SU911277A1 - Устройство дл измерени теплопроводности и температуропроводности материалов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к тепловым испытани м, а именно к исследованию теплопроводности и температуропроводности твердых материалов.

Известно устройство дл  измерени  теплопроводности и температуро проаодности твердых материалов без изгбтозвлени  специального образца и без внедрени  щупа внутрь материала . Термозовд дл  .измерени  теплопроводности и температуропроводности в шозгмен в виде теплоизолирующей пластины, иа контактной поверхности которой смонтирован линейный проволочный нагреватель и батаре  дифферейциальных термопар/ рабочие спаи которой расположены по обе стороны вдоль нагревател  на одном и рассто нии от него 111 ,

Недостатком устройства  вл етс  больша  ошибка измерени  свойств теплоизолирующих материалов, так как при их исследовании поток тепла , поглощенный зондом за врем  опыта , сравним с потоком, поглощенным исследуемым телом за это же врем .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  температуропроводности и теплопроводности, соето щее из термозрнда, выполненного в виде пластины из теплоизолирующе- ; го ма-геркала со встроенньам в него нагрвеватаЛем и те млЬприемником, расположенным в контактной поверхности и включённ1з1М в измерительную схему . Дл  измерени  температуры контакта .служнт термометр сопротивлени , вУполненный э виде тонких пленочных покрытий на обоих сторонах тонкой неэлектропроводной пленки/ котора  в сбою очередь наклеиваете на контактную поверхность термозонда 2}. г Недостатками данного устройства

f5  вл етс  HeBbaitKJHHOctb применени  его к исследованию теплофизических характеристик ёплоизол торЬ8 из-за кекойтррлйруенюго отвода части энергий выдел емой нагрева елем/ в термозЬйд и из-за теплообмена между Чсс & у&1аым lenoM к зондом вне кругового нагревател / что нарушает УСЛОВИЯ в плоскости контакта, положенные в основу расчетных COOTноше25 НИИ метода. Кроме того, сложна технологи  изготовлени  склеенных пленочных нагревател  и термометра сопротивлени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  теплопроводности и температуропроводности без нарушени  целостности образца.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  температуропроводности и теплопроводности материалов, состо щее из зонда-теплоприемника со встроенным в него нагревателем и термоприемником , расположенным в контактной поверхности зонда и включенным в измерительную схему, дополнительно введены тепломер с термоприемником в зонде, теплопровод щее кольцо с вмонтированный электрическим нагревателем и термоприемником, обойма, опирак ца с  на три щупа с термоприемника;ми , и две системы автоматического регулировани  температуры, причем на обойме, опирающейс  на три щупа, установлены с возможностью перемещени  относительно друг друга вдоль общей оси зонд-термоприемник с вотро енным тепломере и теплопровод щее кольцо, причем термоприемники щупов обоймы, соединенные дифференциально с теплоприемниками кольца, и нагреватель кольца подключены к одной системе автоматического регулировани  температурь, а один из тёрмоприемников зонда, соединенный дифференциально- с термоприемником кольца, и нагреватель зонда подсоединены к другой системе автоматического регулировани  температуры.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из обоймы 1, опирающейс  на три щупа 2. В центральном отверстии ot ot№«a помещаетс  с возможностью осевого перемещени  корпус термозойда 3. Теплопровод щее кольцо 4 фиксируетс  на трех щупах и может свободно перемещатьс  вдоль них. Вблиаи контактной поверхности термоэонда монтируетс  тепломер типа дополнительной стенки, состо щей иэ металлической пластинки 5 закрепленной к термоэонду через слой теплоизол ции 6 (эпоксидной смолы). В пластинке 5 монтируетс  термопара 7, а в слое б - термостолбик 8. Внутри корпуса 3 термозомда смонтирован нагреватель 9. Спай дифференциальной термопара 10 монтируютс  в теплопровод щем кольце 4 и в корпусе 3 те Е юэонда. Термопара 10 и нагревате ь подключены к системе 11 автомати еского регулировани  температуры. Внутри, теплопровод щего кольца 4 монтируетс  нагреватель 12, подключенный к системе 13 автоматического регулировани  температу1 а, К этой же системе подключена дифференциальна  термопара 14, спаи которой расположены в щупах 2 и в теплопровод щем кольце 4. Термостолбик 8

и термопара 7 включены в измерительную систему 15.

Устройство работает следующим образом.

Обойма 1 устанавливаетс  на трех 5 щупах 2 на поверхность исследуемого материала. В соответствии с сигналом дифференциальной термопары система 13 автоматического регулировани  температуры устанавливает температуру o теплопровод щего кольца 4 равной начальной температуре исследуемого материала. Одновременно система 11 автоматического регулировани  температуры по сигналу термопары 10

5 устанавливает температуру корпуса зонда на 10 - 20 К выше начальной температуры материала, после чего теплопровод щее кольцо и термозонд привод тс  в контакт с исследуемым 0 телом. Измерительна  система 15 фиксирует значени  температуры Т в месте контакта термозонда с исследуемым материалом и величину теплового потока q(-c), поступающего

5 в материал, как функцию времени. Начина  с некоторого момента времени , завис щего от температуропроводности материала, поток qC-tr) практически перестает измен тьс  и завип сит только от теплопроводности материала Л

X (Т - То)

(1)

0 стац где Т - температура в плоскости

контакта/

Т - начальна  температура материала; г - радиус контактного п тна

термозонда.

Отношение q (t)/q.ц  вл eтc  функцией безразмерного комплекса Фурье

FO (a.i:)/r , где tr- текущее врем ; 5 а - температуропроводность материала .

Определение этого отношени  в определенные моменты времени позCQ вол ет определить значение соответствуквдего комплекса FQ и по нему расчитать значение температуропроводности

FO-I

(2)

а

Оценки показывают, что при размерах контактного п тна зонда Го 2мм врем  измерени  составл ет не более 5 мин.

Точность измерени  повышаетс  за счет поддержани  вокруг зонда температуры , равной начальной температуре материала, что исключает неконтролируемый теплообмен между исследуемым телом и окружающей средой.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   Устройство для измерения теплопроводности и температуропроводности материалов, состоящее из зондатермоприемника со встроенным в него нагревателем и термоприемником, расположенным в контактной поверхности зонда и включенным в измерительную схему, отличающее с я пературы.

   25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

   1. Фомин С.Л. и др. Расчет конструкций подземных сооружений.

   Сборник. Киев, '*Вуд1вельник'', 1976, jq с. 66 - 71.
2. 2. Известия ВУЗов. Пищевая технология, 1976, № 2, с. 162-163 (прототип) .