SU443293A1 - Устройство дл комплексного определени теплофизических свойств материалов с высокой теплопроводностью - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области теплофизического приборостроени  и используетс  дл  комплексного изучени  температурной зависщости теплофизических свойств - ко- 5 эффИциента температуропроводности и истинной теплоемкости материалов с высокой теплопроводностью

А 10 - 150 вт/м.град. в интер-. вале температур 300 1300 К, ш этой группе материалов относ тс  еталлы, сплага, карбиды, бориды, гидриды сьишциды и др.соединени , получаемые методами порошковой металлургии . Эти материалы Е насто щ- is ее Брем  широко используютс  в различных объекрах новой техники,а Б св зи с этим возникает необходимость в проведении массовых исследований их теплофизических свойств аз в широком интервале температур,Дл  решени  зтой задачи требуютс  достаточно простыв по конструкции и высокопроизводительные калориывтрические устпойства, обеспечиваю- 25

I щие измерени  на образцах ыалых размеров с погрешностью не хуже ; 4- 8, Такие устройства целесообразно основывать на закономерное  х квазистадионарного или монотонного режима.

Известно устройство дл  скоростных широкотемпературных теплофизических измерений материалов, содержащее металлическое  дро и теплозащитную разъемную оболочку. В металлическое  дро вход т образец в виде стержн , тепломер, скоростомер (устройство дл  измерени  скорости роста температуры образца ), внутренний и наружный колпаки , металлическое основание с вмонтированной в него спиралью нагревател  и датчики температуры.

Однако такое устройство отллг даетс  сложностью конструкции, Внутренний колпак имеет неопределенны vтепловой контакт с основанием, поэтому обеспечить полную тепловую (ИЗОЛЯЦИЮ боковой поверхности образца невозможно дажепри условии подбора материала колпака и площади его контакта с основанием,Известное устройство невозможно использовать дл  повышенных температур (500 - ), так как при этих температурах нарушаетс  элекрзрическа  изол ци  основного нагревател , что приводит к по влению помех в измерительной термопарной цепи, Дл  упрощени  конструкции, по вышени  надежности и точности изме рени , расширени  температурного диапазона одновременного изучени  температуропроводности и истинной теплоемкости применительно к высокотеплопроводным материалам новой техники в предлагаемом устройстве между охранным колпаком и образцом установлена адиабатическа  пассивна  оболочка, контактирующа  с основанием, а между нагревателем и основанием расположена изолирующа  газова  прослойка. На чертеже показано предлагае мое устройство. Устиойствр состоит из рааъвмной герметичном камеры,выполненной из двух частей 1 и , системы защитных экранов 5, нагревательного узла и металлического  дра. Нагревательный узел выполнен в виде беличьего колеса, и изготовлен из нихромовой проволоки диаметром I мм. Спираль V намотана на кварцевые трубки 5, которые в свою очередь одевают на стоили 6 из стали XI8H9T. Стойки размещают между двум  платами. 7 и 8. 1есткость контруцции придают три стойки 9, с помощью которых весь нагре вательный узел крен т к верхней ка мере. Концы спирали вывод т через вакуумное уплотнение (на чертеже не показано). Арматура нагревательного узла изолирована в холодной зоне от кор пуса камеры электроизол ционными прокладками, а в гор чей - от металлического  дра - газовыми прослойками . Такое выполнение нагреватели обеспечивает измеаени  без наводок вплоть до , а также увеличивает надежность и срок службы нагревател . Металлическое  дро  вл етс  основным узлом устройства. В нем размещен образец ТО и тепломер И, Основание 12  дра установлено в нижней части каиеры с поыощью трех стоек 13, Цилиндрическа  медна  оболочка If о двум  экранами 15 защищает оверхность Образца от бокового еплообмена. Площадь контакта обоочки с основанием и величину зазоа между ними предварительно расситывают . Металлический тепломер II пред тавл ет собой иельн7ю КОНСТБУКИИЮ из технического ниоби . В верхней его части в горизонтальной плоскости в двух перпендикул рных направлени х просверлен р д отверстий диаметром I мм. Оставшиес  перемычки образуют рабочий слой 16 тепломера. Перепад температуры на этом слое измер етс  дифференциальной термобатареей, гор чие спаи которой размещаютс  в отв ерсти х в теле 17, а холодные в платсир1ке 18. Тепловой поток направлен снизу вверх из основани  в образец и проходит через его рабочий слой. Величину потока определ ют по перепаду температуры на рабочем слое тепломера и измеренному в градуировочных опытах с медным образцом коэффициенту его теплопередачи. Дл  температурных измерений в устройстве смонтировано три термопары: две в образце дл  измерени : аксиального) перепада темпзратур и одна в оболочке. Термопара оболочки армирована трубочкой из нержавеющей стали. Электроды термопар изолированы керамической соломкой и выведены из камеры через вакуумное уплотнение. Устройство работает следующим образом. Подготовленный к опыту образец 10 с двум  радиальными отверсти ми дл  термопар устанавливают на пластинку тепломера 18. В основание 12 вставл ют оболочку 14, которую затем накрывают колпаком 19. Верхн   часть камеры опускаетс  вместе с укрепленным на ней нагревательным узлом и экранами ,о После откачки (до 5-10 мм рт.ст) и заполнени  камеры инертныы газом подают напр жение на нагреватель ,  дро начинает разогреватьс . Мощность нагревател  выбирают так, чтобы скорость разогрева за врем  опыта находилась в пределах 0,4 + 0,6 град/сек. В опыте на определенных уровн х температуры измер ют временное запаздывание верхней точки образце относительно нижней, скоость разогрева образца, сигнал дифференциальной термобатареи тепломера и перепад температуры образац - оболочка,;

Коэффициенты твмпрературопроводности а (tj и истинной теплоемкости с( t ) расчитывают по фор;иулаи:

г, t,

Пв Н

il-6n

T();il}

Пт -6з

c(i)

(), (г

тп,

где hg ТА hn - рассто ни  от центров отверстий (соотвественно верхнего и нижнего) до верхнего торца образца, Тн.в - врем  запаздывани  верхней теруопары -относительно нижней, AT- и Пт - коэффициенты теплопередачи тепломера и показани  тепломера при температуре t (г; , nzo и Ьо Iмасса и скорость разогрева образ|Да , Го, бл ff, ff., 6с поправки.ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство дл  комплексного ,определени  теплофизических свойств материалов с высокой теплопрдвод , ностью, содержащее основание с ра10 сположенным на нем тепломером и об разцоц с термопарами, нагреватель и охранный колпак, отличаю щ 6 е с   тем, что с целью повы15Г шени  надежности и расширени  темШературного диапазона измерений, |между охранным колпаком и образцом установлена адиабатическа  пассив |На  оболочка, контактирующа  с ос- нованием, а между на1уревателвм и основанием расположена изолирующа  газова  прослойка.