SU1635098A1 - Устройство дл измерени теплофизических свойств - Google Patents

Abstract

Изобретени  относитс  к тепловым испытани м , а именно к измерени м теплофи- зических свойств веществ. Цель изобретени  - расширение диапазона режимов измерени  теплофизических свойств. Устройство реализует динамический режим нагрева или охлаждени  измерительной  чейки, включающей источник нагрева и тепломер, определ ющие испытуемый образец. Основание  чейки снабжено теплообменником с трубкой, соедин ющей его с сосудом с криогенной жидкостью. Между основанием и  чейкой введена теплоизолирующа  прокладка, а трубке в сосуде придан U-образный вид с открытым коленом выше уровн  криогенной жидкости и с отверстием в нижней части под уровнем жидкости. Система регулировани , воздейству  на проходное сечение трубки со стороны хладагента, обеспечивает расширение диапазона изменени  скоростей измерительной  чейки, причем за счет теплоизолирующей прокладки не только снижаютс  пульсации температур динамического нагрева , но и сокращаетс  расход хладагента. 1 ил. Ё

Description

Изобретение относитс  к тепловым испытани м , а именно к измерени м теплофизических свойств веществ.

Цель изобретени  - расширение диапазона режимов измерени  теплофизических свойств.

На чертеже представлено схематическое изображение устройства.

Устройство содержит корпус 1, теплоизол ционную оболочку 2 и теплоизмеритель- ную  чейку дл  образца 3, образец размещен между стержнем 4 и тепломером 5. Последний установлен на основании 6, которое через теплоизол ционную прокладку 7 соединено с теплообменником 8. Охранна  оболочка 9 имеет с основанием хороший тепловой контакт и образует с ним замкнутую полость.

Устройство снабжено также сосудом 10 с криогенной жидкостью. К теплообменнику присоединена U-образна  трубка 11, котора  введена в сосуд 10 через его горловину. В нижнем конце трубки сделано отверстие 12, которое перекрываетс  электромагнитным клапаном 13. В нижней части трубки 11 размещен нагреватель 14, который создает избыточное давление в сосуде 10 за счет испарени  криогенной жидкости. Сосуд герметизируетс  прокладкой 15 по пробке 16. Система 17 регулировани  поддерживает заданный перепад температуры на образце , а система 18 регулировани  обеспечивает изменение температуры стержн  с заданной скоростью. В основании 6 и теплообменнике 8 установлены спаи дифО

со

СП

о ю

00

ференциальной термопары, сигнал которой поступав1 на вход системы 19 регулировани , котора  поддерживает на прокладке разность температур, обеспечивающую сток теплоты от основани  и охранной оболочки на теплообменник, необходимый дл  поддержани  требуемого режима опыта.

Работа устройства в режиме охлаждени ,

В начальный момент температура всех деталей устройства равна температуре окружающей среды. Включением нагревател  14 создают в криогенном сосуде (например, транспортном сосуде Дьюара) избыточное давление. На вход системы 19 регулировани  при нулевом перепаде температуры на прокладке поступает максимальный сигнал , что приводит к полному открытию отверсти  12 магнитным клапаном 13. Газ через открытый конец трубки под давлением поступает в трубку 11, засасывает жидкость , и создавшейс  парожидкостной смесью с максимальной концентрацией жидкой фазы начинает охлаждатьс  теплообменник 8 а вместе с ним и остальные детали еплоизмерительной  чейки. На прокладке 7 устанавливаетс  заданный перепад температуры Unp, после чего система 19 регулировани  поддерживает заданный перепад Unp. Система 18 регулировани , управл   нагревателем в основании б, обеспечивает охлаждение с заданной скоростью Ь, а система 17 регулировани  нагревателем в стержне поддерживает заданную разность температур на образце Кобр. Разность температур на тепломере устанавливаетс  в зависимости от соотношени  тепловых сопротивлений образца и тепломера и измер етс  в опыте. Теплопроводность рассчитываетс  по известному соотношению .

Наличие в устройстве U-образной трубки , соедин ющей теплообменник и сосуд с криогенной жидкостью, имеющей открытый конец выше уровн  жидкости и регулируемое отверстие в нижней, погруженной, части , позвол ет получать дисперсный парожидкостный поток хладагента с различной концентрацией жидкой фазы (от нулевой до предельной) при полностью открытом нижнем отверстии, что обеспечивает широкий диапазон режимов измерений .

сокое качество регулировани  температуры основани .

Толщина прокладки 7 выбираетс  из следующих соображений. Наибольший теплосток должен быть обеспечен при температуре основани , равной температуре кипени  криогенной жидкости, так как при этом имеет место наибольший теплоприток через теплоизол цию. Кроме того, следует

отвести мощность, выдел ющуюс  в стержне и основании. Уравнение теплового баланса дл  теплоизмерительной  чейки имеет вид

Л/+ЛИз(Хср-1о)Ц,р,

где W - мощность, выдел юща с  в стержне и основании;

Лиз теплова  проводимость между корпусом устройства и боковой поверхностью теплоизмерительной  чейки;

tcp.to - температура среды и температура кипени  криогенной жидкости;

Я , S,h - теплопроводность, площадь и толщина прокладки;

Unp- разность температур на прокладке .

Из (1) следует соотношение дл  выбора толщины прокладки:

(1)

h -

ASU

Л/+Лиз()

(2)

Значение разности Ucp выбираетс  минимальным , чтобы получать более низкую

среднюю температуру образца, но оно должно быть больше пульсации температуры теплообменника. Обычно Unp 2-5 К, Таким образом, наличие U-образной трубки с открытым концом выше уровн  жидкости, и

регулируемым отверстием в нижней части, а также наличие теплоизол ционной прокладки между основанием и теплообменником позвол ют охлаждать систему парожидкостной смесью с регулируемым

расходом, обеспечить определенный тепло- сток от измерительной  чейки на теплообменник и тем самым создать услови  дл  проведени  испытаний в требуемом режиме охлаждени  или нагрева.

Изобретение может быть использовано при физических исследовани х и в приборостроении при создании теплофизических приборов.

При этом теплоизол ционна  проклад- ка 7 позвол ет обеспечить при заданной разности температур на ней Unp наименьшую мощность в системе регулировани , экономию криогенной жидкости, более выФормула изобретени  Устройство дл  измерени  теплофизических свойств, содержащее корпус, внутри которого размещена окруженна  теплоизол ционной оболочкой теплоизмерительна 

 чейка, включающа  основание с нагревателем в виде пластины и охранную оболочку , образующую вместе с основанием замкнутую полость, на основании внутри этой полости размещены стержень с нагревателем и тепломер, между которыми установлен образец, основание снабжено теплообменником с трубкой, соедин ющей его с сосудом с криогенной жидкостью и снабженной нагревателем, отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона режимов измерени  теплофизических свойств, между основанием и теплообмен0

ником дополнительно введена теплои ол - ционна  прокладка, трубка выполнена U-об- разной с открытым концом выше уровн  жидкости в сосуде с криогенной жидкостью и с отверстием в нижней части дл  регулировани  расхода жидкости, дополнительно введены дифференциальна  термопара Со спа ми в основании и теплообменнике с системой регулировани  и термопара со спаем в основании с системой регулировани , выход которой подключен к нагревателю основани .

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для измерения теплофизических свойств, содержащее корпус, внутри которого размещена окруженная теплоизоляционной оболочкой теплоизмерительная ячейка, включающая основание с нагревателем в виде пластины и охранную оболочку, образующую вместе с основанием замкнутую полость, на основании внутри этой полости размещены стержень с нагревателем и тепломер, между которыми установлен образец, основание снабжено теплообменником с трубкой, соединяющей его с сосудом с криогенной жидкостью и снабженной нагревателем, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона режимов измерения теплофизических свойств, между основанием и теплообмен5 ником дополнительно введена теплоизоляционная прокладка, трубка выполнена U-образной с открытым концом выше уровня жидкости в сосуде с криогенной жидкостью и с отверстием в нижней части для регулирования расхода жидкости, дополнительно введены дифференциальная термопара Со спаями в основании и теплообменнике с системой регулирования и термопара со спаем в основании с системой регулирования, выход которой подключен к нагревателю основания.