SU830218A1 - Устройство дл определени тепло-пРОВОдНОСТи пОРиСТыХ МАТЕРиАлОВ - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройcTBciM дл  теплофизических измерений пористых материалов при повышенных температурах.

Известно устройство дл  определени  теплопроводности материалов, содержащее корпус с образцом, источник лучистого теплового потока и измерительную схему l.

Однако оно обладает недостаточной точностью и предназначено дл  использовани  в. довольно узком диапазоне температур.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  теплопроводности материалов, предназначенное дл  определени  теплопроводности тонких пленок. Оно включает герметичный корпус, заполненный газом, источник лучистого теплового потока, измеритель радиометрической силы, измеритель давлени  газа, измеритель удельной мощности теплового потока 2

Однако устройство характеризуетс  сложностью и недостаточной точностью измерений, что обусловлено количеством измер емых параметров (три), а также ограниченным температурным диапазоном.

Цель изобретени  - повышение точности , расширение диапазона температуры и упрощение процесса измерений.

Дл  достижени  указанной цели в устройство дл  определени  теплопроводности пористых материалов в качестве одной  э стенок герметичног корпуса, размещенной перпендикул рно лучистому потоку, используют образец исследуемого пористого материала, выполненный в виде плоской пластинки с внешней зачерненной поверхностью,а в одну из газонепроницаемых стенок герметичного корпуса вмонтирован датчик давлени .

Кроме того, приспособление дл  равномерного распределени  лучистого теплового потока выполнено в виде полой многогранной призмы с соотношением внутренних размеров - высоты к ширине, обеспечивающим многократное отражение лучистого потока от внутренних зеркальных поверхностей призмы.

Датчик давлени  газа в герметичном корпусе перёд пористой стенкой используетс  в качестве измерител  теплопроводности пористого материала . Применение измерител  давлени  газа дл  определени  теплопроводности пористого материала возможно после установлени  пропорциональной зависимости коэффициента теплопроводности от величины повышени  .. давлени  газа перед пористым образцом , нагреваемым с внешней стороны известным по величине.тепловым потоком и охлаждаемым газом, который подают с посто нным массовым расходом через пористый образец навстречу тепловому потоку. Зависимость имеет вид .

J JCo г п м. л fe

t

m R i§

-1 С-1)

.p p(p+2po)

где Aiкоэффициент теплопроводности пористого материала при температуре , Вт/м град, массовый расход охладител 

m на единицу площади поверхности образца, кг/с-м /

Pтеплоемкость охладител , Дж/кг.град; R

газова  посто нна ,Дж/кг.гра величина теплового потока,

q воспринимаемого единицей площади поверхности образца, вт/м2;

f безразмерный коэффициент гидравлического сопротивлени  пористой структуры образца-пластинки выбранной толщины;

p повышение давлени  газа пере пористым образцом-стенкой, равное разности величины давлени  газа перед образцом после нагрева образца до соответствующей температуры и в исходном состо нии, Н/м

p давление газа перед образцом в исходном состо нии, Н/м, . Герметичный корпус устройства выполн ет роль ресивера газа. Подачу и поддержание посто нного расхода газа выполн ет регул тор массового расхода, например раскодомерна  шайба, включенна  в магистраль подачи газа в герметичный корпус.

Воздействие на поверхность образц равномерного теплового потока интенсивности обеспечивает источник интенсивного лучистого теплового потока и многогранна  призма. С цель упрощени  измерений, исключени  зависимости величины теплового потока , воспринимаемого поверхностью образца от поглсвдающей способности его поверхности, тепловоспринимающа  поверхность образцов зачерн етс  одинаково.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство включает систему подвода и регул тор-стабилизатор 1 массового расхода газа, герметичный корпус 2, выполненный из сплошного материала, измеритель 3 давлени  газа в гё эметичном корпусе перед

образцом, теплоизолирующую уплотнительную прокладку 4, образец 5 исследуемого пористого материала, охлаждаемую многогранную призму 6, обеспечивающую равномерное распределение лучистого теплового потока по поверхности образца. Дл  обеспечени  эффективного выравнивани  теплового потока по поверхности, образца пола  многогранна  призма выполнена из соединенных по боковым торцам охлаждаемых пластин. Поверхности пластин, образующих внутреннюю стенку призмы, имеют зеркальную обработку. Размеры пластин выбирают из услови  обеспечени  многократного отражени  лучистого теплового потока от стенок при прохождении через призму. Дл  предохранени  призмы от перегрева ее стенки выполнены рхлаждаемьюда. Источник 7 интенсивного лучистого потока снабжен охлаждаемым отражателем 8. Корпус устройства, призма и источник лучистого теплового потока смонтированы воедино с помощью формы 9. Образец 10 закрепл ют в устройстве при помощи резьбового кольца. После монтажа устройства производ т измерение величины и контроль равномерности распределени  теплового потока по плоскости установки тепловоспринимающей поверхности образца.

Устройство работает следующим образом.

Изготовл ют в виде пластинки образец исследуемого, материала. Одну из боковых поверхностей зачерн ют. Устанавливают образец в герметичный корпус зачерненной боковой поверхностью наружу. Закрепл ют при помощи резьбового кольца образец в герметичном корпусе. За счет усили  зат жки резьббвого соединени  кольца с корпусом добиваютс  уплотнени  теплоизолирующей прокладки 4, и, следовательно , герметизации внутренней полости корпуса. При помощи регул тора-стабилизатора расходй газа устанавливают выбранный массовый расход газа через образец. Измер ют величину давлени  PQ газа в исходном состо нии образца Включают охлаждение призмы и источник лучистого теплового потока. Посл нагрева наружной зачерненной поверхности образца до соответствук дей температуры измер ют величину давлени  газа внутри корпуса при помощи измерител  давлени . Изменение давлени  газа перед образцом внутри корпуса при посто нном массовом расходе газа обусловлено объемным расширением газа вследствие его нагрева при движении через пористую структуру нагретой стенки. Далее определ ют величину разности давлений, соответствунлдих установившемус  тепловому состо нию образца при соответствующе температуре нагреваемой его поверх

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Устройство для определения теп- 15 лопроводности пористых материалов, содержащее герметичный корпус, с помещенным в нем образцом исследуемого материала, источник постоянного по величине лучистого теплового 20 потока, приспособление для равномер-. цого распределения лучистого теплового потока на поверхности образца, систему подвода, измерения и стабилизации расхода газа, отличаю- 25 щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, расширения температурного диапазона и упрощения процес са измерений, одной из стенок герметичного корпуса, размещенной перпендикулярно лучистому тепловому потоку, служит образец исследуемого пористого материала, выполненный в виде плоской пластинки с внешней зачерненной поверхностью, а в одну из газонепроницаемых стенок герметичного корпуса вмонтирован датчик давления,
2. 2. Устройство по п.1, о т л‘и чающееся тем, что приспособление для равномерного распределения лучистого теплового потока выполнено в виде полой многогранной призмы с соотношением внутренних размеров - высоты к ширине, обеспечивающим многократное отражение лучистого потока от внутренних зеркальных поверхностей призда.