is illustrated in the drawing. The drawing shows a setup for determining the effective thermal conductivity of powder-vacuum and screen-vacuum thermal insulation.
Установка содержит: 1 - форвакуумный насос; 2 - источник постоянного тока; 3 - цилиндрическая вакуумная камера; 4 - источник тепла; 5 - порошково-вакуумная или экранно-вакуумная теплоизоляций; 6 - термопреобразователи хромель-алюмелевые; 7 - аналого-цифровой преобразователь; 8 - ЭВМ; 9 - заглушки; 10 - криосорбционный насос; 11 - средства измерения вакуума.The installation contains: 1 - foreline pump; 2 - a direct current source; 3 - cylindrical vacuum chamber; 4 - heat source; 5 - powder-vacuum or screen-vacuum thermal insulation; 6 - chromel-alumel thermal converters; 7 - analog-to-digital Converter; 8 - computers; 9 - stubs; 10 - cryosorption pump; 11 - means of measuring vacuum.
Работа установки происходит следующим образом.The installation is as follows.
Для определения эффективной теплопроводности образцов порошково-вакуумной или экранно-вакуумной теплоизоляций 5 форвакуумным 1 и криосорбционным 10 насосами в цилиндрической вакуумной камере 3, с торцов которой размещаются заглушки 9 из теплоизоляционного материала с термическим сопротивлением не ниже термического сопротивления основного материала исследуемого образца, создается вакуум от 10-3 до 10-6 мм рт.ст. Значения вакуума регистрируются соответствующими средствами измерения вакуума 11. Далее включается источник тепла 4 для создания необходимого теплового потока.To determine the effective thermal conductivity of the samples of powder-vacuum or screen-vacuum thermal insulation 5 with a forevacuum 1 and cryosorption 10 pumps in a cylindrical vacuum chamber 3, from the ends of which are plugs 9 made of heat-insulating material with thermal resistance not lower than the thermal resistance of the main material of the test sample, a vacuum is created from 10 -3 to 10 -6 mmHg The vacuum values are recorded by appropriate means of measuring vacuum 11. Next, the heat source 4 is turned on to create the necessary heat flow.
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 set 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.
Затем через каждые 10-15 мин в течение 1 ч производятся измерения температуры на внешней и внутренней сторонах образца с помощью термопреобразователей хромель-алюмелевых 6.Then, every 10-15 minutes for 1 h, temperature measurements are made on the outer and inner sides of the sample using chromel-alumel thermocouples 6.
После установления стационарного теплового состояния образца проводятся в течение 30 мин последовательно несколько измерений температуры. Тепловое состояние образца считается стационарным, если три последовательных измерения температуры, проводимые через каждые 10 мин, дают отклонения не более 5% их среднего значения.After the stationary thermal state of the sample is established, several temperature measurements are carried out successively for 30 minutes. 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 образца к наружной, на участке длиной L, определяется следующим уравнением:In a stationary thermal state, the amount of heat Q transferred from the internal surface of the sample to the external, on a section of length L, is determined by the following equation:
где λэф - эффективная теплопроводность, Вт/(м·К);where λ eff is the effective thermal conductivity, W / (m · K);
R2 - внешний радиус образца, м;R 2 is the outer radius of the sample, m;
R1 - внутренний радиус образца, м;R 1 is the inner radius of the sample, m;
t2 - температура на наружной поверхности образца, К;t 2 - temperature on the outer surface of the sample, K;
t1 - температура на внутренней поверхности образца, К.t 1 - temperature on the inner surface of the sample, K.
Также тепловой поток вычисляется по формулеAlso, the heat flux is calculated by the formula
Q=I2R,Q = I 2 R,
где I - сила тока, проходящая через нагревательный элемент, А;where I is the current passing through the heating element, A;
R - сопротивление нагревательного элемента источника тепла, Ом.R is the resistance of the heating element of the heat source, Ohm.
Эффективная теплопроводность вычисляется для каждого измерения по следующей формуле:The effective thermal conductivity is calculated for each measurement using the following formula:
где Q - тепловой поток, проходящий через образец, Вт;where Q is the heat flux passing through the sample, W;
L - длина образца, м.L is the length of the sample, m
За результат измерения эффективной теплопроводности принимается среднее арифметическое результатов последних трех измерений при данной температуре, округленное до трех значащих цифр.The arithmetic average of the results of the last three measurements at a given temperature, rounded to three significant digits, is taken as the result of measuring the effective thermal conductivity.
Предлагаемая установка обеспечивает повышение достоверности результатов испытаний порошково-вакуумной и экранно-вакуумной теплоизоляций вследствие возможности создания необходимого вакуума и регистрации входящего теплового потока на образце.The proposed installation provides increased reliability of the test results of powder-vacuum and screen-vacuum thermal insulation due to the possibility of creating the necessary vacuum and recording the incoming heat flux on the sample.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007145687/28A RU2356038C1 (en) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | Plant to determine effective heat conductivity of powder-vacuum and shield-vacuum thermal insulation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007145687/28A RU2356038C1 (en) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | Plant to determine effective heat conductivity of powder-vacuum and shield-vacuum thermal insulation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2356038C1 true RU2356038C1 (en) | 2009-05-20 |
Family
ID=41021813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007145687/28A RU2356038C1 (en) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | Plant to determine effective heat conductivity of powder-vacuum and shield-vacuum thermal insulation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2356038C1 (en) |
Cited By (1)
| 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 |
-
2007
- 2007-12-10 RU RU2007145687/28A patent/RU2356038C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2426106C1 (en) | Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end | |
| Wang et al. | Determination of thermoelectric module efficiency: A survey | |
| Kallaher et al. | An apparatus for concurrent measurement of thermoelectric material parameters | |
| Jensen et al. | Design and validation of a high-temperature comparative thermal-conductivity measurement system | |
| Goodarzi et al. | Reducing thermal contact resistance using nanocoating | |
| RU2356038C1 (en) | Plant to determine effective heat conductivity of powder-vacuum and shield-vacuum thermal insulation | |
| RU2344338C1 (en) | Method for determination of deposits thickness on internal surface of pipelines | |
| RU2568983C1 (en) | Method to determine coefficient of heat conductivity of liquid heat insulation in laboratory conditions | |
| RU2750289C1 (en) | Installation for studying thermal conductivity of powder-vacuum and screen-vacuum heat insulation | |
| RU2289126C1 (en) | Device for researching heat conductivity of thermo-isolating materials | |
| RU105443U1 (en) | STAND FOR HEAT-TECHNICAL TESTS OF HEAT-INSULATED PIPES | |
| Aristide et al. | , Assessment of the thermal conductivity of local building materials using Lee’s disc and hot strip devices | |
| RU2399910C1 (en) | Method for thermodynamic acoustic-emission standardisation and system for realising said method | |
| RU2734062C1 (en) | Method for measuring heat conductivity of construction materials | |
| RU2012100921A (en) | METHOD FOR MEASURING THE BLACK DEGREE | |
| Azme et al. | Design & Construction of An Experimental Setup for Measuring Thermal Conductivity of Versatile Range of Solid Materials | |
| RU145491U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING CHARACTERISTICS OF HEAT-INSULATING MATERIALS | |
| Larsen et al. | Effect of aspect ratio and tube orientation on free convection heat transfer to water and mercury in enclosed circular tubes | |
| RU165789U1 (en) | HIGH-TEMPERATURE HEAT PROBE FOR MEASUREMENTS IN A GAS FLOW | |
| Singh et al. | Instruments to Measure Thermal Conductivity of Engineering Materials-A Brief Review | |
| RU156904U1 (en) | STAND FOR QUALITATIVE EVALUATION OF HEAT-INSULATING PROPERTIES OF MATERIALS | |
| Latif et al. | Thermal conductivity of building materials: an overview of its determination | |
| RU101828U1 (en) | STAND FOR HEAT-TECHNICAL TESTS OF HEAT-INSULATED PIPES | |
| RU2783366C1 (en) | Installation for determination of thermal conductivity of materials under pressure | |
| RU2602595C1 (en) | Method of determining thermal conductivity coefficient of liquid heat insulation in natural conditions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091211 |