SU347643A1

SU347643A1 - DEVICE FOR DETERMINING COEFFICIENT OF HEAT CONDUCTIVITY OF MATERIALS

Info

Publication number: SU347643A1
Application number: SU1489782A
Authority: SU
Original assignee: В. Г. Федоров, О. А. Геращенко , Б. П. Шубенко Киевский технологический институт пищевой промышленности

Description

Изобретение относитс к области теплофизических измерений.The invention relates to the field of thermophysical measurements.

Известны устройства дл определени коэффициента теплопроводности материалов, содержащие две термостатированные камеры с термопарами, установленными в их днищах, контактирующих с измер емой средой.Devices for determining the coefficient of thermal conductivity of materials are known, which contain two thermostated chambers with thermocouples installed in their bottoms in contact with the measured medium.

Цель изобретени - одновременное определение теплоемкости и температуропроводности , а также устранение термических сопротивлений воздущных прослоек.The purpose of the invention is the simultaneous determination of heat capacity and thermal diffusivity, as well as the elimination of thermal resistances of the air layers.

Это достигаетс тем, что устройство снабжено тепломерами, установленными в плоскост х расположени термопар, а держатель образца выполнен в виде герметичного пластикового пакета, внутри которого помещены разжимные валики, соединенные с проход щей через сальниковое уплотнение в стенке пакета щтангой.This is achieved by the fact that the device is equipped with heat meters installed in the thermocouple planes, and the sample holder is made in the form of a sealed plastic bag, inside which are expanding rollers connected to the Schtanga passing through the gland seal.

На фиг. I показано предложенное устройство; на фиг. 2 -график, разъ сн ющий определение теплофизических характеристик.FIG. I shows the proposed device; in fig. 2 - a graph explaining the definition of thermal characteristics.

Устройство содержит три микрометрических устройства 1, между которыми расположены две плоские термостатированные камеры 2 с патрубками дл подвода и отвода термостатируемой жидкости и датчиков 3 теплового потока и температуры, вмонтированных в днище камер. Между камерами установлены отжимные пружины 4, а между днищами термостатированных камер - пакет 5, внутри которого вставлены передвижные разжимные валики 6 с приводной щтангой 7, проход щей через сальниковое уплотнение в пакете 5.The device contains three micrometric devices 1, between which there are two flat thermostated chambers 2 with nozzles for supplying and discharging the thermostated liquid and heat flux and temperature sensors 3 mounted in the bottom of the chambers. Squeezing springs 4 are installed between the chambers, and between the bottoms of the thermostated chambers there is a package 5, inside of which there are inserted expansion rollers 6 with drive shaft 7 passing through the stuffing box in package 5.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Прозрачный пакет 5 с разжимными валиками 6 и щтангой 7 заполн ют испытуемой жидкостью, при это.м из него удал ют воздущиые пузыри, что провер ют визуально.The transparent bag 5 with expanding rollers 6 and shtanga 7 is filled with the test liquid, at which time blown bubbles are removed from it, which is checked visually.

Пакет размещают между днищами камер, имеющими полированные поверхности, после этого возвратно-поступательными движени ми щтанги 7 и валиков 6 прижимают стенки пакета к ка.мерам, устран воздущные прослойки между поверхност ми пакета и камерами.The bag is placed between the bottoms of the chambers having polished surfaces, after which reciprocating movements of the pole 7 and rollers 6 press the walls of the bag against the meters, eliminating air spaces between the surfaces of the bag and the chambers.

Валики вывод т в крайнее положение за пределы камер, после чего микрометрическими винта.ми устанавливают точное значение толщины сло (три точки - наименьщее количество опор, позвол ющее гарантировать параллельность ).The rollers are brought to the extreme position outside the chambers, after which micrometric screws determine the exact value of the layer thickness (three points - the smallest number of supports, which allows guaranteeing parallelism).

Термическим сопротивлением и емкостью пластикового пакета можно пренебречь, а при измерени х в тонких сло х жидкости учесть расчетным или опытным путем.The thermal resistance and capacity of the plastic bag can be neglected, and when measured in thin layers of liquid, take into account by calculation or experimentally.

Термостатируемые камеры с патрубками дл подвода рабочих сред (холодной, гор чей) включают в контуры термостатов так, чтобы обеспечить направление теплового потока через слой сверху вниз, что предотвращает конвективные токи в исследуемой жидкости. Вход щий и выход щий из сло тепловые потоки замер ют датчиками 3, например, состо щими из большого числа дифферепциально включенных термоэлементов, сигнал которых пропорционален тепловому потоку через датчик . Одновременно датчиками температуры измер ют перепад температуры на поверхности слоев испытуемой жидкости. Датчики заранее градуируют по известному тенловому потоку. В момент 8 равенства Свх Свых наступает установившийс тепловой режим, и по этому значению Q, плошади F датчика, толщина сло б и температурному перепаду Д/ определ ют коэффициент теплопроводности жидкоЗатем тепловой режим верхней камеры мен ют так, что тепловой поток QBX, например, увеличиваетс до значени 9. С этого момента наступает переходный режим QBx QBbix. и разница между ними расходуетс на изменение энтальпии цилиндрического сло жидкости , объемом , наход щегос между датчиками. Окончание переходного процесса фиксируетс равенством в момент 9.Thermostatically controlled chambers with nozzles for supplying working media (cold, hot) are included in the circuits of thermostats so as to ensure the direction of heat flow through the layer from top to bottom, which prevents convective currents in the test liquid. The heat flux entering and leaving the bed is measured by sensors 3, for example, consisting of a large number of thermocouple thermoelements whose signal is proportional to the heat flux through the sensor. At the same time, temperature sensors measure the temperature difference on the surface of the layers of the test liquid. The sensors are calibrated in advance according to the known tenil flow. At the moment of equality Sv Svyh 8, a steady thermal condition occurs, and by this value Q, area F of the sensor, thickness of the layer B and temperature difference D / determine the thermal conductivity coefficient of the liquid. Then the thermal mode of the upper chamber changes so that the heat flow QBX, for example, increases up to value 9. From this point on, the transition mode QBx QBbix occurs. and the difference between them is spent on changing the enthalpy of a cylindrical fluid layer, the volume between the sensors. The end of the transient process is fixed by equality at time 9.

Разность QBX и QBHX за врем переходного процесса, отнесенна к приросту средней температуры сло Ы к к объему цилиндра даетThe difference QBX and QBHX during the transition process, referred to the increase in the average layer temperature S to the volume of the cylinder gives

дж значение теплоемкости.j value of heat capacity.

м .градm.grad

V-ЫV-Y

в этой формуле Q усредн етс по моменту 10 переходного процесса, дж:in this formula, Q is averaged over the moment of the 10 transition process, j:

Q j(QBx + aMx)-fif.Q j (QBx + aMx) -fif.

1 + , 1 +,

а ZCa zc

Предмет изо бретени Subject matter

Устройство дл определени коэффициента теплопроводности материалов, содержащее две термостатированные камеры с термопарами , установленными в их днищах, контактирующих с измер емой средой, отличающеес A device for determining the coefficient of thermal conductivity of materials, containing two thermostated chambers with thermocouples installed in their bottoms in contact with the measured medium, characterized by

тем, что, с целью одновременного определени теплоемкости и температуропроводности, а также устранени термических сопротивлений воздушных прослоек, оно снабжено тепломерами , установленными в плоскост х расположени термопар, а держатель образца выполнен в виде герметичного пластикового пакета, внутри которого помещены разжимные валики , соединенные с проход щей через сальниковое уплотнение в стенке пакета штангой. Числитель этого выражени представл ет площадь //, замкнутую между лини ми QBX п QBRX, и определ етс , например, планиметрированием , где Ти и тк - врем начала и конца переходного процесса. В новом установившемс режиме получают второе значение коэффициента теплопроводности (при другой средней температуре сло ), : - Qa-5 Таким образом, из одного опыта получают два значени теплопроводности в начальный и конечный период и по одному значению теплоемкости и температуропроводности, которую м« рассчитывают по фор муле,so that, in order to simultaneously determine the heat capacity and thermal diffusivity, as well as eliminate the thermal resistances of the air layers, it is equipped with heat meters installed in the thermocouple planes, and the sample holder is made in the form of a sealed plastic bag inside which are expandable rollers connected to the passage through the gland seal in the package wall barbell. The numerator of this expression represents the area //, closed between the lines QBX and QBRX, and is determined, for example, by planimetration, where Ti and mk is the time of the beginning and end of the transient process. In the new steady state, the second value of the thermal conductivity coefficient is obtained (at a different average layer temperature): - Qa-5. Thus, two thermal conductivities are obtained from one experiment in the initial and final period and by one value of heat capacity and thermal diffusivity, which is calculated by formula,