SU914984A1 - Увлажнительная камера для измерения тепловых свойств горных пород 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к физическим измерениям, в частности к устройству для изучения различных физических свойств пористых влагосодержащих горных пород в зависимости от температуры.

Известны устройства (криостаты) для изучения различных физических свойств твердых веществ в зависимости от температуры, содержащие холодильник , держатель исследуемого образца, нагреватель, контактные приспособления для получения информации о состоянии образца и систему теплоизоляции, часто основанную на теплоизолирующих свойствах вакуума (Ί].

Однако вследствие того, что эти устройства не могут во всех случаях обеспечить условия постоянства влажности исследуемых образцов в процессе измерений, они пригодны только для исследования материалов, свойства которых при нагревании и ох2

лаждении не претерпевают необратимых изменений за счет потери влаги.

Наиболее близкой к предлагаемому является увлажнительная камера, содержащая корпус, внутри которого установлен держатель с образцом и датчиком температуры, соединенным с системой регулирования [2].

Однако такую увлажнительную камеру нельзя использовать для изучения температурных Зависимостей физических свойств горных пород, так как каждому значению заданной температуры соответствуют хотя и постоянные, но различные значения относительной влажности, обратно пропорциональные заданным значениям температуры.' При этом повышение температуры в рабочей камере при нагревании образца сопровождается снижением величины относительной влажности, что еще более усиливает процесс· испарения с его поверхности

911*981»

и уменьшает его влажность. Кроме того, при использовании метода двух температур пронципиально невозможно получение различных значений температуры при постоянном значении 5 влажности. В тоже время исследование этих температурных зависимостей при имеющих место потерях влаги, испаряющейся с поверхности образца» приводит к значительным погрешностям,ю так как измеряемые параметры в большей мере Зависят при этом не только, от изменяющейся температуры образца^ но и от изменения влажности.

Целью изобретения является повы- 15 шение точности измерений путем поддержания постоянства влажности образца.

Поставленная це'ль достигается тем, что в увлажнительной камере, _м содержащей корпус, внутри которого установлен держатель с образцом и датчиком температуры^ соединенным с системой регулирования, держатель образца выполнен в виде хладопровода 25 в форме стержня с отверстием для упругого зажима образца и пластиной, на которой закреплены упругие зажимы, являющиеся одновременно контактами датчиков, и в основании держателя ₃₀ выполнена компенсационная емкость| герметично закрытая стаканом.

На чертеже показана предлагаемая камера, разрез.

Устройство работает следующим об- _Э5 разом.

Камера, состоящая из стакана 1 и герметично соединенного с ним хладопровода 2, изготовленных из металла с высоким коэффициентом теплопроводности (медь латунь), прикреплена к трубе 3 внутри цилиндрического корпуса 1*. Герметичность соединения с накидной гайкой 5 обеспечивается · прокладкой 6, изготовленной из жаропрочной резины.

Держатель образца представляет собой часть хладопровода в форме плос кого прямоугольного стержня с отверстием для упругого зажима образца и с пластиной из электроизолирующего материала 7, на которой закреплены упругие зажимы 8, являющиеся одновременно и контактами датчиков измерительной цепи. Последние, например, при изучении температурных зависи- $$ мостей электрических свойств могут быть изготовлены из фосфористой бронзы.

6 верхнюю часть хладопровода, являющегося основанием камеры, встроены компенсационная емкость 9, заполняемая при измерениях водой, и электрические высокоомные вакуумные вводы 10 для вывода из камеры термопары 11 и измерительной цепи образца. В нижней части хладопровода 2, охваченной кольцеобразным сосудом

12 для хладагента, смонтирован регулируемый нагреватель 13.

При измерениях образец горной породы 11* в виде пластинки топциной 2-3 мм прижимают упругими зажимами 8 и нагревают одновременно с хладопроводом 2 регулируемым нагревателем

13 или охлаждают введением хладагента в сосуд 12 через трубу 3, контактирующими с нижней частью хладопровода 2. Температуру образца измеряют термопарой 11 (например, медьконстантан), вмонтированной в держатель в непосредственной близости от образца.

В процессе измерений одновременно с образцом горной породы нагревается или охлаждается жидкость в компенсационной емкости, находящейся практически при одинаковой температуре р образцом. Герметичность камеры позволяет сохранить влажность образца путем поддержания в камере и на его поверхности динамического равновесия давления паров жидкости за рчет ее испарения или конденсации в компенсационной емкости. Термическую изоляцию камеры обеспечивают при этом применением для изготовления трубы 3 металла с низким коэффициентом теплопроводности и созданием вакуума в корпусе 4 вокруг камеры.

Контролируемое нагревание или охлаждение исследуемого образца проводят так, что одновременно с ним нагревается или охлаждается также, и жидкость в компенсационной емкости с соответственным изменением скорости ее испарения и давления насыщающих паров внутри камеры. При герметичности камеры это позволяет сохранить влажность исследуемого образца постоянной за счет поддержания внутри нее и на поверхности образца динамического равновесия давления насыщающих паров.

Таким образом, при изменении температуры образца связанное с этим

изменение скорости испарения влаги с

его поверхности предотвращается со5 914984 6

ответствующим изменением давления насыщающих ларов в камере.

Предлагаемая камера обеспечивает не; постоянное значение влажности в объеме при заданной температуре, а 5 постоянное значение влажности образца, температура которого непрерывно изменяется.

ю

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Увлажнительная камера для измерения тепловых свойств горных пород, содержащая корпус, внутри которого 15 установлен держатель с образцом и датчиком температуры, соединенным с системой регулирования, отличающаяся тем, что, с целью

   повышения точности измерений путем поддержания постоянства влажности образца, держатель образца выполнен в виде хладопровода в форме стерж ня с отверстием для упругого зажима образца и пластиной, на которой закреплены упругие зажимы, являющиеся одновременно контактами датчиков, и в основании держателя выполнена компенсационная емкость, герметично закрытая стаканом.