Устройство для определения коэффициента теплопроводности материала Советский патент 1985 года по МПК G01N25/18 

:«д

9д

О Эд CD 11 Изобретение относится к области теплотехнических испытаний и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности строи47ельных материалов. Известно устройство для определения теплопроводности материалов, содержащее блоки нагрева и охлаждения, источники нагрева н охлаждения соединенные последовательно в замкнутьй контур трубопроводами, по коTop| D4 при поморр насоса циркулирует теплоноситель. Прин1щп действия дан ного устройства закл 9чается в следую щем. Нагретый до заданной температу ры теплоноситель от источника нагре ва поступает в блок нагрева Для его термостатирования. Затем теплоноситель из блока нагрева, проходя чере источшос охлаждения, охяахохается до заданнс температу и поступает в блок охлаждения, также термостатируя его. Иэ блока охлаждения теплоноситель направляется в источник нагрева и цикл повторяется Ш Недьстатком данного устройства является большая потеря энергий, обусловленная тем, что теплоносител в устройстве подвергается нагреву и охлаждению без рекуперации тепла, Кроме того, устройство предназначен для опредепения теплопроводности только одного образца. Наиболее близким к изобретению по техническЫ) сущности и достигаемому результату является устройство для определения коэффициента теплопроводности материала, содержащее горячу, среднюю и холодную термостати1 у1вщйе плиты, расположенные с зазорам для установки с тепловым контактом образцов исследуемого мат риала, и источник нагрева горячей плиты, соединенные между собой системой подводящих и отводян(их трубо.проводов, а также систему регистрации 2 . В известном устройстве холодная плита снабжена термобатареями. Регу лируя количество электрической эиер гии, проходящей через термобатареи, охлаждают эту плиту циркулирухщей внутри нее жидкостью, которая, Н4гр ваясь, поступает в другие трубопроводы и, в частности, в подводящий трубопровод средней плиты. Однако регулирование температуры средней плиты и тем самьм осуществление 9 требуемого перепада температур 5tO С между плитами затруднено из-за того, что теплоноситель, проходя через теплообменник горячих спаев термоэлектрических батарей воспринимает тепло и подогревается до температуры, превышающей температуру теплоносителя на входе в теплообменник горячих спаев термоэлектрических на 1-3°С. В случае батарей всего увеличения указанной разности температур между входом и выходом из теплообменника горячих спаев термоэлектрических батарей имеет место разброс температур на холодных спаях термоэлектрических батарей, т.е. на охлаждаемой плите неравномерное температурное поле, что в свою очередь скажется на точности измерения величин, входящих в формулу для определения коэффициента теплопроводности. Кроме того, для создания требуемого перепада температур между средней и холодной плитами необходимо увеличивать ток питания термоэлектрических батарей. Это приводит к снижению температуры холодного спая термоэлектрических батарей, но неблагоприятно сказывается на энергетически с показателях установки, так как потребляемая термоэлектрической батареей мощность увеличивается, а холодопроизводительность уменьшается. Кроме того, температура средней плиты связана с подобного рода изменениями неоднозначно и, как следствие этого, труднее поддается регулировке. .Недостатками известного способа являются невысокая точность измерений из-за создания неравномерного температурного поля при посредстве термобатареи и большие потери энергии, так как отсутствует рекуперация тепла, полученного теплоносителем от источника нагрева., Целью изобретения является повышение точности измерений и энергетической эффективности устройства. Указанная цель достигается тем, что устройство для определения коэффициента теплопроводности материала, содержащее горячую, среднюю и холодную термостатирующие плиты, расположенные с зазором для установкн с тепловым контактом образцов исследуемого материала, и источник rfarpeBa горячей плиты, соединенные между собой системой подводящих и отводящих трубопроводов, а также систему регистра ции, снабжено смесителем, к входу которого подключены отводящие трубопроводы горячей и холодной термостатирующих плит, а к выходу - подво дящий трубопровод средней плиты, при этом отводящий трубопровод средней плиты соединен с подводящим трубопро водом источника нагрева горячей плиты. Кроме того, смеситель вьтолнен в виде двухпоточного рекуперативного теплообменника. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Устройство содерямт горячую 1, среднюю 2 и холодную 3 термостатирую щие шшты, источник 4 нагрева, смеситель 5, вентиль 6, отводящие 7, подводящие 8 и сливной 9 трубопровод и испытуемь е материалы 10. Стрелками показаны направления движения теплоносителя . Устройство работает следующим образом. Теплоноситель с заданной температурой поступает в холодную термостатирукицую плиту 3, термостатируя ее, и далее поступает в смеситель Из последнего часть теплоносителя прокачивается через среднюю термостатирующую ппиту 2 при помощи насоса, который затем подает теплоноситель в горячую термостатирукйчую плиту 1. При этом-насос выполнен в виде термостата и служит источником 4 нагрева теплоносителя перед подачей его в горячзпо термостатнрующую плиту 1. Объем прокачиваемого теплоно- ;сителя регулируется при помощи вентиля 6 так, чтобы он был равен объему выходящего теплоносителя из холодной плиты 3. Из горячей термостатирующей плиты 1 теплоноситель поступает в смеситель 5, где перемешивается с холодным теплоносителем, поступакщим из холодной термостатирующей плиты, и температура в смесителе усредняется между температурами теплоносителей от горячей и холодной термостатирующих плит, так как объемы поступающих теплоносителей равны. В результате этого температура средней термостатирукнцей плиты равна температуре теплоносителя ,выходящего из смесителя. Лишний объем теплоносителя из смесителя удаляется через сливной трубопровод 9. Таким образом, в устройстве происходит рекуперация тепла, т.е. часть тепла, расходуемая на нагрев теплоносителя для термостатйррвания горячей плиты, используется вторично на нагрев теплоносителя, поступающего в смеситель из холодной термостатирующей плиты, для термостатирования средней плиты. Кроме того, точность измерений предлагаемого устройства повышается за счет введения смесителя, позволяющего исключить такой источник регулирования температуры плиты, как термобатарея, создающая неравномерное температурное поле. Смеситель может быть выполнен в виде двухпоточного рекуперативного теплообменника, например, типа труба в трубе. При этом соответственно уменьшается потребление энергии термостатом. При использовании устройства теплоноситель подвергается нагреву только от средней температуры до заданной температуры горячей плиты. Потребность энергии для этого составляет(V-tep), где Q - энергии; ш - масса теплоносителя; с - удельная теплоемкость теплоносителя;tp - температура горячей плиты; tcp - температура средней плиты. А при использовании предлагаемого устройства согласно известному расход, энергии составляет .c(tcp-t;)( ), где т - количество теплоносителя, подвергаемого нагреву в горячей термостатирующей плите, который может составить согласно схеме (1/3-1/2), т. Таким образом, предлагаемое устройство .экономит энергию в размере 25 - 33%.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЖНИЯ КОЭФФШЩЕНТА ТЕПЖН1РОЮД1ЮСТИ МАТЕРИАЛА, содержа11(ее горячую, среднюю и холодную термостатнр овене илиты, расположенные с зазором для установки с тепловьм {контактом образцов исследуемого материала, и источник нагрева горячей плиты, соединенные между собой системой подводящее и отводящих трубопроводов, а также систему регистращш, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и энергетической зффективности устройства, оно снабжено смесителем, к входу которого подключены отводящие трубопроводы горячей и холодной термостатирующих плит, а к выходу - подводящий трубопровод средней штаты, при этом отводяв трубопровод средней плиты соединен с подводящим трубопроводом источника нагрева горячей плиты. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что смеситель выполнен в виде двухпоточного рекуперативного теплообменника.