SU1054725A1

SU1054725A1 - Apparatus for high-temperature testing of specimen

Info

Publication number: SU1054725A1
Application number: SU823467468A
Authority: SU
Inventors: Владимир Филиппович Винокуров; Иван Васильевич Мухин; Юрий Дмитриевич Окунев; Алексей Сергеевич Орыщенко
Original assignee: Предприятие П/Я А-3700
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1982-07-07
Publication date: 1983-11-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ, содержащее нагревательную печь трубчатой формы с теплоизол цией, т ги, расположенные тюль оси нагревательной печи, и стержневые захваты дл креплени образцов, жестко св занные с т гами, отличающеес тем, что, с целью повышени экоиоми шости устройства путем снижени тепловых потерь, т ги на участке длиной, не меньшей длины нагревательной печи, вьшолнены трубчатыми с наружным диаметром , равным диаметру захватов и составл ющим 0,8-0,9 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи.A DEVICE FOR HIGH-TEMPERATURE TESTS OF SAMPLES, containing a tubular heating furnace with thermal insulation, drafts, tulle axes of the heating furnace, and rod clamps for fastening the samples, rigidly connected to the straps, characterized in that, to improve eco-ohm devices, devices for fixing the samples are rigidly connected with strains, different in that, in order to improve eco-ohm devices, devices for fixing the samples are rigidly connected with strands that are different in that, in order to increase eco-ohm devices, devices for fixing the samples are fixed by means of devices that are tightly attached to them. reduction of heat losses, ti gi in the area, not less than the length of the heating furnace, are tubular with an outer diameter equal to the diameter of the grippers and 0.8-0.9 times the diameter of the inner surface of the heater hydrochloric furnace.

Description

Изобретение относитс и испытательной технике, в частности, к устройствам дл высокотемпературных испытаний образцов.The invention also relates to testing equipment, in particular, to devices for high-temperature testing of samples.

Известно устройство дл высокотемпературных испытаний образцов, содержащее нагревательную печь трубчатой формы с теплоизол цией , т ги, расположенные вдоль оси нагревательной печи, н стерж} евые захваты дл креплени образцов, жестко св занные с т гами . При этом т ги выполнены сплошными с наружным диаметром, составл юшим меньше 0,8 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи, а диаметр захватов выполнен в пределах не менее 0,9 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи, причем захваты соединены с т гами плавным галтель1П 1М переходом 1 .A device for high-temperature testing of samples is known, which contains a tubular heating furnace with thermal insulation, rods along the axis of the heating furnace, rod rods for fastening the samples, rigidly connected with rods. In this case, the rods are made solid with an outer diameter of less than 0.8 diameter of the inner surface of the heating furnace, and the diameter of the grippers is made at least 0.9 times the diameter of the inner surface of the heating furnace, and the grips are connected to the rods with a smooth fillet 1M 1M .

Недостатком известного устройства вл етс его низка экономичность, обусловленна тем, что згвеличениё диаметра т г в печи уменьшает тепловое сопротивление дл обшего теплового потока от нагревател на поверхность т г и захватов и тепловое сопротивлеime дл теплового потока, идущего по т гам из рабочего объема печи нарумсу, что при равенстве теплового потока, постутгаюшего от нагревател на т ги, и теплового потока, выход щего по т гам наружу, вызывает обшее уменьшение температуры между нагревателем и т гами по их длт1е, не привод щее к увеличению температуры образца при данной величине тепловых потерь по т гам наружу из рабочего объема печи.A disadvantage of the known device is its low efficiency, due to the fact that increasing the diameter of the tube in the furnace reduces thermal resistance for the total heat flow from the heater to the surface of the drum and grippers and heat resistance for the heat flow coming from the furnace volume that, with equal heat flux, post-exhaust from the heater on the rod, and the heat flux, which goes along the pipes to the outside, causes a general decrease in temperature between the heater and the pipes in their length, without causing e to an increase in the sample temperature at a given amount of heat loss in t to the outside of the furnace volume.

Цель изобретени - повышение экономичности устройства путем снижени тепловых потерь.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the device by reducing heat losses.

Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве дл высокотемпературных испытаний образцов, содержащем нагревательную Печь трубчатой формы с теплоизол цией, т ги, расположенные вдоль оси нагревательной печи, и стержневые захваты дл креплени образцов, жестко св занные с т гами, т ги на участке длиной, не меньшей длины нагревательной пеЩ1 , выполнены трубчатыми с наружным диаметром , равным диаметру захватов и составл ющим 0,8-0,9 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи.This goal is achieved by the fact that in a device for high-temperature testing of samples containing a tubular heating furnace with thermal insulation, drafts along the axis of the heating furnace and rod grips for fastening the samples rigidly connected with rods are drawn in a region of length , not less than the length of the heating plate PSC1, are made tubular with an outer diameter equal to the diameter of the grippers and constituting 0.8-0.9 of the diameter of the inner surface of the heating furnace.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - график распределени тепловых потерь по длине печи и т г в координатах I - Т PC, где I - длина Зчастков устройства , по которым идет рассеивание теплового потока, Т ,С - температуры нагрева печи.FIG. 1 shows a diagram of the device; in fig. 2 is a graph of the distribution of heat losses along the length of the furnace and tons of r in the coordinates I – T PC, where I is the length of the parts of the device along which the heat flux dissipates, T and C are the heating temperatures of the furnace.

Устройство содержит нагревательную печь 1 трубчатой формы, содержащую кожух 2, нагреватели 3 и изол цию 4, т ги 5, расположенные вдоль оси нагревательной печи 1, стержневые захваты 6, жестко св занные с т гами The device comprises a tubular heating furnace 1 comprising a housing 2, heaters 3 and insulation 4, rods 5 located along the axis of the heating furnace 1, rod grips 6 rigidly connected to the rods

причем т ги 5 на участке длиной, не меньшей длины Lf нагревательной печи 1, выполнены трубчатыми с наружным диаметром, равным диаметру захватов 6 и составл ющим 0,8-0,9 диаметра внутренней поверхности печи .Moreover, the rods 5 in a section not longer than the length Lf of the heating furnace 1 are tubular with an outer diameter equal to the diameter of the grippers 6 and 0.8-0.9 times the diameter of the inner surface of the furnace.

Объем, в котором происходит рассеивание тепла в процессе испытани разделен на четыре зоны: зона I - участок в середине печи 1, где из-за малой площади поверхности образцаThe volume in which heat dissipation occurs during the test process is divided into four zones: zone I is the area in the middle of the furnace 1, where, due to the small surface area of the sample

0 приток тепла от наг1Л;вателей 3 на образец мал и соответственно мал отвод тепла по длине образца, что приводит к малому изменению температуры по длине образца; зона II - участок , где приток тепла на захваты 6 и т ги 50 the heat influx from the heater; 3 on the sample is small and accordingly small heat removal along the length of the sample, which leads to a small temperature change along the length of the sample; Zone II - the area where the heat influx to the grippers 6 and 5

5 растет по мере выхода последних из рабочего объема печи 1; зона ПТ - участок на т гах 5, расположенных между рабочим объемом печи н окружающим пространством, где тепловой поток посто нный; зона IV - участок снаружи5 grows as the last out of the working volume of the furnace 1; the PT zone is the area on the gt 5 located between the working volume of the furnace and the surrounding space, where the heat flux is constant; Zone IV - area outside

0 печи 1, где происходит общее уменьшение теплового потока и .температуры по длине т г 5 с уменьшением скорости изменени температуры по длине т г 5.0 furnace 1, where there is a general decrease in the heat flux and temperature along the length of r t 5 with a decrease in the rate of temperature change along the length of r t 5.

Распределение температуры по длине образ5 112, захватов 6 и т г 5 при работе нагревателей 3 на посто нной моишости дл различных т г, обеспечивающих передачу на образец одного и того же предельного усили , представлено кривой 8 - дл т г, выполненных в соответQ ствии с изобретением, кривой 9 - дл т г, выполненных сплошными цилиндрической формы по всей длине с внешним диаметром равным диаметру захватов, кривой .10 - дл т г, выполненных сплошными цилиндрической формы с наружным диаметром меньше 0,8 диaмefpa внутренней поверхности печи и утолщенными захватами с мшшмальйым кольцевым зазором Между последними и внутренней поверхностью печи..The temperature distribution over the length of image5 112, grips 6 and tons g 5 when heaters 3 are operated at constant power for different bars that transfer the same maximum force to the sample is represented by curve 8 — for bars, made in accordance with the invention, curve 9 - for t g, made solid cylindrical shape along the entire length with an outer diameter equal to the grippers, curve .10 - for t g, made solid cylindrical shape with an outer diameter less than 0.8 diameters of the inner surface of the furnace and thickened and grips with mshshmaly annular gap Between the latter and the inner surface of the furnace ..

Устройство работает следующим образом. Образец 7 закрепл ют в захватах 6. Дл создани в образце 7 заданной температуры испытани на нагреватели 3 подаетс энерги , котора преобразуетс в тепловую н передаетс на образец 7, захваты 6 и т ги 5. Темперааура Тмагр нагревателей 3 образца 7, захватов 6 и участков т г 5, наход щихс в печи 1, повышаетс , и начинаетс отвод тепла по т гам 5 наружу за пределы рабочего объема печи 1. С повышением температуры в печи 1The device works as follows. Sample 7 is fixed in grips 6. To create a predetermined temperature in sample 7, heaters 3 are supplied with energy, which is converted into heat, and transferred to sample 7, grips 6 and rods 5. Temperatures Tyr of heaters 3 of sample 7, grips 6 and sections t g 5, which are in the furnace 1, increases, and the heat removal through tam 5 to the outside of the working volume of the furnace 1 begins. With increasing temperature in the furnace 1

отвод тепла по т гам 5 возрастает, а приток тепла от нагревателей 3 на образец 7, захвата 6 и т ги 5 уменьшаетс . Через некоторый промежуток времени устанавливаетс динамическое равновесие, при котором отвод теплаthe heat removal in tam 5 increases, and the heat influx from heaters 3 to sample 7, gripper 6 and rod 5 decreases. After a period of time, a dynamic equilibrium is established, at which heat dissipation

5 по т гам 5 равен притоку тепла от нагревателей 3 на образец 7, захваты 6 и т ги 5, и температура на них измег1 тьс не будет, при этом, она будет посто нной, в сечении перпендикул рном оси печи 1, но вдоль оси неодинаковой (температура будет уменьшатьс по пути движени теплового потока от середины рабочего объема печи 1 к выходам т г 5 из печи 1). Рассе ние тепла от нагревателей 3 в окружающее пространство в установившемс режиме идет по следующему пути:от нагревателей 3 на образец 7, захваты 6 и расположенные в рабочем объеме печи 1 участки т г затем теплопроводностью по т гам 5 наружу и с расположенных снаружи печи 1 участков т г 5 на массу испытательной мащииы (на чертеже не показана) и одновременно излучением и конвекцией с поверзшоти т г 5. Снижение тепловых потерь юбеспечиваетс при этом улучшением теплопередачи от нагревателей 3 на т ги 5 за счет того, что диаметр наход щихс в рабочем объеме печи 1 участков т г 5 находитс в пределах 0,8-0,9 внутреннего днаметра печи 1. Это приводит к снижению теплового сопротивлени дл общего теП лового потока, проход щего от нагревателей 3 на т ги 5. При этом снижение теплового сопротивлени дл общего теплового потока, проход щего с расположенных в рабочем объе ме печи 1 участков т г 5 на участки т г 5, расположенньк снаружи печи 1, не допускаетс . Дл этого участки т г, наход щиес в объ еме печи, вьшзлиены трубчатыми с площадью попере чного сечени , допускающей передачу максимального усили иа образец 7. В этом случае за счет сш1жеии теплового сопротивле ни между нагревател ми 3 и т гами 5 при прежних значени х тепловых сопротивлений j других участков теплоотвода температура на захватах 6 т г 5 повышаетс , и соответственно повышаетс температура образца дл посто нного зиачени тепловых потерь. Выполнение захватов 6 и т г 5 одного диаметра не усложн ет технологичности изготовлени последних, а дл того, чтобы не увеличивать тепловые потери, участки т г 5 на выходе из pa6o4eiO объема печи 1 вьшолп ют также трубчатыми на длипе равиой длине трубчатых участков т г 5 в печи 1. При этом суммарна длииа трубчатых участков т г 5 внутри и снаружи печи 1 принимаетс не меньше длины печи. Это несколько снижает тепловое сопротивлеиие общему тепловому потоку, так как возрастает отвод тепла на данной длине участков т г 5 к жвекцией и излучением, ио общие тепловые потери по сравнению с полученным снижением потерь незначительны. После достижени заданной температуры образец шгружают при помощи испытательной мапшмъь Изобретение позвол ет повысить экономичность устройства благодар уменьшению общего теплового сопротивлени тепловых потерь по т гам за счет выполнени последних полыми с диаметром, составл ющим 0,8-0,9 диаметра внутренней поверхности печи, что позволюю уменьшать общее тепловое сопротивление между внутренней поверхностью нагревательной печи и т гами.5 t tons 5 is equal to the heat inflow from heaters 3 to sample 7, grips 6 and ti 5, and the temperature on them will not be measured, while it will be constant, in cross section perpendicular to the axis of the furnace 1, but along the axis unequal (the temperature will decrease along the path of the heat flux from the middle of the working volume of the furnace 1 to the outlets and 5 and 5 from the furnace 1). The dispersion of heat from heaters 3 into the surrounding space in the established mode follows the following path: from heaters 3 to sample 7, grips 6 and sections located in the working volume of furnace 1, then heat conduction along pipes 5 to the outside and from sections 1 outside the furnace t g 5 to the mass of the test rig (not shown) and at the same time by radiation and convection from the corner of t g 5. Reducing heat losses is enhanced by improving the heat transfer from heaters 3 to 5 g due to the fact that The working volume of the furnace 1 plots of t g 5 is in the range of 0.8–0.9 of the internal diameter of the furnace 1. This leads to a decrease in thermal resistance for the total heat flux passing from heaters 3 on rod 5. At the same time the decrease in thermal resistance For the total heat flux passing from the furnaces located in the working volume of the furnace 1 plots of grades 5 to plots of grams g 5, located outside the furnace 1, is not allowed. For this, the sections of the grams located in the furnace volume are tubular with a cross-sectional area that allows the transfer of a maximum force to the sample 7. In this case, due to the higher thermal resistance between the heaters 3 and the tops 5, at the same values thermal resistances j of other parts of the heat sink increase in temperature at the grips of 6 tons g 5, and accordingly the sample temperature rises to permanently reduce heat losses. Making grips 6 and 5 5 of one diameter does not complicate the manufacturability of the latter, but in order not to increase heat losses, sections of 5 5 at the exit from pa6o4eiO of furnace 1 volume are also expanded into tubular sections of 5 5 in the furnace 1. In this case, the total length of the tubular sections of t g 5 inside and outside the furnace 1 is taken not less than the length of the furnace. This somewhat reduces the heat resistance to the total heat flux, since the heat removal on this length of the sections r g 5 to the blood flow and radiation increases, and the total heat loss is insignificant in comparison with the obtained loss reduction. After reaching a predetermined temperature, the sample is loaded using a test bag. The invention improves the efficiency of the device by reducing the total thermal resistance of heat losses in t by making the latter hollow with a diameter of 0.8-0.9 of the diameter of the internal surface of the furnace, which will allow reduce the total thermal resistance between the inner surface of the heating furnace and the rods.

Фиг.11

Claims

DEVICE FOR HIGH-TEMPERATURE TESTING OF SAMPLES, comprising a tubular heating furnace with heat insulation, rods located only along the axis of the heating furnace, and rod grips for attaching samples rigidly connected to the rods, characterized in that, in order to increase the efficiency of the device by reducing heat loss, traction on a plot of length not less than the length of the heating furnace, made tubular with an outer diameter equal to the diameter of the grippers and comprising 0.8-0.9 of the diameter of the inner surface of the heating echi.