SU502302A1

SU502302A1 - Thermal probe

Info

Publication number: SU502302A1
Application number: SU2017841A
Authority: SU
Inventors: Валентин Васильевич Фетисов; Лев Файбович Янкелев
Priority date: 1974-04-18
Filing date: 1974-04-18
Publication date: 1976-02-05

Description

1one

Изобретение относитс к экспериментальной технике в теплофизике и может найти применение дл определени коэффициентов теплопроводности и температуропроводности грунтов, различных веществ и материалов, изделий и конструкций.The invention relates to an experimental technique in thermal physics and can be used to determine the thermal conductivity and thermal diffusivity of soils, various substances and materials, products and structures.

Известны цилиндрические тепловые зонды дл измерени коэффициентов тепло-и температуропроводности грунтов и материалов, содержащие корпус, выполненный в виде металлической трубки, и размещенные в нем проволочпый электрический нагреватель и термопару с рабочим спаем в центральной части зонда. Нагреватель расположен по оси зонда В виде нат нутой струны. Рабочий спай термопары контактирует с внутренней поверхностью корпуса.Cylindrical thermal probes are known for measuring the coefficients of thermal and thermal diffusivity of soils and materials, comprising a housing made in the form of a metal tube and a wirewire electric heater placed in it and a thermocouple with a junction in the central part of the probe. The heater is located along the probe axis. In the form of a tension string. The thermocouple work junction contacts the inner surface of the housing.

Дл создани надежного теплового кантакта между элементами зонда свободное пространство В корпусе заливают теплопроводной массой .To create a reliable thermal contact between the elements of the probe, the free space in the case is filled with a heat-conducting mass.

Также известны зонды, корпус которых выполнен В виде металлического стержн и размещенных на нем термопары и проволочного нагревател . Выводные клеммы от нагревател и термопары расположены в руко тке зонда , укрепленной на конце стержн .Also known probes, the body of which is made in the form of a metal rod and placed on it thermocouple and wire heater. Lead terminals from the heater and thermocouple are located in the handle of the probe, mounted on the end of the rod.

Недостатком известных зондов вл етс их конструктивна сложность и трудоемкость изготовлени , заключающа с в необходимостиA disadvantage of the known probes is their structural complexity and laboriousness of manufacture, which means that

изготовлени элементов зонда, их точной сборке и создании надежного теплового контакта между корпусом, термопарой и нагревателем. Цель изобретени - упростить конструкциюfabrication of probe elements, their precise assembly and the creation of reliable thermal contact between the housing, the thermocouple and the heater. The purpose of the invention is to simplify the design.

и технологию изготовлени зондов за счет сокращени числа используемых в зонде деталей и выполнени ими нескольких функций одновременно.and probe fabrication technology by reducing the number of parts used in the probe and performing several functions at the same time.

Поставленна цель достигаетс тем, чтоThe goal is achieved by the fact that

электрический нагреватель и корпус зонда выполнены В виде изолированного по боковой поверхности , провод щего стержн и плотно надетой на него металлической трубки, имеющих на одном из торцов электрический контакт . Вдоль стержн проходит канавка, в которую уложена термопара, состо ща из стержн и вваренной одним концом в дно канавки тонкой изолированной проволочки. На чертеже схематично показан предлагаемый цилиндрический тепловой зонд.the electric heater and the probe body are made as an insulated on the side surface, a conductive rod and a metal tube tightly attached to it, having electrical contact at one end. A groove extends along the rod, in which a thermocouple is laid, consisting of a rod and a thin, insulated wire welded to the bottom of the groove. The drawing schematically shows the proposed cylindrical heat probe.

Корпус зонда состоит из металлической трубки 1, плотно посаженной на стержень 2, изолированный по боковой поверхности слоем 3 теплостойкого лака или эмали толщиной 5- 10 мкм. Стержень выполнен из термоэлектродного материала (хромел , константана ). Трубка и стержень имеют на торце электрический контакт 4, образованный пайкой или сваркой этих деталей. Вдоль стержн 2The probe body consists of a metal tube 1, tightly planted on the rod 2, insulated on the side surface with a layer 3 of heat-resistant varnish or enamel 5-10 microns thick. The core is made of thermoelectrode material (chromel, constantan). The tube and the rod are at the end of the electrical contact 4 formed by soldering or welding these parts. Along the rod 2

выполнена канавка 5, в которую уложен проволочный термоэлектрод 6, составл ющий со стержнем 2 термопару. Площадь сечени канавки 5 пренебрежимо мала по сравнению с площадью сечени стержн 2. Конец термозлектрода 6, вваренный в дно канавки 5, образует рабочий спай 7 термопары. Трубка 1, стержень 2 и проволочный термоэлектрод 6 соединены с выводными клеммами 8, которые размещены в руко тке 9 зонда. Трубка 1 и стержень 2 образуют электрический нагреватель .A groove 5 is made, in which a wire thermoelectrode 6 is laid, which makes up a thermocouple with a rod 2. The cross-sectional area of the groove 5 is negligible compared to the cross-sectional area of the rod 2. The end of the thermal electrode 6, welded into the bottom of the groove 5, forms the working junction 7 of the thermocouple. The tube 1, the rod 2 and the wire thermoelectrode 6 are connected to the output terminals 8, which are housed in the handle 9 of the probe. The tube 1 and the rod 2 form an electric heater.

Таким образом, стержень 2 одновременно выполн ет функции корпуса, нагревател и электрода термопары. Трубка 1 служит частью электрического нагревател и корпуса зонда. Длина зонда должна составл ть 70 - 100 диаметров трубки 1.Thus, the rod 2 simultaneously performs the functions of the housing, the heater and the thermocouple electrode. The tube 1 serves as part of the electric heater and the probe body. The probe length should be 70 to 100 diameters of tube 1.

Дл определени коэффициентов тепло-и температуропроводности материалов тепловой зонд погружают в исследуемую среду и выдерживают его до выравнивани температуры между зондом и средой. Затем зонд нагревают переменным током. Дл электрической разв зки цепей нагрева и измерени используют фильтр низких частот. Регистриру изменение термо-э. д. с. во времени, по известным формулам линейного или цилиндрического источника тепла вычисл ют искомые коэффициенты .To determine the coefficients of heat and thermal diffusivity of materials, a thermal probe is immersed in the test medium and maintained until the temperature is flattened between the probe and the medium. Then the probe is heated with alternating current. A low pass filter is used to isolate the heating and measuring circuits. Register change thermo-e. d. over time, the known coefficients are calculated using the known formulas of a linear or cylindrical heat source.

Claims

Invention Formula

A heat probe consisting of a housing, an electric heater and a handle with lead terminals, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, the electrical heater is made as a solid cylindrical rod insulated along the side surface of a thermoelectrode material, for example constantan, having a flow groove along the side surface of the rod with a thermocouple placed in it, and a metal tube covering the rod, which is in contact with it at the end.

And WJ v / ifg UUT V 99 J. T1 VgTltiy iryg yg j Vtt xhu, L L A AS, ltff //////////////// //////// ////////////

Aa