Устройство для определения теплопроводности материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к теплофиз ческим измерениям и может быть испол зовано для определения теплопроводности жидкостей и твердых материалов Известно устройство для определения теплопроводности твердых образцов, содержащее эталон, нагреватели образца и эталона, теплоприемник, тепломеры ij . Работа устройства основана на сле дующем свойстве. Если на концах этал на и образца, имеющих одинаковую высоту, создана одна и та же разность температур, то плотности установивши ся тепловых потоков через эталон и образец пропорционгшьны их коэффициентам теплопроводности. Недостатком данного устройства яв ляется необходимость готовить дпя измерений образцы материалов по форме и размерам, совпадающих с этапоном. Кроме того, дач проведения замеров нужно иметь термостат дчя поддержания постоянства температуры теп лообменника , Все это затрудняет определение теплопроводности в полевых условиях, Ближайсоим техническим решением к предла,гаемому является устройство Д1 определения теплофиэических свойств материалов, состоящее из датчика, выполненного .в виде термопары, имеющей два дополнительных разноименных термоэлектрода, подключенных к источ нику постоянного тока, и служащей од новременно нагревателем, холодильНИКОМ и датчиком температуры 2 . Недостатками известного устройств являются ограниченная точность измерений, необходимость измерения небольших перепадов температур, для чего требуется сложная аппаратура, а также необходимость предварительной тарировки устройства. Цель изобретения - увеличение точ ности измерений. Поставленная цель достигается тем что в устройство для определения теп лопроводности материалов, состоящее из термопары с двумя дополнительнымм разноименными термоэлектродами, подключенными к источнику постоянно го тока и регистратору термо-ЭДС, дополнительно введена термопара с дв мя дополнительными разноименными. термоэлектродами, соединенная одним основным .термоэлектродом с одноименным основным термоэлектродом первой термопары, а свободные основные термоэлектроды термопар подключены к ре гистратору термо-ЭДС,причем дополнительные термоэлектроды второй термопары соединены со вторым источником постоянного тока. в устройство введен дополнительно диск из теплоизоляционного материала на одной стороне которого размещен спай одной термопары и массивный эталон, на другой стороне - спай другой термопары. На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг, 2 - схема устройства с диском. На схеме (фиг. I) представлено устройство, позволяющее определить теплопроводность жидасостей и твердых сыпучих или волокнистых материалов диффереициальньм методом. Устройство выполнено из двух TepMonaji, спаи 1 и 2 которых имеют по два основных разноименных термоэлектрода 3, 4 и по два дополнительных разноименных термоэлектрода 5 и б, Эти дополнительные термоэлектроды соединены с источниками 7 постоянного тока. Для регулирования мощности электрического тока, подаваемого на спаи, служащие в качестве нагревателей (холодильников), в цепь дополнительных термоэлектродов включены реостаты 8 и амперметры 9 , Термопары одним основным, одноименным термоэлектродом 3 соединены между собой. Свободные основные термоэлектроды 4 термопары подключены к регистратору термо-ЭДС 10. Спаи термопар помещены в эталонный материал 11 и исследуемый материал 12. На фиг. 2 представлено устройстт во для определения теплопроводностей жидкостей и твердых материалов, в которое дополнительно введен диск-. 13 из теплоизоляционного материала, на одной стороне которого размещен спай 1 термопары, а надругой - спай 2 термопары и эталонный материал 11, выполненный в виде массивного блока. Устройство работает следующим образом. Спай 1 термопары размещают в исследуемой жидкости или внедряют в исследуемое твердое тело. Спай 2 термопары размещают в эталонный материал. После установления на спаях равных температур на спай 2 подается электрический ток, постоянный по величине. На спай 1 подается ток по Величине такой, чтобы температуры спаев выравнялись. Равенс1 о температур спаев определяется регистратором термо-ЭДС 10. После установления стгихионариого процес -а теплопередачи по амперметрам 9 определяются величины токов, подаваемых на спаи 1 и 2, и по этим данным определяют теплопроводность исследуемого материала по формуле: л - ia. л - л-j, где Ъ-л теплопроводность эталонного материала; Ij - величины сил токов подаваел«х на спаи, погруженные соответственно в исследуемый и эталонный материал. Устройство с диском из теплоизоля ционного материала размещают на исследуекслй материал 11 так, чтобы спай плотно прилегал к материалу. Сверху на дней 13 ставят массивный блок иэ эталонного материала 12.После установления равенства температур на поверхностях материалов подают на спай 2 термопары, приведенной в контакт с эталонным материалом, постоянный ток определенной величины. На второй спай подается ток, обеспечлвакааяЛ равенство температур на пов хностях материалов. Затем как и в первом случае, после установления стационарного процесса теплопередачи, определяют величины токов, подаваемых на спаи термопар и определяют по приведенной выше формуле теплопроводность исследуемого материала. Использование предлагаемого устройства для определения теплопроводности материалов позволяет провести определение с высокой точностью, так как равенство температур определяется простым гальванометром с высокой точностью, а простота устройства позволяет проводить измерения в полевых условиях с использованием простых измерительных приборов без отбора образцов, особенно эффективно при изыскательских работах.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, состоящее из термопары с двумя дополнительными разноименными термоэлектродами, подключенными к источнику постоянного тока и регистратору термо-ЭДС, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности определения, в устройство дополнительно введена термопара с двумя дополнительными разноименными термоэлектродами, соединенная одним основным термоэлектродом с одноименным основным термоэлектродом первой термопары, а свободные основные термоэлектроды термопар подключены к регистратору термо-ЭДС, причем дополнительные термоэлектроды второй термопары соединены с вторым источником постоянного тока. 2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что в него дополнительно введен диск из теплоизоляционного материала, на одной стороне g которого размещен спай одной термоО) пары и массивный эталон., на другой .спай другой термопары.