SU754282A1 - Устройство для определения коэффициента теплопроводности материалов - Google Patents

Description

1

Устройство относится к теплофизическим приборам и может найти применение для определения теплопроводности различных материалов в строительной, горнодобывающей, медицинской, микробиологической, пищевой, химической и других ⁵ отраслях промышленности.

Известно устройство для определения коэффициента теплопроводности, содержащее пластины с электрическим нагревателем и теплочувствительные элементы.

Один из теплочувствительных элементов установлен в контакте с двумя пластинами, а другой - с одной пластиной и ис- . следуемой средой. По величине теплового^ потока, проходящего через теплочувствительные* элементы, вычисляют теплопроводность исследуемой жидкости ζΐ}.

Прибор разработан для измерения теплопроводности жидкостей в полевых __ _χ условиях, но не приспособлен для измерения в среде термолабильных, пластичных материалов. Малый зазор между пластинами не позволяет помещать между

2

ними образец без нарушения его структуры. Трудно измерять теплопроводность таких материалов, у которых величина отдельных фракций больше размера зазора между пластинами. При увеличении этого зазора из-за влияния боковых утечек резко падает точность измерений.

Ближайшим техническим решением является устройство для определения теплопроводности, состоящее из водяного холодильника и электронагревателя, между которыми установлен исследуемый плоский образец. Тепловой поток измеряется с помощью теплочувствительного элемента, размещенного в плоскости холодильника. Для измерения перепада температур на исследуемом образце применяют два тонких листа эластичной резины, у которых в центральной части заделаны электроды термопар толщиной не более 0,05 мм И·

Прибор мало пригоден для измерений теплопроводности сыпучих и пластичных

3 754282

материалов. При исследовании таких, материалов нарушается их структура и теплофизические характеристики. Значительное время измерений'(около 60 мин) вызывает перераспределение влаги внут- 5 ри образца. , Вес самого прибора без комплектующего оборудования составляет около 17 кг, что затрудняет его использование в полевых условиях. При исследовании пластичных материалов тон- ¹⁰ кие резиновые листы с заделанными термопарами отстают от поверхности холодильника и нагревателя, что вносит погрешность в измерение теплопроводности.

Целью изобретения является повышений¹⁵ точности определения коэффициента теплопроводности.

Указанная цель достигается тем, что горячие спаи дифференциальной термопа- 20 ры установлены на поверхности и по центру теплочувствительного элемента, а холодные спаи термопары жестко укреплены на электродах профильной формы, параллельно поверхности теплочувстви- ²⁵ тельного элемента в среде пластичного материала, причем произведение расстояния между горячими и холодными спаями термопар на их число выбрано так, что сигнал дифференциальной термопары соответствует сигналу теплочувствительного элемента.

На фиг. 1 изображено расположение в среде пластичного материала предлагаемого устройства, продольный раз- 35 рез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного из изоляционного материала . В верхней части корпуса 1 расположен плоский малоинерционный на- 40 греватель 2 (фиг. 1). Под нагревателем 2 установлен теплочувствительный элемент 3, на поверхности которого заделаны горячие спаи 4 дифференциальной термопары, Холодные спаи дифференциаль- 45 ной термопары 5 жестко укреплены на электродах 6 профильной формы в среде пластичного исследуемого материала 7.

Устройство работает следующим образом. 50

Корпус устройства помещают в среде пластичного материала с известной температурой , теплопроводность которого надо исследовать. Небольшие размеры корпуса 1 позволяют сохранить структу- 55 ру исследуемого образца. После установки устройства включают нагреватель 2, который работает в стационарном режиме. Тепловой поток от нагревателя 2 проходит через теплочувствительный элемент 3 к исследуемой среде. При помощи измерительного прибора фиксируют сигнал: дифференциальной термопары и теплочувствительного элемента 3. Затем, используя формулу, подсчитывают коэффициент теплопроводности материала , Вт/м град.

где - тепловой поток через образец;

δ - толщина образца;

- показания дифференциальной

термопары;

П - число дифференциальных термопар.

Устройство позволяет повысить точность измерений на 10-15%. Это достигается тем, что измерение теплопроводности проводится в среде исследуемого материала с минимальным нарушением его характеристик. Кроме того, прибор прост в эксплуатации и надежен в работе. В его конструкции предприняты специальные меры по защите горячих спаев дифференциальной термобатареи от возможных перетоков тепла по металлу термоэлектрода, которые выполнены профилированными. При серийном Изготовления устройства его стоимость составляет 40-50 руб, что в 20 раз меньше стоимости серийно выпускаемых в настоящее время приборов для определения теплопроводности.

Существующие приборы не обеспечивают измерение теплопроводности в промышленных и полевых условиях. Использование предложенного устройства позволит решить' эту народно-хозяйственную задачу.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для определения коэффициента теплопроводности материалов при стационарном тепловом режиме, содержащее корпус с вмонтированным в него нагревателем и теплочувствительным элементом, дифференциальную термопару с холодными и горячими спаями, отличающееся тем, что, с целью повышения, точности, дифференциальная термопара выполнена из термоэлектродов профильной формы в виде рамки с полупетлями в холодной части ее, причем горячие спаи расположены на поверхности и по центру геплочувствительного элемента, а произведение расстояния между горячими и холодными спаями термопар на их число выбрано так, что сигнал

   5 754282

   6

   ^дифференциальной термопары соответствует анализу теплочувствительного элемента.