Устройство для определения коэффициента теплопроводности строительных и изоляционных материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к исспеаова: НИК) геппофизичвских свойств, технике теппофизического эксперимента веществ а точнее к устройствам дпя опредепе| ия коэффициента теппопроводшэсти строитель ных изоляционных и других неметаппич О ких материалов. Особенностью испытаний вышеуказанных материалов методом измерения стационарного теплового потока через образец, установленный между двумя термостатируемыми при различных температу рах плитами,- является необходимость иопытания их в широком диапазоне естест. венных атмосферных температур (от -5О до +50С) при сравнинительно небольшом перепаде температур на образце -1О . Система термостабилизации устрой ств для таких испытаний должна пре дусматрйвать возможность нагрева и охлаждения рабочих плит. , Известно устройство для обеспечения термостабйлизации плит, принцип действи которого заключается в непосредственном отводе тепла от .термостатируемых плит с помощью кипящего колодильного. агента 1J. Недостатком устройства является сло кость регулирования температуры и невысокая точность ее поддержания, что йриводит к высокой погрешности измерения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения коэффициента теплопроводности, содержащее блоки нагрева и охлаждения поверхностей, состояние из термостатируемых плит, источников Шгрева и охлаждения установпенных между япитами и теплообменншсами.соейиненными иоспедоватепьно в замкнутый контур, насос С23. Использоваяие промежуточного жидкого теплоносителя является «аибопее прос тым и доступным при термостабилизапии плит. Однако одновременные нагрев и охлаждение его в одном контуре, энергетически нецелесообразно, так как требует больших затрат мощности источников тепла и холода, особенно при работе в области отрицательных температур, Вместе с этим нецелесообразна устано&ка источников холода и нагрева отдельно от блоков нагрева и охлаждения, так как это влечет к потерям теппа по длине трубопровода и снижает точность регули ровки температур. Известная схема устройства не обеспечивает независимую регулировку температуры каждой плиты и стабильность температур во времени, гфи этом нарушение режима работы одного из аппаратов контура приводит к плаванию температур рабочих плит, что вносит погрешность в измерения. Целью изобретения является повышение производительности и эффективности устройства. Указанная цель достигается тем, что устройство для определения коэффициента теплопроводности строительных и изогшционнь1х материалов, содержащее блоки нагрева и охлаждения термостатируемых плит, с источниками нагрева и охлажде1шя, установленными между плитами и теплообменниками, соединенными последовательно в замкнутый контур с насосом, дополнительно содержит промежуточный блок, состоящий из проточного теплообменника и примьткаюЩих к нему с двух сторон термостатируемых плит, причем блоки нагрева и охлаждения соединены параллельно через вентили, между собой, а также с те|эмостатом, насосом и промежуточным бпокоь. На чертеже представлена схема предложенного устройства, предназначенного для исптыния одновременно двух образцов на различных температурных уровнях в диапазоне от -50 до +50°С. Устройство содержит четыре термостатируемые ппиты 1 - 4, термобатареи 5 и 6, проточные термообменники 7-9, дасос 1О, термостат 11 и вентили 12 и 13. Теплообменник 7, термобатарея 5 h плита 1 составляют блок нагрева, плиты 2 и 3 и теплообменник 8 - промежуточный блок, а теплообменник 9, термобатарея 6 и ппита 4 - блок охлажде1ПШ. Образцы 14 и 15 испытываемого материала размещены между плитами 1, 2 и 3,4. {Теплоизоляция устройства условно не показана). Устройство работает следующим образом.. Теплоноситель, температура которого может поддерживаться на заданном уровне в термостате 11, насосом 1О прокачивается через теплообменник 8 промежуточного блока и разделяется на два потока. Верхщй поток через вентиль 12 проходит теплообменник 7 блока нагрева и возвращается в термостат. Нижний поток через вентиль 13 проходит теплообменник 9 блока охлаждения и также возвращается в термостат 11. Вентили 12 и 13 дают возможность регулиривания расхода теплоносителя в полуконтурах и тем самым уравнивания тепповото

бапанса, а также поавопяют регупировать температуру теппоноситепя в термостате 11. Термобатарея 5 работает в режиме вагрейа: ее горячие спаи обращены к плите 1 а холодные - к теппообмекнику 7. Термобатарея б работает В режиме охлаждения: ее горячие спаи обращены к теплообменнику 9, а холодные - к плите 4. Вспедствие .этогодостигается термостатирование плит 1 и 4 при заданных температурах гор, которые устанавливаются -регулировкой величины постоянного тока, питающего термобатареи S и 6. Одновременно происходит нагрев теплоносителя в нижнем полуконтуре из-за выделения тепла на горячих спаях термобатареи 6 и охлаждение теплоносителя в верхнем полуконтуре термобатареей 5. При определенном соотношении токов питания термобатарей 5 и6 и расходов теплоносителя в полуконтурах можно получить равные нагрев и охлаждение теплоносителя и его температуру на входе в термостат 11, равную температуре его на выходе из термостата, причем инерционность массы теппоносителя в термостате гасит возможные колебания его температуры на входе в термостат. При таком режиме работы нагрузка на термостабилизирующие. элементы термостата (нагреватель и охладитель) практически нулевая и они могут быть отключены, а термостат выполняет только роль ресивера. Температура плит 2 и 3 определяется температуро

теплоносителя на выходе из термостата 11. Таким образом, на плитах 2 и 3 достигается необходимая промежуточная температура Т,р. причем ТГОР пр холПри переключении полярности питания одной из термобатарей 5 и 6 обе они могут работать в режиме нагрева или охлаждения.

Измерение непосредственно тепловых потоков температур и других параметров осуществляется общепринятыми методами согласно ГОСТ 7076-78.

Использование в схеме термостабипизации термостата обуславливает не только высок-ую точность поддержания и регулирования температур, но и возможность одновременного испытайия двух образцов при различных температурах. В качестве теплоносителя может быть иопользована вода или антифриз. Предложенная разветвленная схема контура термостатирования устройства для.определения коэффициента теплопроводности строительных и изоляционных материалов отличается от одноконутрной схемы почти вдвое меюЕлцим энергопотреблением иоточников тепла и вдвое и несколько более (за счет сокращения времени выхода уртановки в режим) большей про изводите л i ностью устройстват Это позволяет полу чить при использовании предложенного устройства не только технический, но и экономический эффект, связаннь.1й с уменьщением себестоимости одного испытания.

УСТРОТЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОД .; нести СТРОИТЕЛЬНЫХ и 143ОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее блоки нагрева и охлаждения термостатируе- мых плит с источниками нагрева и охпажцення, установленными между плитами и теплообменниками, соединенными последивательно в замкнутый контур с насосом, отличающееся тем,что, с целью повыщения производительности и эффективности, устройство дополнительно содержит промежуточный блок, состоящий из проточного теплообменника и примыкающих к не.му с двух сторон термостатируемых плит, причем блоки нагрева и охлаждения соединены параллельно через вентипи между собой, а также с термостатом, насосом и промежуточным бло« ком.