SU914981A1

SU914981A1 - Устройство для теплофизических исследований строительных материалов 1

Info

Publication number: SU914981A1
Application number: SU802922625A
Authority: SU
Inventors: Vyacheslav M Aksenov; Viktor P Rossinskij; Boris S Cherepanov; Anatolij N Sychev
Original assignee: Vyacheslav M Aksenov; Viktor P Rossinskij; Boris S Cherepanov; Anatolij N Sychev
Priority date: 1980-05-08
Filing date: 1980-05-08
Publication date: 1982-03-23

Description

Изобретение относится к исследованию физических свойств веществ, а именно к определению теплофизических характеристик.

Известно устройство для измерения теплофизических характеристик, включающее блоки нагрева и охлаждения, а также измерители температуры £1^.

Недостатком данного устройства является необходимость длительного термостатирования образца.

Известно также устройство для теплофизических исследований, включающее средства термостатирования, нагреватель·и измерители температуры [X].

Недостатком этого устройства является значительное время испытания из-за необходимости регистрации теплового отклика в эталонных образцах и сложности осуществления этой операции.

Наиболее близким к.предлагаемому по технической сущности является

2

устройство, содержащее высокотемпературную камеру с нагревателями и теплоизоляцией, датчики температуры и нагреватель образца

Недостатком известного устройства

* является низкая точность определяемых параметров, обусловленная крайне плохой теплоизолированностыо исследуемого образца, из-за чего невозмож но определить действительное количе¹⁰ ство тепла, сообщенное образцу. .

.Целью изобретения(являются повышение точности и надежности измерений.

Поставленная цель достигается

’⁵ тем, что устройство для теплофизических исследований строительных материалов, содержащее высокотемпературную камеру с нагревателями и теплоизоляцией, датчики температуры

²⁰ и нагреватель образца, снаб>:<фно держателем, корпусом высокого давления

с системой водяного охлаждения, системой высокого давления и металли3

914981

4

ческим элементом, причем нагреватель образца выполнен в виде индукционной катушки, соединенной с генератором напряжения и расположенной на холодной внешней стороне высокотемпературной камеры, помещенной в корпусе высокого давления, а металлический элемент установлен в высокотемпературной камере с помощью держателя внутри образца, в сечении которого установлена термопара, выполненная многоточечной.

Нагреватель температурной камеры может быть выполнен из неметаллических элементов. ,5

На фиг. 1 изображен стенд, общий вид, в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 ~ способ крепления образца, выполненного в виде шара, разрез; на фиг. 4 - схема 20 системы высокого давления.

Устройство для теплофизических исследований строительных материалов содержит корпус 1 высокого давления, систему 2 водяного охлаждения, шту- 25 цер 3, наружный кварцевый стакан 4, тепловую изоляцию 5, муфту 6, внутренний кварцевый стакан 7, нагреватели 8, силовой трансформатор 9, термопару 10, потенциометры 11 и 12, усилитель 13, термопары 14, редукционную катушку 15, пусковое устройство 16, реле 17 времени, генератор 18 напряжения, исследуемый образец 19, металлический элемент 20, держатель 21, газгольдер 22, вакуумный насос 23, гелиевый компрессор 24, воздушный компрессор 25, газовые емкости 26:

Устройство работает следующим образом.

В корпусе 1 высокого давления с системой водяного охлаждения смонтирована высокотемпературная камера, состоящая из нагревателей 8, размещенных в отверстиях торцевых частей, внутреннего 7 и наружного 4 кварцевых стаканов, пространство между которыми заполнено тепловой изоляцией 5. Питание -'нагревателей 8 осуществляется силовым трансформатором 9. Контроль и регулировка температур рабочего пространства камеры осуществляется термопарой 10, соединенной с потенциометром 11.

Во внутреннем пространстве высокотемпературной камеры установлен в держателе 21 и зафиксирован муфтой 6 исследуемый образец 19, изготовленный в виде цилиндрического ста

кана (или шара), модулирующего бесконечное тело.^уВо внутреннем объеме исследуемого образца 19 размещен без зазора металлический элемент 20,

5 а в теле - термопары 14, .соединенные с усилителем 13 и потенциометром 12.

На холодной стороне высокотемпературной камеры смонтирована индук10 ционная катушка 15, Соединенная с генератором 18 напряжения, снабженного пусковым устройством 16 и реле 17 времени.

После проведенной таким образом подготовки корпуса 1 высокого давления к исследованиям в нем создается рабочая среда заданной частоты и давления при помощи системы высокого давления, соединенной с корпусом 1 высокого давления через штуцер 3 и состоящей из газгольдера 22, вакуумного насоса 23, гелиевого компрессора 24, воздушного компрессора 25 и газовых емкостей 26.

Проведение испытаний в воздушной ^реде заданного давления обеспечивается воздушным компрессором 25.

Проведение испытаний в заданной газовой среде ( отличной от воздушной ) обеспечивается вакуумным насосом 23, гелиевым компрессором 24 и газовыми емкостями 26.

После окончания испытаний в среде дорогостоящего газа его объем сбрасывается в газгольдер 22, а затем гелиевым компрессором 24 перекачивается в соответствующие газовые емкости 26.

Исследования на стенде проводятся в следующем порядке.

Включаются нагреватели 8 высокотемпературной камеры и системы 2 во-, дяного охлаждения.

После достижения в рабочем пространстве высокотемпературной камеры требуемой температуры, контролируемой термопарой 10, подается при помощи пускового устройства 16 высокое напряжение от генератора 18 напряжения на индукционную катушку 15.

При этом длительность импульса задается реле 17 времени

В результате подачи импульса высокого напряжения на индукционную катушку 15 в металлическом элементе 20 индуцируются токи, которые нагревают его до некоторого значения, превышающего температуру в

Исследуемом образце 19. Тепло от более нагретого металлического элемента 20 распространяется в исследуемый образец 19. Процесс распространения теплового потока регистрируется термопарами 14, усиливается усилителем 13 и записывается потенцибметром 12. При этом распространение теплового потока происходит без потерь вследствие полной теплоизолированности металлического элемента 20.

Значение максимума избыточной температуры, измеряемое термопарами 14, горячие спаи которых размещены в среднем сечении, в рассматриваемой точке г„ соответствует определенному моменту

(1)

Λ

20

Г¹” р/.Л

4ιΓλ_ο

)

источгде д'г

βχρί Чиохлинейная плотность ника тепла; ^α - температуропроводность;

Л - теплопроводность.

На основе этого выражения получают расчетные формулы для коэффициентов тепло- и температуропроводности. '

(2)

л=—

(3)

35

№101X

Кроме того, на основе уравнения связи λ нетрудно записать формулу для расчета объемной теплоемкости

ССо

Таким образом,"предлагаемая конструкция теплофиэического стенда для исследования строительных материалов повышает точность и надежность измерений, позволяя получать с высокой точностью весь комплекс

914981

теплофизических характеристик строительных материалов в широком диапазоне температур, в любой газовой атмосфере требуемой чистоты и при любом давлении.

15

25

30

40

45

Claims

Формула изобретения

1. Устройство для теплофизических исследований строительных материалов содержащее высокотемпературную камеру .с нагревателями и теплоизоляцией, датчики температуры и нагреватель образца, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерений, оно снабжено держателем'корпусом высокого давления с системой водяного охлаждения, системой высокого давления и металлическим элементом, при· чем нагреватель образца выполнен в виде индукционной катушки, соединенной с генератором напряжения и расположенной на холодной внешней сторо не высокотемпературной камеры, помещенной в корпусе высокого давления

а металлический элемент установлен в высокотемпературной камере с помощью держателя внутри образца, в сечении которого установлена термопара, выполненная многоточечной.
2’. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что нагреватель температурной камеры выполнен из неметаллических элементов.