SU756293A1

SU756293A1 - Apparatus for investigating thermal stability of materials

Info

Publication number: SU756293A1
Application number: SU782601740A
Authority: SU
Inventors: Aleksej G Kim; Ivan Lifanov; Vladimir Ivanov; Vladimir V Zhukov; Aleksej A Petrov
Original assignee: Aleksej G Kim; Ivan Lifanov; Vladimir Ivanov; Vladimir V Zhukov; Aleksej A Petrov
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1978-04-10
Publication date: 1980-08-15

Description

Изобретение относится к теплофи-. зическим приборам, предназначенным для исследования термической стойкости материалов, преимущественно жаростойкого бетона, на кольцевых образцах.The invention relates to heat. devices designed to study the thermal resistance of materials, mainly heat-resistant concrete, on ring specimens.

Известна установка с нагревателем, охладителем и кольцевыми образцами на опорных плитах, предназначенная для исследования хрупких материалов на термостойкость при установившемся режиме теплового нагружения [1] .Known installation with a heater, cooler and ring samples on the support plates, designed to study brittle materials for heat resistance at steady-state thermal loading [1].

Наиболее близкой из известных является установка для исследования термической стойкости материалов, содержащая установленные с зазором опорные плиты, устройство для нагрева в виде стержневого нагревателя, цилиндрический водяной охладитель и приспособление для центрирования нагревателя [2].The closest of the known ones is an installation for studying the thermal resistance of materials, containing support plates installed with a gap, a device for heating in the form of a rod heater, a cylindrical water cooler and a device for centering the heater [2].

В этих установках охладитель расположён на некотором расстоянии от образцов и пространство заполнено либо воздухом, либо вакуумом, что значительно уменьшает эффективность теплосъема с наружной охлаждаемой поверхности образца.In these installations, the cooler is located at some distance from the samples and the space is filled either with air or vacuum, which significantly reduces the efficiency of heat removal from the outer cooled surface of the sample.

22

Необходимое разрушающее температурное напряжение в теле образца достигается за счет увеличения температуры нагреваемой поверхностиThe required destructive temperature stress in the sample body is achieved by increasing the temperature of the heated surface.

5 образцов с одновременным увеличением общей средней температуры образцов .5 samples with a simultaneous increase in the total average temperature of the samples.

Эти установки не пригодны при исследовании на термостойкость та10 ких материалов, как жаростойкие бетоны, в которых в процессе изменения температуры при первом нагреве происходят физико-химические изменения, сопровождающиеся деструкци15 ей в структуре материалов.These plants are not suitable for studying the heat resistance of such materials as heat-resistant concretes, in which during the temperature change during the first heating, physicochemical changes take place, accompanied by destruction in the structure of materials.

Кроме того, в этих установках,Also in these installations,

с целью выравнивания температуры по высоте исследуемого образца при испытаниях устанавливают на опорныхin order to equalize the temperature over the height of the sample under test, it is set on the reference

20 плитах одновременно несколько образцов, подобных исследуемому, что значительно усложняет эксперимент.20 plates at the same time several samples similar to the test, which greatly complicates the experiment.

Цель изобретения - повышение эффективности работы установки.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the installation.

25 Достигается цель тем, что установка для исследования термостойкости материалов, содержащая установленные с зазором опорные плиты, устройство для нагрева в виде стержневого нагревателя, цилиндрический25 Achieved by the fact that the installation for the study of thermal stability of materials, containing installed with a gap of support plates, a device for heating in the form of a rod heater, cylindrical

4four

756293756293

водяной охладитель и приспособление для центрирования нагревателя снабжена- направляющими, а водяной охладитель выполнен из двух смонтированных на- направляющих подпружиненных полуцилиндров с двойными стенками, внутренние средние части которых выполнены в виде диафрагм из высокотеплопроводного материала с гофрами по краям, причем высота диафрагм в 1,5-2 раза превышает высоту зазора.the water cooler and the device for centering the heater are provided with guides, and the water cooler is made of two mounted guide guides of spring-loaded semi-cylinders with double walls, the inner middle parts of which are made in the form of diaphragms made of highly thermally conductive material with corrugations along the edges, and the height of the diaphragms is 1.5 -2 times the height of the gap.

На чертеже изображен общий вид установки.The drawing shows a general view of the installation.

Установка для исследования термостойкости материалов содержит опорные плиты в виде катушек 1 и 2, заполненных огнеупорной ватой 3, цилиндрический водяной охладитель 4 в виде двух отдельных полуцилиндров с двойными стенками, раздвигающихся по подпружиненным направляющим 5.Installation for the study of thermal stability of materials contains base plates in the form of coils 1 and 2, filled with refractory cotton 3, a cylindrical water cooler 4 in the form of two separate semi-cylinders with double walls, sliding apart along spring-loaded guides 5.

Внутренние стенки каждого полуцилиндра выполнены в виде диафрагм 6, плотно охватывающих наружную поверхность кольцевого образца. Вертикальное перемещение охладителя 4 осуществляют по направляющим 7.The inner walls of each half-cylinder are made in the form of diaphragms 6, tightly covering the outer surface of the annular sample. The vertical movement of the cooler 4 is carried out along the guides 7.

Центрирование и фиксацию электрического нагревателя 8 опорной плиты 2 и охладителя 4 производят планшайбой 9, которая через стойки 10 соединена с плитой 11.The centering and fixation of the electric heater 8 of the base plate 2 and the cooler 4 is produced by a face plate 9, which is connected to the plate 11 through the posts 10.

Установка работает следующим об-, разом.The installation works as follows.

Кольцевой образец с датчиком разрушения (на чертеже не показан) устанавливают между двумя опорными плитами 1 и 2. Далее, перемещают цилиндрический водяной охладитель 4 вертикально по направляющим 7, предварительно раздвинув горизонтально по направляющим 5 полуцилиндры.An annular sample with a destruction sensor (not shown) is installed between two support plates 1 and 2. Next, move the cylindrical water cooler 4 vertically along the guides 7, having previously moved apart half-cylinders horizontally along the guides 5.

Открыв кран водопроводной сети, подключают цилиндрический водяной охладитель 4 и одновременно с этим подают ток в нагреватель 8.Having opened the tap of the water supply network, a cylindrical water cooler 4 is connected and at the same time a current is supplied to the heater 8.

При повышении температуры с определенной скоростью с внутренней стороны образца и охлаждении его наружной стенки в теле образца по радиусу возникает тепловое напряжение.When the temperature rises at a certain speed from the inside of the sample and its outer wall cools down, a thermal stress arises in the body of the sample along the radius.

При этом по наружным стенкам возникает растягивающее напряжение, а по внутренним - сжимающее напряжение.In this case, a tensile stress arises on the outer walls, and a compressive stress on the inner walls.

По мере повышения температуры нагревателя 8 тепловое напряжение увеличивается и при достижении растягивающего напряжения большего, чем предел прочности на растяжение материала исследуемого образца, возникает трещина, которая в дальнейшем распространяется вдоль радиуса к центру образца, и происходит разрушение образца.As the temperature of the heater 8 rises, the thermal stress increases and when the tensile stress reaches more than the tensile strength of the material of the sample under study, a crack occurs, which further propagates along the radius to the center of the sample, and the sample is destroyed.

В процессе эксперимента температуру измеряют термопарой, а момент появления трещины и ее распространение фиксируют с помощью устройстваIn the course of the experiment, the temperature is measured with a thermocouple, and the moment of the appearance of a crack and its propagation is fixed using the device

для регистрации трещин (на чертеже не показаны/.for registration of cracks (not shown in the drawing /.

По разности средней температуры образца и температуры наружной· стенки образца, при которой происходит разрушение или появление трещины, судят о термической стойкости материала.The difference between the average temperature of the sample and the temperature of the outer wall of the sample, at which fracture occurs or the appearance of a crack, is judged on the thermal resistance of the material.

В связи с эффективным отводом тепла с наружной поверхности кольцевого образца предлагаемая установка позволяет производить измерения на любых материалах, в том числе и на таких, как жаростойкий бетон, в котором в процессе повышения средней температуры образца происходит дегидратация с выделением влаги и деструктивные изменения, сопровождающиеся резким падением упругой характеристики материала, обусловленные появлением микротрещины.In connection with the effective heat removal from the outer surface of the annular sample, the proposed installation allows measurements on any materials, including heat resistant concrete, in which the process of increasing the average temperature of the sample leads to dehydration with release of moisture and destructive changes, accompanied by abrupt the fall of the elastic characteristics of the material due to the appearance of a microcrack.

Предварительные исследования жаростойких бетонов на макете установки показывают, что разрушающее напряжение на образцах можно надежно получать в. пределах средних температур нагрева порядка 650°С, тогда как на известной установке при исследовании жаростойкого бетона вообще не удавалось создать напряжение, достаточное для разрушения образцов.Preliminary studies of heat-resistant concretes on the installation layout show that the breaking stress on the samples can be reliably obtained in. within the average heating temperature of about 650 ° C, whereas in a known installation, in the study of heat-resistant concrete, it was not possible at all to create a voltage sufficient to destroy the samples.

Катушки, заполненные огнеупорной ватой, резко уменьшают теплоотвод с торцовых поверхностей кольцевого образца, доводя разность температур по толщине образца до 0,1°С на 1 см, что вдвое меньше по сравнению с известным решением, где для той же цели устанавливают набор из пяти или семи образцов.Coils filled with refractory cotton dramatically reduce heat removal from the end surfaces of the annular sample, bringing the temperature difference across the sample thickness to 0.1 ° C per cm, which is half as much as the known solution, where for the same purpose a set of five is set or seven samples.

Claims

Claim

An installation for studying the thermal resistance of materials, containing base plates installed with a gap, a device for heating in the form of a rod heater, a cylindrical water cooler and a device for centering the heater, characterized in that it is equipped with guides to increase the efficiency of the installation. and the water cooler is made of two double-wall spring-loaded semi-cylinders mounted on guides, the inner middle parts of which are made in the form of diaphragms made of high-heat conductive material with corrugations at the edges, and the height of the diaphragms is 1.5-2 times the height of the gap.