SU1627948A1 - Device for thermal physics measurements - Google Patents
Device for thermal physics measurements Download PDFInfo
- Publication number
- SU1627948A1 SU1627948A1 SU884446450A SU4446450A SU1627948A1 SU 1627948 A1 SU1627948 A1 SU 1627948A1 SU 884446450 A SU884446450 A SU 884446450A SU 4446450 A SU4446450 A SU 4446450A SU 1627948 A1 SU1627948 A1 SU 1627948A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- heat
- sample
- cryogenic liquid
- shell
- measurements
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к тепловым испытани м . Цель изобретени - расширение диапазона измерений в область низких температур и повышение точности измерений. Устройство реализует режим динамического нагрева образца, размещенного между источником теплоты, и тепломером. Оно оснащено разъемной в горизонтальной плоскости оболочкой дл заливки криогенной жидкости. Верхн часть оболочки имеет отверстие дл пролива криогенной жидкости в нижнюю часть, а нижн часть снабжена двум сливными трубками, дозирующими обьем криогенной жидкости. Расширение диапазона измерений в область низких температур обеспечиваетс за счет ограничени теплопритоков к образцу в начальной стадии испытани , а повышение точности - за счет возможности ограничени скорости отогрева образца.1 ил. ЁThe invention relates to thermal testing. The purpose of the invention is to expand the range of measurements to low temperatures and increase the accuracy of measurements. The device implements the mode of dynamic heating of the sample placed between the heat source and the heat meter. It is equipped with a horizontally detachable shell for pouring cryogenic liquid. The upper part of the shell has an opening for the spill of cryogenic liquid in the lower part, and the lower part is equipped with two drainage tubes dispensing the volume of cryogenic liquid. The expansion of the measurement range to the low temperature region is achieved by limiting the heat influx to the sample at the initial stage of testing, and the increase in accuracy is due to the possibility of limiting the rate of heating the sample. Yo
Description
Изобретение относитс к тепловым испытани м , а именно к измерени м теплофи- зических свойств веществ.The invention relates to thermal tests, namely to measurements of the thermophysical properties of substances.
Цель изобретени - расширение диапазона измерений в область низких температур и повышение точности измерений.The purpose of the invention is to expand the range of measurements to low temperatures and increase the accuracy of measurements.
На чертеже представлено схематическое изображение устройства.The drawing shows a schematic representation of the device.
Устройство состоит из разъемного корпуса 1, теплоизол ционной оболочки 2 и теплоизмерительной чейки, состо щей из пластин 3 и 4, контактирующих с поверхност ми образца 5 в виде диска. Пластина 3 снабжена нагревателем - источником теплоты , а пластина 4 вл етс теплоприемни- ком. Контактные пластины окружены системой адиабатических оболочек 6-9, снабженных нагревател ми и термоприемниками . Между чейкой и теплоизол ционной оболочкой размещена разъемна в горизонтальной плоскости оболочка дл заливки криогенной жидкости. Верхн часть этой оболочки 10 выполнена в виде колпака с двойной боковой стенкой, открыта сверху, а нижн часть - в виде стакана 11, отдел ющего теплоизмерительную чейку о. теплоизол ционной оболочки 2. Сливна трубка 12, верхний уровень которой совпадает с верхней кромкой стакана 11, ограничивает уровень криогенной жидкости в стакане, а трубка 13 определ ет количество криогенной жидкости в стакане 11 перед началом опыта. Стержень 14 служит дл передачи давлени на верхнюю пластину 4, воронка 15 используетс дл заливки криогенной жидкости в устройство дл охлаждени The device consists of a detachable body 1, a heat insulating sheath 2, and a heat metering cell consisting of plates 3 and 4 in contact with the surfaces of sample 5 in the form of a disk. Plate 3 is provided with a heater — a source of heat, and plate 4 is a heat sink. The contact plates are surrounded by a system of adiabatic shells 6–9, equipped with heaters and thermal receivers. Between the cell and the heat insulating casing, there is a dismountable horizontal casing for pouring a cryogenic liquid. The upper part of this shell 10 is made in the form of a cap with a double side wall, is open at the top, and the lower part is in the form of a cup 11 separating the heat measuring cell. thermal insulation shell 2. A drain tube 12, the upper level of which coincides with the upper edge of glass 11, limits the level of cryogenic liquid in the glass, and tube 13 determines the amount of cryogenic liquid in glass 11 before the start of the experiment. The rod 14 serves to transfer the pressure to the upper plate 4, the funnel 15 is used to pour the cryogenic liquid into the cooling device.
ОчOch
ю VI оth VI o
ЈьЈ
ооoo
чейки. Устройство снабжено системами автоматического регулировани (САР) 16-21, с помощью которых задают режим нагрева устройства и поддерживают равенство температур между отдельными детал ми чейки (регулируемые параметры указаны подробнее далее).cells The device is equipped with automatic control systems (SAR) 16-21, which determine the heating mode of the device and maintain the equality of temperatures between the individual parts of the cell (the adjustable parameters are described in more detail later).
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Исследуемый образец 5 помещаетс на нижнюю контактную пластину 3 и прижимаетс контактной пластиной 4. Затем через воронку 15 внутрь устройства заливают криогенную жидкость, например жидкий азот. Жидкость последовательно омывает все детали чейки, пролива сь через отверсти в верхней части оболочки 10 и в донышках адиабатических оболочек 6-9. через которые выводитс большое число проводов от теплоприемников и нагревателей и через которые криогенна жидкость после заполнени объема двойной стенки оболочки 10, омыва детали теплоизмерительной чейкой и образец, накапливаетс в стакане 11. Охлаждение деталей измерительной чейки идет за счет испарени криогенной жидкости на всех детал х. Когда температура верхней части оболочки 10 достигает температуры кипени жидкости, заполн етс оболочка 10 и стакан 11 до верхнего уровн сливной трубки 12, Когда все детали достигнут температуры t0 кипени криогенной жидкости, открывают кран трубки 13 и в сосуде остаетс расчетное количество криогенной жидкости.The test sample 5 is placed on the lower contact plate 3 and pressed against the contact plate 4. Then, through a funnel 15, a cryogenic liquid, such as liquid nitrogen, is poured into the device. The fluid washes in successively all the details of the cell, spilling through holes in the upper part of the shell 10 and in the bottoms of adiabatic shells 6–9. through which a large number of wires from heat sinks and heaters are taken out and through which the cryogenic liquid after filling the volume of the double wall of shell 10, washing the part with a heat meter cell and the sample, accumulates in glass 11. Cooling the parts of the measuring cell is due to evaporation of the cryogenic liquid at all parts. When the temperature of the upper part of the shell 10 reaches the boiling point of the liquid, the shell 10 and the cup 11 are filled to the upper level of the drain tube 12. When all parts have reached the boiling point t0 of cryogenic liquid, the valve of the tube 13 is opened and the calculated amount of cryogenic liquid remains in the vessel.
Включают системы регулировани и начинаетс рабоча стади опыта. САР 17 задает требуемую скорость нагрева bo контактной пластины 4, САР 18 поддерживает на образце оптимальный перепад температуры бобр. Системы автоматического регулировани 16, 19-21 поддерживают равенство температур между отдельными детал ми чейки. В процессе нагрева проводитс измерение мощности, выдел ющейс в контактной пластине 3, перепад температуры на образце в Обр, скорость нагрева верхней контактной пластины 4. Теплопроводность рассчитываетс по формулеThe control systems are turned on and the working stage of the experiment begins. ATS 17 sets the required heating rate bo of the contact plate 4, ATS 18 maintains an optimal beaver temperature drop on the sample. Automatic control systems 16, 19-21 maintain the temperature equality between the individual parts of the cell. In the process of heating, a measurement is made of the power released in the contact plate 3, the temperature drop across the sample in Obr, the heating rate of the upper contact plate 4. The thermal conductivity is calculated by the formula
з W -(Сп +0.5Co6p)W W ((C + 0.5Co6p)
Я50обр ( jЯ50обр (j
где W - мощность, выдел юща с в пластине 3, Вт;where W is the power released in the plate 3, W;
S - площадь сечени образца, м2; h - толщина образца, м;S is the sample section area, m2; h is the sample thickness, m;
Сп полна теплоемкость контактной пластины 3, Дж/К;Cn is the heat capacity of the contact plate 3, J / K;
Собр- полна теплоемкость образца, Дж/К.The specimen heat capacity of the sample, j / k.
Размещение между теплоизмерительной чейкой и теплоизол ционной оболочкой дополнительной разъемной оболочки, заполн емой криогенной жидкостью, позвол ет расширить рабочий диапазон измерений в область низких температур и повысить точность измерений. При наличии оболочки сThe placement between the heat meter cell and the heat insulating sheath of an additional detachable sheath filled with a cryogenic liquid allows the working range of measurements to be extended to low temperatures and to increase the measurement accuracy. In the presence of a shell with
температурой, равной температуре кипени криогенной жидкости, уменьшаютс тепло- притоки к теплоизмерительной чейке от окружающей среды. При этом скорость естественного отогрева теплоизмерительнойat a temperature equal to the boiling point of a cryogenic liquid, the heat inflows to the heat meter cell from the environment are reduced. At the same time, the rate of natural heat of the heat meter
чейки будет меньше или равна номинальной выбранной скорости нагрева, что позвол ет проводить измерени с более низких температур .The cells will be less than or equal to the nominal heating rate selected, which allows measurements to be made from lower temperatures.
В начальной стадии опыта в стакане 11In the initial stage of the experiment in glass 11
сохран етс определенное количество криогенной жидкости за счет выступающей части патрубка 13, котора выполн етс с возможностью вертикального перемещени .A certain amount of cryogenic liquid is retained due to the protruding part of the nozzle 13, which is capable of vertical movement.
Уровень h верхней кромки трубки 13Level h of the upper edge of the tube 13
относительно дна стакана определ етс по формулеrelative to the bottom of the glass is determined by the formula
)+MHi-o) + MHi-o
где to. tcp, tr - соответственно температуры кипени криогенной жидкости при нормальном давлении, температура окружающей среды, гранична температура измерительной чейки, при которой скорость есте- ственного отогрева измерительной чейки становитс равной заданной скорости;where to. tcp, tr — according to the boiling point of a cryogenic liquid at normal pressure, the ambient temperature, the limiting temperature of the measuring cell, at which the rate of natural heating of the measuring cell becomes equal to the given speed;
р,г - плотность и теплота испарени криогенной жидкости, кг/м , Дж/кг;p, g — density and heat of evaporation of a cryogenic liquid, kg / m, J / kg;
Ьо заданна скорость нагрева измери- тельной чейки;B o the given heating rate of the measuring cell;
Л - теплова проводимость между измерительной чейкой, с одной стороны,оболочкой 10 и стаканом 11 с другой, Вт/К;L - thermal conductivity between the measuring cell, on the one hand, the shell 10 and the glass 11 on the other, W / K;
/V - теплова проводимость между из- мерительной чейкой и средой, (Вт/К); 5д - площадь дна стакана 11, м . Формула (2) получена из услови , что скорость естественного отогрева теплоизмерительной чейки не превышает заданной, а/ V — thermal conductivity between the measuring cell and the medium, (W / K); 5d - the area of the bottom of the glass 11, m Formula (2) is obtained from the condition that the rate of natural warming of the heat meter cell does not exceed the specified one, and
теплота, переносима теплоизол ционнойheat tolerated by insulating
оболочкой, идет на испарение оставшейс криогенной жидкости.shell, goes to the evaporation of the remaining cryogenic liquid.
Первое измерение теплопроводности может быть выполнено практически выше температура кипени криогенной жидкости на величину пор дка половины перепада температуры на образце. Начальна температура испытаний может быть оценена по формулеThe first measurement of thermal conductivity can be performed almost as high as the boiling point of a cryogenic liquid by about half the temperature difference across the sample. The initial test temperature can be estimated by the formula
Тнач to + 0,5$обр Ь DOTnach to + 0,5 $ arr b DO
где бобр перепад температуры на образце , К;where the beaver temperature difference on the sample, K;
Fop - значение критери Фурье, при котором наступает регул ризаци температурного пол в образце;Fop is the value of the Fourier criterion at which regulation of the temperature field in the sample occurs;
а - температуропроводность образца , м2/сa - thermal diffusivity of the sample, m2 / s
Снижение bo, как видно из(3), понижает начальную температуру испытаний Одновременно это позвол ет повысить точность измерени за счет уменьшени в соответствии с (1) аклздэ в конечный результат погрешности определени полной теплоемкости Сп пластины 3 и исследуемого образц Собр. Обычно знаиен-,1е Собриз«сст- но лишь ориентировочно с Г Огрешностью 10-30%. Счч;кенио bo позвол ет уменпамть относительную роль второго слагаемого в числителе формулы (1), а соответственно, и неисключенную часть погрешности. Кроме того, это позвол ет увеличить и точщину образца, что оказываетс важным при исследовании композиционных неоднородных материалов. При уровне поправки на теплоемкость образца 5%, что легко достигаетс при скорости разогрева 0,025 К/с, погрешности задани Собр 20% не исключенна часть погрешности в исмеренииА состава 1% и менее. При скооости разогреет bo 0,1 К/с эта погрешность возрастает до 4%. При исследовании материалов с низкой температуропроводностью , например, органического стекла с а 0,1 м2/с, толщиной 2h 4 мм с перепадом температуры на образце 20 К начальна температура испытаний при использовании жидкого азота в соответствии с (3) составит - 185°С.A decrease in bo, as can be seen from (3), lowers the initial test temperature. At the same time, this makes it possible to increase the measurement accuracy by reducing, in accordance with (1), the final result of the error in determining the total heat capacity Cn of the plate 3 and the test sample Coll. Usually, the 1st Sobriz “is only tentatively with T 10–30%. Sci; kenio bo allows umenpamt relative role of the second term in the numerator of formula (1), and accordingly, the non-excluded part of the error. In addition, it allows to increase the sample fineness, which is important in the study of composite heterogeneous materials. At the level of correction for the heat capacity of the sample 5%, which is easily achieved at a heating rate of 0.025 K / s, the error of the task of Colr 20% does not exclude a part of the error in measuring A of 1% or less. At a rate of bo boil 0.1 K / s, this error increases to 4%. In the study of materials with low thermal diffusivity, for example, organic glass with a 0.1 m2 / s, 2h 4 mm thick with a temperature difference on a sample of 20 K, the initial test temperature when using liquid nitrogen in accordance with (3) is 185 ° C.
При отсутствии оболочки дл размещени криогенной жидкости скорость естественного обогреса составл ет 0,3-0,15 К/с и измерени удаетс проводить только с температуры (-80Н-100)°С.In the absence of a shell for placing a cryogenic liquid, the natural heating rate is 0.3-0.15 K / s and measurements can be carried out only from (-80H-100) ° C.
Проведанные испытани макета предложенного устройства подтвердили его эффективность . Макет был создан дл измерени теплопроводности материалов с ,1-10 Вт/(м К) в области температур -170- 400°С. Диаметр стакана 11 и оболочки 10 был выбран 65 мм, пола оболочка 10 имела двойные стенки на рассто нии 8 мм, высота теплоизмерительной чейки около 120 мм. Ячейка охлаждалась жидким азотом, расходTesting of the layout of the proposed device confirmed its effectiveness. The model was created to measure the thermal conductivity of materials with, 1-10 W / (m K) in the temperature range -170-400 ° C. The diameter of the cup 11 and the shell 10 was chosen to be 65 mm, the floor of the shell 10 had double walls at a distance of 8 mm, and the height of the heat cell was about 120 mm. The cell was cooled with liquid nitrogen, consumption
азота не превышал 1 л на o; .hj испытт;- - Высока трубки 13 отнсг.ителы НЕ тггл,-| t. 11 составл ла 20 мм. npii температуре - 170°С скорость естественного г-тсг -свс со5 стзвл ла 0,025 К/с. Испыттни о образцами из органического стеклг,;,зарце- оого стекла, стекла ТФ-1 -токаэ ло чтс рЈ хождение с данными Г гссглч; лрта п превысило 5%.nitrogen does not exceed 1 liter per o; .hj will test; - - The tube is 13 high, no HEH tggl, - | t. 11 was 20 mm. The npii temperature — 170 ° С, the rate of natural g-tsg -ccc so5 was 0.025 K / s. Test about samples from organic glass,;, zarya, glass, TF-1 glass; The market has exceeded 5%.
10Таким образом, по сравнению г угтрп ством-прототипом изобретение сбеспе /- расширечи,- диапазона ; со, зсть низких температур. Оно обеспечивает также повышение точное. и 1.мер. ий10Thus, in comparison with the prototype model, the invention of sbcep / - expansion, - range; with low temperatures. It also provides accurate enhancement. and 1.mer. yi
15 з счет уменьш иич -,ег.лоп итокоо к t пительной чейке в н чал1ной стадии исты- за счет обеслечечи оптимальней сх оости нагрева образца.15 C due to decreasing the primary - ig.lop ittoko to a drinking cell in the initial stage ist due to treatment of the patient more optimally than the pattern of heating the sample.
Устройство в соответс.зии с изобрст120 нием f. oxer использоватьс при физических исследовани х и в теплсфизическсм npt Оо- ростр энии.The device in accordance with image 120 f. oxer is used in physical studies and in npt thermal imaging.
сГ )рмула изобретени Устройство дл теплсфиэичрски . изгче25 рений, содержащее разьемны в горизонтальной плоскости корпус, расположенную внутри него разъемную в той же плоскости топпо зот ционную оболочку, г-ко аю- щую теплсизмеритеш лую чейг , сг. о 30 щую из двух ПТРСТИН, контактир1) поверхност ми образца, одна из ко гори - снабжена нагревателем - источником теплоты , з втора вл етс тепг.опри;мником, v. адиабатических ооолочек вокру пластин,cG) formula of the invention. Device for heating. Izgrecheny, containing a housing in a horizontal plane detachable, located inside it is a toppozo sheath dismountable in the same plane, r-co-operating heat thermometer, cr. About 30 of the two PTSTN, contact1 surfaces of the sample, one of which is provided with a heater — a source of heat, and the second is a heat source. adiabatic ooochochek around the plates,
35 отличающеес тем, что, с целью расширени диапазона измерений ь область низких температур и повышени точности измерений, оно снабжено ра:-%змнои в горизонтальной плоскости оболочкой дл 35 characterized in that, in order to expand the measurement range of the low temperature region and increase the measurement accuracy, it is equipped with: - a% in the horizontal plane with a shell for
40 криогенной жидкости, причем верхн часть ее выполнена в виде кслпака с двойной боковой стенкой, открытой сверху, и размещена между теплоизмерительной чейкой и верхней частью теплэизсл цион45 ной оболочки, а нижн часть оболочки выполнена в виде стакана, размещена между теплоизмерительной чейкой и нижней частью теплоизол цией ой оболочки и снабжена двум сливными трубками, верхний40 is a cryogenic liquid, with its upper part made in the form of a double side wall, open at the top, and placed between the heat meter cell and the upper part of the heat removal shell, and the lower part of the shell is made in the form of a cup, and the heat insulator is located between the heat meter cell and the lower part. This shell is provided with two drain pipes, the upper
50 уровень первой трубки совпадает с верхней коомкой стакана, а втора.i трубка выпо-ые- ча с возможностью рертикалыюго перемещени , причем ее верхний уровень располагаетс выше дна стакана.50, the level of the first tube coincides with the upper bead of the glass, and the second. I tube of the tube with the possibility of rectification, with its upper level located above the bottom of the glass.
5555
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884446450A SU1627948A1 (en) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | Device for thermal physics measurements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884446450A SU1627948A1 (en) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | Device for thermal physics measurements |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1627948A1 true SU1627948A1 (en) | 1991-02-15 |
Family
ID=21383816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884446450A SU1627948A1 (en) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | Device for thermal physics measurements |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1627948A1 (en) |
-
1988
- 1988-05-18 SU SU884446450A patent/SU1627948A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР g 168500, кл. G 01 N 25/18, 1963. Платунов Е.С. и др. Теплофизические измерени и приборы. - Л.: Машиностроение, 1986, с.197. (С4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕ- СКИХ ИЗМЕРЕНИЙ * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Alty | X. The maximum rate of evaporation of water | |
CN106841287A (en) | A kind of High Accuracy Flat method measuring thermal conductivity device based on saturated vapor heating | |
Hariharan et al. | Temperature stratification in hot-water storage tanks | |
Dahl et al. | Thermal relaxation near the critical point | |
US4304119A (en) | Method and device for measuring the freezing point lowering | |
Delage et al. | R7T7 glass initial dissolution rate measurements using a high-temperature Soxhlet device | |
SU1627948A1 (en) | Device for thermal physics measurements | |
Hsu | A review of film boiling at cryogenic temperatures | |
CN1281119C (en) | Movable mixed cloud chamber for continuous supply of super-cooling fog | |
CN104677933A (en) | Test device for stored/released energy of shaped phase-change material | |
CN209784235U (en) | Calorimeter | |
Jabrallah et al. | Experimental study of the evaporation of a falling film in a closed cavity | |
Zhou et al. | Condensation in a gas-loaded thermosyphon | |
RU1784857C (en) | Method for saturated vapor density determining | |
CN201508294U (en) | Constant temperature measuring device of BOB online monitoring instrument | |
Azouni et al. | Thermoconvective instabilities in a vertical cylinder of water with maximum density effects part 1. Experiments | |
CN219870932U (en) | Copper sheet corrosion tester for petroleum products | |
Parks et al. | The Heats of Vaporization of Isopropyl Alcohol and Ethyl Alcohol | |
Jackson et al. | Heat transfer from a steam/air mixture to a water-cooled condensing plate | |
CN109916948B (en) | Calorimeter and testing method thereof | |
SU1363008A1 (en) | Method of determining density of porous materials | |
Hagemark et al. | Association in Vapors of Ionic Salts. Vapor Densities and Vapor Pressures of Potassium Bromide | |
SU1176222A1 (en) | Method of measuring evaporation heat | |
Šváb et al. | A calorimeter for the determination of enthalpies of vaporization at high temperatures and pressures | |
SU1366888A1 (en) | Bench for investigating heat exchange and hydrodynamics in film flow of liquid |