Устройство для измерения коэффициента теплопроводности Советский патент 1983 года по МПК G01N25/18 

(54) УСТГОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Изобретение относитдя к исследова нию теплофизических характеристик, в частности для исследования теплопроводности твердых материалов.

Известно устройство для измерения теплопроводности, состоящее из блоков нагрева и охлаждения, осуществляющих подачу теплового потока известной величины через стержневрй образец.

Недостатком известного устройства является сложнос:ть учета потерь тепла с боковой поверхности образца в окружающее пространство.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения теплопроводности материалов, содержащее термостатируемый цилиндрический Kopiyc, внутри которого размещен теплоизолятор в виде полого цилиндра, у торцов которого размещены токоподводящие элементы. Образец выбирается настолько длинным, что тепловой поток, подводимый к торцу образца, полностью рассеивается через боковую поверхность 2.

Однако известное устройство характеризуется ограниченной точностью измерения, вследствие необходимости выбирать геометрию образца и

условия теплообмена так, что боковые тепловые потери равны рабочему тепловому hoTOKy, подводимому к торцу образца. В реальных условиях это достигается лишь приближенно. Кроме того, объемный разогрев образца обуславливает повышенную погрешность из-за непостоянства сечения образ- ца по его длине.

10

Целью изобрютения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее термостатируемый цилиндрический корпус,

15 внутри которого размещен теплоизолятор в виде полого цилиндра, у торцов которого размещены токоподводящие элементы и внутри расположены исследуемые образцы,дополнительно со20держит два цилиндрических стержня с теплосъемниками, перемещающимися вдоль стержней, и три нагревателя, выполненные в виде таблеток с диаметрами, равными диаметрам стержней,

25 которые расположены соосно со стержнями, при этом два из них - со стороны наружных торцов, а третий расположен между стержнями.

На чертеже изображена установка,

30 общий вид. Установка состоит из двух образцов 1, размещенных внутри оболочки 2 и отделенных от нее теплойзоляторами 3 и 4. Оболочка 4 снабжена изме рителем Температуры. Между торцами образцов зажаты три плоских элект|ронагревателя 10. Сборка из образцов и нагревателей зафиксирована между торцами токоподводов 7 поджимными устройствами 8. Клеммы 6 служат для соединения токоподводов с источНИКОМ электропитания. На токоподводах смонтированы подвижные теплосъемники 5, обеспечивающие теплосъем с возможностью его регулирования. Дл температурных измерений используются термопары 9. Высокая стабильность работы тепло съемников достигается тем, что хладагент омывает непосредственно стержни - токоподводы, циркулируя между ними и оболочкой. Устройство работает следующим образом. Образцы изготавливаются в виде цилиндров, по их образующим устанавливёцот термопары. Образцы помещают в термостатируемый цилиндрический корпус, снабженный температурным датчиком. Между образцом и боковыми стенками корпуса обеспечивается постоянство теплового сопротивления. Подвод тепла осуществляется к горячему торцу образца, а отвод теплового потока производится через теплосъемник на противоположном торде. После установления стационарного теплового состояния регистрируют разности температур для каждого образца и корпуса, а затем проводят расчет коэффициента теплопроводности Таким образом, использование плос ких электронагрева- елей выгодно отли чает предлагаемое устройство от указанного прототипа, так как уменьшается составляющая погрешности, обусловленная объемным разогревом стержневого образца. Предложенное устройство позволяет осуществлять поверхностный нагрев г (о-г центрального нагревателя сумметричной пары образцов, при этом симметрия нагрева точно выдерживается за счет подвижных холодильников. Кроме того, предложенное устройство отличает высокая точность измерения, малое время установления теплового режима и простота обслуживания. Формула изобретения Устройство для измерения коэффициента теплопроводности, содержащее термостатируемый цилиндрический корпус, внутри которого размещен теплоизолятор в виде полого цилиндра, у торцов которого размещены токоподводящие элементы, а внутри расположены исследуемые образцы, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно дополнительно содержит два цилиндрических стержня с тeJlлocъeмни- ками,:перемёЬ1ающимйся вдоль стержней, нагревателя, выполнен- ные в виде таблеток с диаметрами, равными диаметрам стержней, которые расположены соосно со стержнями, при этом два из них - со стороны наружных торцов, а третий расположен между стержнями. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Методы испытания, контроля и иссследования машиностроительных материалов. Под ред. А.Т.Тумакова, Т.1, М., Машиностроение 1971, с.330. .2. Специальный физический практикум. Под ред. Г.В. Спивак. Т.1, М.-Л.., ОТИЗ, 1948, с.223.