SU823999A1 - Device for measuring thermal conductivity of thin-walled cylinders - Google Patents

Device for measuring thermal conductivity of thin-walled cylinders Download PDF

Info

Publication number
SU823999A1
SU823999A1 SU782683404A SU2683404A SU823999A1 SU 823999 A1 SU823999 A1 SU 823999A1 SU 782683404 A SU782683404 A SU 782683404A SU 2683404 A SU2683404 A SU 2683404A SU 823999 A1 SU823999 A1 SU 823999A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sample
sleeve
thermal conductivity
temperature
heater
Prior art date
Application number
SU782683404A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Александрович Алексеев
Виктор Данилович Дараган
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1857
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-1857 filed Critical Предприятие П/Я А-1857
Priority to SU782683404A priority Critical patent/SU823999A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU823999A1 publication Critical patent/SU823999A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

. ,.. ..; V ,;; -, , : :. .. V, ;; -,,::

Изобретение относитс  к теплофизическим измерени м, а точнее к устройствам , служащим дл  определени  теплопроводности тонкостенных цилиндров.The invention relates to thermophysical measurements, and more specifically to devices that serve to determine the thermal conductivity of thin-walled cylinders.

Известно устройство дл  определени  коэффициента теплопроводности труб чатых образцов, содержащее нагреватель , установленный внутри образца и тештосъемник, представл ющий собой водоохлаждаемуго систему плотно контактирукщую с внешней поверхностью образЦ . A device for determining the coefficient of thermal conductivity of tubular samples is known, which contains a heater installed inside the sample and a sinker, which is a water-cooled system that is in close contact with the external surface of the sample.

Однако в устройстве из-за различи However, in the device due to the difference

коэффициентов термического расширени  материалов нагревател  теплосъемника . и исследуемого образца образуетс  зазор между исследуемым образцом с одной стороны и нагревателем и теплосъемникрм с другой.Это приводит к неучитываемой погрешности в определении теплопроводности из-за дополнительного термического сопротивлени  в зоне контакта исследуемого образца с теп-. лосъемником и нагревателем.thermal expansion coefficients of the heaters heaters materials. and the sample under test forms a gap between the test sample on one side and the heater and the heat remover on the other. This leads to an unreadable error in determining the thermal conductivity due to the additional thermal resistance in the zone of contact of the test sample with heat. salmon and heater.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  теплопроводности трубчатых образцов, содержащее нагреватель , контактирующий с внешней поверхностью образца, и теплосъемник, вставленный во внутреннюю полость образца , при этом датчики температур установлены непосредЬтвенно на нагревателе и в теплосъемнике 2.The closest in technical essence to the present invention is a device for measuring the thermal conductivity of tubular samples containing a heater in contact with the external surface of the sample and a heat sink inserted into the internal cavity of the sample, while temperature sensors are installed directly on the heater and in the heat remover 2.

, Однако использование данного устр ойства сопр жеио с по влением большого неконтролируемого контактного сопротивлени , так как классически методики уменьшени  этого эффекта в данном слзгчае неприемлемы. При скольз щей посадке между контактируемыми поверхност ми средн   величина зазора составл ет примерно 50 мк, что даже в случае использовани  высокотеплопроводного инертного газа гели , приHowever, the use of this device is associated with the appearance of a large uncontrolled contact resistance, since the classical methods of reducing this effect in this case are unacceptable. With a sliding fit between the contacting surfaces, the average gap is about 50 microns, which, even in the case of using a highly heat-conducting inert gas helium, with

& Вт& W

тепловом потоке примерно 0,5-10 heat flux of about 0.5-10

мm

приводит к паразитному перепаду температур примерно . При теплопроВт водности обоймы примерно 3 -- доба- leads to a parasitic temperature difference of about. At heatplug, the water content of the cage is about 3 -

. МК -  . MK -

вочна погрешность при определении теплопроводности достигает 50%. Кроме того, ввиду малой толщины образцов имеетс  ограничение на минимально допустимый тепловой поток.The specific error in determining the thermal conductivity reaches 50%. In addition, due to the small thickness of the samples, there is a restriction on the minimum allowable heat flux.

Цель изобретени  - повышение точности измерений теплопроводности.The purpose of the invention is to improve the accuracy of thermal conductivity measurements.

Поставленна  цель достигаетс  те, что между нагревателем и теплосъемникон коаксиальио по отношению к ним установлены две цилиндрические разрезные втулки из высокотеплопроводного материала, выполненные таким образом , что при наличии радиального радиента температур зазоры за счет еплового расширени , между ними измен ютс , а датчики температур закреплены во втулках, при этом исследуемый образец расположен между втулками . Втулки выполнены с осевым разрезом . Разрез втулок обеспечивает свободное и в то же врем  плотное облегание втулками поверхности исследуемого цилиндра.The goal is achieved by the fact that between the heater and the heat remover of the coaxialio in relation to them there are two cylindrical split sleeves made of highly thermally conductive material, made so that, in the presence of a radial radiant, the gaps change due to thermal expansion, the temperature sensors are fixed in sleeves, while the sample is located between the sleeves. The bushings are made with an axial cut. The cut of the sleeves provides a free and at the same time tight fit of the cylinder surface to the sleeves.

На чертеже схематически изображен измерительный узел, разрез.The drawing shows schematically the measuring node, a section.

Узел содержит образец 1, изготрвленшлй , например, из слоистого материала , вставленный в зазор,образованный цилиндрическими разрезш 1ми втулками 2, которые установлены коаксиально по отношению к нагревателю 3 и водоохпаждаемому теплосъемкику 4, а датчики 5 температзфы расположены в осевых пазах, выполненных на втулках. Во врем  измерений при увеличении теплового потока перепад температур между медными втулками увеличиваетс  и они плотно облегают исследуемую обойму. Применение высокотеплопроводного материала, например меди направ лено на уменьшение контактного сопротивлени  и на усреднение температур и тепловых потоков по поверхности измерительного узла. Выбор величины теп  ового потока, при котором обеспечива етс  плотньй контакт,проводитс  при и пытани х сборки в вакууме, аргоне, ге лии, которые позвол ют оценить величи ну контактного сопротивлени , Датчики 5 температур расподржены непосредственно во втулках и с помощью градуировёк можно достаточно точно измерить радиальный перепад температур иThe assembly contains sample 1, for example, made of laminated material, inserted into the gap formed by cylindrical cuts with 1 sleeves 2, which are mounted coaxially with respect to heater 3 and water-tight heat shooting 4, and temperature sensors 5 are located in axial grooves made on the sleeves. During the measurements, as the heat flux increases, the temperature difference between the copper bushings increases and they tightly fit the test case. The use of high-conductive material, such as copper, is aimed at reducing the contact resistance and at averaging temperatures and heat fluxes over the surface of the measuring unit. The selection of the heat flow at which close contact is ensured is carried out during assembly attempts in vacuum, argon, helium, which allow to estimate the magnitude of the contact resistance. Temperature sensors 5 are dispensed directly in the sleeves and can be calibrated with sufficient accuracy measure radial temperature differences and

по известным формулам рассчитать теплопроводность .Calculate thermal conductivity using known formulas.

Две разрезные втулки позвол ют уменьшить неконтролируемое тепловое сопротивление, при этом обеспечивают свободное и в то же врем  плотное облегание образца.Two split sleeves reduce uncontrolled thermal resistance, while providing free and at the same time tight fit of the sample.

Количество пазов на наружных образующих втулок определено целесообразностью точности измерений температуры . В предлагаемом устройстве их четыре хот  при отлаженной методике их может быть один.:The number of grooves on the outer forming sleeves is determined by the appropriateness of the accuracy of temperature measurements. In the proposed device, there are four of them, although with a well-established methodology, there can be only one of them:

Величина разреза определена из характеристики теплового расширени  материалов , таким образом, чтобы при максимальном тепловом потоке торцы разреза соедин лись.The size of the cut is determined from the characteristics of thermal expansion of materials, so that at the maximum heat flux the ends of the cut are connected.

Величина разреза внутренней йтулки расположенной у нагревател , определена соотношениемThe size of the cut of the internal ytula located at the heater is determined by the ratio

.oL,lT,-%V2n8j.,oC2lT2-Tol,.oL, lT, -% V2n8j., oC2lT2-Tol,

lip Vlip V

гдеWhere

средние диаметры втулки и образца соответственно; о(„(Х,2 коэффициенты линейногоaverage diameters of the sleeve and the sample, respectively; about („(X, 2 coefficients of linear

расширени  втулки образ ; /. .. - . , „ Тд;Т,; Tj - начальна  температура иexpansion sleeve image; /. .. -. , “Td; T ,; Tj is the initial temperature and

температуры втулки образца; , sample sleeve temperature; ,

V величина технологическоГ9 зазора между втулкой и образцом; ,V value technological G9 gap between the sleeve and the sample; ,

Claims (2)

П - коэффициент форЕ«1. Величина разреза наружной втулки, расположенной у холодильника, определена соотношением S2п4pг 2lT2-%),, « с.Лп средние диаметры втулки и образца соответственно; ОС 5, коэффициент линейного расширени  втулки образца; Т  - начальна  температура и температура втулки и образца . Предлагаемое устройство отработано при измерени х теплопроводности цилиндров из пирографита ПГВ толщиной до 0,6 мм и карбида циркони , толщиной до 0,8 мм. Устройство отработано при измерении теплопроводности цилиндра, толщиной 5 мм из графита марки АРВ. Работает устройство следующим об;разом . Исследуемый цилиндр из карбида, ци кони ,, диаметром 60 мм, по скольз щей посадке,вставл етс в две медные разрезные втулки, ширина разреза внутрен ней втулки 2,7 мм, а наружной 0,3 м. В них зачеканиваютс  по четьфе термопары градуировки ХА. При повышении уровн  теплового потока до 0,3«10 Вт/ /м тепловое сопротивление зазор.ов между меднь1ми втулками и поверхностью образца йе превышало 20%. Дальнейшее повьшение теплового потока практически не вли ет на величину теплового сопротивлени . Эффект теплового сопротивлени  зазоров оцениваетс  при смене гели  на аргон и при испытани х в вакууме. Полученные значени  теплопроводности цилиндра из АРВ хорошо (в пределах 20%) согласуютс  с литературньвш данными , что позвол ет сделать вывод о предельной погрешности определени  эф фективной теплопроводности не более . 30%. Разрушение обойм не npoHCXOjEpiT. Точность измерений пдвьш1ают .при помощи описанного устройства дл  определени  теплопроводности тонкостен .ных цилиндров путем проведени  методических экспериментов в вакууме и в среде газов с различной теплопровойностью , в ходе которых вьщел ют величину контактного сопротивлени ,, что позвол ет повьш1ать точность измерений теплопроводности до 15-20%. Формула изобретени  1. Устройство дл  определени  тепл проводности тонкостенных Цилиндров включающее коаксиально расположенные нагреватель, холодильник и датчик тем пературы, отличающеес   тем, что, с целью повышени  точности измерений при высоких температурах, устройство дополнительно содержит две цилиндрические разрезные втулки, на наружной образующей которых выполнены пазы дл  установки датчиков температу ры, указанные втулки выполнены из выс отеплопров одного материала и установены мевду нагревателем и холодильниом , а между втулками по скольз щей осадке расположен образец. 2. Уст ройство по п. 1, о т л и а ю щ е е с   тем, что, величина разреза внутренней втулки, расположенной у нагревател , определена соотношением . ,|Т--Т;,у-2Т1Бз-ПсЗ(.р() средний диаметр втулки и образца соответствен . . но; . / . : 0( коэффициенты линейного расширени  втулки и образца; начальна  температура и температура втулки и образца; величина технического зазора между втулкой и образцом . 3. Устройство по пп. I и 2, от л ичающеес  тем, что величина разреза наружной втулки, расположенной у холодильника, определена соотношением Ь2-П срг«71 7-П))-2 Пб -Паср.эОСэ IT,-TQ),. где d . гпч средний диаметр втулки . и образца соответственно; OiijOfj коэффициент линейного расширени  втулки и образца; . fo;4; начальна  температура и температуры втулки и образца; Sj,- величина технологического зазора между образцом и втулкой. Источники информации, прин тые во В1Шмание прнг экспертизе . Авторское свидетельство СССР № 156323, кл. 6 О N 25/18, 1961. P is the coefficient FU “1. The size of the cut of the outer sleeve, located at the refrigerator, is determined by the ratio S2p4pg 2lT2-%) ,, “s.Lp average diameters of the sleeve and the sample, respectively; OS 5, the linear expansion coefficient of the sample sleeve; T is the initial temperature and the temperature of the sleeve and the sample. The proposed device has been worked out when measuring the thermal conductivity of cylinders from pyrographite PGV with a thickness of up to 0.6 mm and zirconium carbide with a thickness of up to 0.8 mm. The device was tested when measuring the thermal conductivity of a cylinder, 5 mm thick, made of graphite of the brand ARB. The device works as follows; The carbide cylinder under investigation, Qi horses, with a diameter of 60 mm, slid over the fit, is inserted into two copper split sleeves, the cut width of the inner sleeve is 2.7 mm, and the outer 0.3 m. In them, the graduation thermocouple is caulked HA. With an increase in the level of the heat flux to 0.3 - 10 W / / m, the thermal resistance of the gap between the copper bushings and the surface of the sample did not exceed 20%. A further increase in heat flux has virtually no effect on the magnitude of the thermal resistance. The thermal resistance effect of the gaps is estimated when changing gels to argon and when testing in vacuum. The obtained values of the thermal conductivity of the cylinder from the APB are well (within 20%) consistent with the literature data, which makes it possible to conclude that the maximum error in determining the effective thermal conductivity is no more. thirty%. The destruction of the clips is not npoHCXOjEpiT. The accuracy of measurements was carried out using the described device for determining the thermal conductivity of thin-walled cylinders by conducting methodological experiments in vacuum and in a medium of gases with different thermal density, during which the contact resistance value was increased, which allows to increase the accuracy of thermal conductivity measurements to 15-20 % Claim 1. Device for determining the thermal conductivity of thin-walled cylinders including a coaxially arranged heater, cooler and temperature sensor, characterized in that, in order to improve measurement accuracy at high temperatures, the device further comprises two cylindrical split sleeves, on the outer core of which grooves are made for the installation of temperature sensors, these bushings are made of the height of one material and are installed with a heater and a refrigeration, and between volts lkami by sliding sediment located sample. 2. The device according to claim 1, wherein the cut size of the inner sleeve located at the heater is determined by the relation. , | T - T;, у-2Т1Бз-ПсЗ (.р () is the average diameter of the sleeve and the sample, respectively. But;. /.: 0 (linear expansion coefficients of the sleeve and the sample; initial temperature and temperature of the sleeve and sample; value technical gap between the sleeve and the sample. 3. The device according to paragraphs I and 2, from the fact that the cut size of the outer sleeve located at the refrigerator, is determined by the ratio of L2-P cfr "71 7-P)) - 2 Pb-Pasr .eos IT (-TQ) ,. where d. gpch average bushing diameter. and sample, respectively; OiijOfj is the linear expansion coefficient of the sleeve and the sample; . fo; 4; the initial temperature and temperatures of the sleeve and sample; Sj, is the size of the technological gap between the sample and the sleeve. Sources of information received during the B1 schmanie prng examination. USSR Author's Certificate No. 156323, cl. 6 About N 25/18, 1961. 2. Патент США 3592060, кл. 73-15, 1971 (прототип).2. US patent 3592060, cl. 73-15, 1971 (prototype).
SU782683404A 1978-11-09 1978-11-09 Device for measuring thermal conductivity of thin-walled cylinders SU823999A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782683404A SU823999A1 (en) 1978-11-09 1978-11-09 Device for measuring thermal conductivity of thin-walled cylinders

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782683404A SU823999A1 (en) 1978-11-09 1978-11-09 Device for measuring thermal conductivity of thin-walled cylinders

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU823999A1 true SU823999A1 (en) 1981-04-23

Family

ID=20793114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782683404A SU823999A1 (en) 1978-11-09 1978-11-09 Device for measuring thermal conductivity of thin-walled cylinders

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU823999A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5795064A (en) * 1995-09-29 1998-08-18 Mathis Instruments Ltd. Method for determining thermal properties of a sample
CN103697016A (en) * 2013-12-20 2014-04-02 龙工(上海)精工液压有限公司 Cylinder block assembly inlaid with copper bush and machining method for same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5795064A (en) * 1995-09-29 1998-08-18 Mathis Instruments Ltd. Method for determining thermal properties of a sample
CN103697016A (en) * 2013-12-20 2014-04-02 龙工(上海)精工液压有限公司 Cylinder block assembly inlaid with copper bush and machining method for same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4840495A (en) Method and apparatus for measuring the thermal resistance of an element such as large scale integrated circuit assemblies
US5044764A (en) Method and apparatus for fluid state determination
US20210270679A1 (en) Measuring insert having a protective tube
KR20100099689A (en) Method of measuring the internal surface temperature of a pipe and associated device
SU823999A1 (en) Device for measuring thermal conductivity of thin-walled cylinders
Rout et al. Effectiveness of coaxial surface junction thermal probe for transient measurements through laser based heat flux assessment
US7377687B2 (en) Fluid temperature measurement
US2587622A (en) Method and apparatus for measuring heat flow during quenching of metals
Reiter et al. A new steady‐state method for determining thermal conductivity
US20220397438A1 (en) Non-invasive thermometer
RU2334977C2 (en) Method of nondestructive measurement of thermalphysic properties of rocks at well cores
Tait et al. Methods for determining liquid thermal conductivities
RU2124717C1 (en) Device measuring thermal conductivity
JPH03154856A (en) Thermal expansion measuring instrument
Hamon The effect of pressure on the electrical conductivity of sea-water
Wood et al. Pyrometry
US20220341794A1 (en) Thermometer
Kobus True fluid temperature reconstruction compensating for conduction error in the temperature measurement of steady fluid flows
Momose et al. Development of an apparatus for measuring one‐dimensional steady‐state heat flux of soil under reduced air pressure
Bondarev et al. Experimental Investigation of the Thermophysical Characteristics of a Coating Based on Hollow Glass Microspheres
SU813220A1 (en) Device for measuring thermal-physical characteristics of liquids
RU2063006C1 (en) Heat release measurement technique
Singh et al. Error in temperature measurements due to conduction along the sensors
Finol Parra Heat transfer investigations in a modern diesel engine
SU877367A1 (en) Heat flow pickup