Устройство для определения коэффициента теплопроводности материалов Советский патент 1986 года по МПК G01N25/18 

1

Изобретение относится к теплотехническому эксперименту и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности материалов , например сыпучих я рьпслых материалов, а .также жидкостей и газов ,

Цель изобретения - повышение точности измерений, эксплуатационной надежности и упрощение схемы устройства.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство для определения коэффициента теплопроводности линейным источником тепла содержит линейный источник тепла - нагреватель из непрерывного металлического сердечника с электроизолирующим покрытием 2 и цилиндрические термозлек- 3 в виде тонкостенных трубочек или напыленных слоев термоэлек- тродных материалов с рабочим спаем 4 в середине длины линейного источника тепла 1 ,- Цилиндрические термо- электроды 3 плотно надеты поверх электроизолирующего покрытия 2 К цепи нагрева, содержащей источник питания 5, подсоединен линейный источник тепла 1, К цепи измерения., содержащей измеритель 6 типа микро- 1вольтметра постоянного тока, подсоединены термоэлектроды 3,

Линейный источник тепла с электро изолирующим покрытием может быть изготовлен на любой металлической проволоке с электроизоляционным лаком, например лакированной никелевой проволоке,

Термоэлектроды 3 могут быть выолнены вакуумным напылением на элек роизолирующее покрытие 2 тончайших слоев термоэлектродных материалов, апример меди и константана5 хромели копели или хромели и алюмели.

Минимальное значение соотношения /d- , при котором соблюдается требование теоретических основ метода, равно 30, т.е. начиная с этого значения и более температурное поле не искажается. Если соотношение /d окажется , то возможны искажения цилиндрического температурного поля, обусловленного утечками тепла в осевом направлении, т.е. через торцы линейного источника, что ведет к понижению точности измерения.

«1

25

2i5672 .

Принцип работы устройства в следующем ,

Линейный источник тепла - нагреватель подключается к цепи нагрева, 5 содержащей источник питания , например Б5-50, позволяюншй подавать ток нагрева со строго заданной силой в зависимости от теплопроводности исследуемого материала. Использова- 0 ние этого источника питания исключает измерение тока нагрева, Термо- электроды подключаются к цепи измерения, содержащей микровольтметр, напр1- мер цифровой микровольтметр типа 57-21„ После чего включают ток нагрева и при этом начинают измерение температуры линейного источника тепла 1 в середине его длины при помоши термоэлектродов 3 в зависи- 20 мости от времени. По расчетной формуле определяется искомый коэффициент теплопроводности.

Точность измерения теплопроводности материалов линейным источником тепла во многом зависит от создания правильного цилиндрического поля в исследуемом материале вокруг .линейного источника тепла. Выполнение . термоэлектродов в виде тонкостенных 30 трубочекs раздельно от линейного источника в виде непрерывного металлического сердечника, позволяет исключить неравномерность диаметров - термоэлектродов и удельньго сопро- 35 тивления линейного источника тепла по длине 5 которые возможны в прототипе, и тем самым устранить воз- никаюшле искажения цилиндрического поля я в результате повысить точ- 40 ность измерений.

Раздельное выполнение линейного источника тепла от термоэлементов позволяет соединить их в две раздельные цепи и при этом не требуется раз.целения тока нагрева от тока термоэ.пементов5 что дает возможность исключить из схеь.яз конденсатор и резонансный контур, вносящие дополнительную погрешность, что повышает точность измерений и упрощает схему устройства по сравнению спро- 1 отипом. Выполнение линейнбго источника тепла в виде непрерывного 1еталлического сердечника без свар- - 5 ного соединения повьшает прочность устройства,; т.е его эксплуатационную надежность. Кроме того, это исключает погрешность, которая воз45

50

3 1

никает в результате образования утолщений в зоне соединения термо- электродов, т.е. в зоне измерения, так как соединение осуществляется не сваркой, а при помощи легкоудаляемого припоя или нанесением друг на друга вакуумным напылением тон- чайщих слоев термоэлектродных материалов на электроизолирующее покрытие, которые перекрывают друг друга в середине длины источника тепла на 3-5 мм.

Формула изобретения

1. Устройство для эпределения коэффициента теплопроводности материалов, содержащее электрически связанные два термоэлектрода, соединенные измерителем, и источник питания отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измереi TTT , . J , л

7

кия, эксплуатационной надежности и упрощения схемы, термоэлектроды выполнены цилиндрическиг и в виде тонкостенных трубочек, соединенных

встык, внутрь которых помещен электрически изолированный линейный источник тепла, подключенный к источнику питания.

2.Устройство по п.1, о т л и - , чающееся тем, что линейный

источник тепла выполнен в виде непрерывного металлического сердечника.

3.Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что термоэлектроды выполнены в виде слоя меди и константана,напьтенного на цилиндрическое электроизоляционное поТсрытие.

4.Устройство по п.1, о т л и - чающе е ся тем, что отношение

длины 1 линейного источника тепла к наружному диаметру d термоэлектродов не менее 30.

ч

Изобретение относится к теплотехническим измерениям и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности материг- алов. Цель изобретения - повышение точности измерения, эксплуатационной надежности и упрощение схемы устройство за счет того, что термоэлектроды выполнены цилиндрическими в виде тонкостенных трубочек, соединенных встык, внутрь которых помещен электрически изолированный линейный источник тепла, подключенный iT источнику питания. Линейный источник тепла выполнен в виде непрерывного металлического сердечника. Термоэлектроды выполнены в виде слоя меди и константана, напыленного на цилиндрическое электроизоляционное покрытие, а отношение длины линейного источника тепла к наружному диаметру термоэлектродов не менее 30. 3 з.п, ф-лы. 1 ил. i (Л to ю СП 05