Датчик теплового потока Советский патент 1988 года по МПК G01K17/08 

r21):4J23222/31-1 о

(22) 25.09.86

(46) 07...05.88. Бюл. № 17

(71)Киевский технологический институт пищевой промышленности

(72)Л. П. Ткач, В. Г. Федоров, В. С. Сафонов, В. Н. Пахомов

и Р. С. Хучуа

(53)536.6(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 182981, кл. G 01 К 17/08, 1962.

Геращенко О. А. Основы тепломет- рии. - Киев: Наукова думка, 1971, с. 94-102.

(54)ДАТЧИК ТЕ1ШОЮП) ПОТОКА

(57)Изобретение относится к тепло- вьы измерениям и позволяет стабилизировать чувствительность датчика при

измерениях в области низких т-р. Устр-во представляет собой пластину из эпоксидного компаунда, на противоположных поверхностях которой размещены термоспаи заформованных в пластину термоэлементов. Выбор соотношения теллопроводностёй компаувда и пластины с термоэлементами в пределах 0,22-0,36 обеспечивает ход относительного изменения эффективной теплопроводности пластины, близкой к изменению термоэлектрического коэф. Эпоксидньй компаунд получают из 65 - 68% эпоксидной смолы ЭД-20, 6-7%,от- вердителя полиэтиленполиамина. 24.25% наполнителя молекулярного сита типа 4А и 2-3% тонкой нефтяной сажи.

.1 з.п. ф-лы, 2 ил.

w

со

.4

: Изобретение относится к областм тепловых измерений, в частности к иэ- Церению плотности теплового потока при низких температурах.

Цель изобретения - стабилизация Чувствительности при измерениях в области низких температур.

На фиг. 1 представлены температурные зависимости относительных изме- лений эффективной теплопроводности пластины и термоэлектрического коэффициента; на фиг. 2 - температурная зависимость относительной чувстви- гельности датчика теплового потока.

Датчик теплового потока выполнен виде пластины из эпоксидного ком- 1паунда, в которую заформована батарея медьконстантановых термоэлементов с термоспаями, расположенными на противоположных поверхностях пластины. Для формования пластины датчика использован компаунд, состоящий, %: эпоксидная смола ЭД-20 65-68; отвер- дитель полиэтиленполиамина 6-7; наполнитель молекулярного сита типа 4А 24-25; тонкая нефтяная сажа 2-3. Отношение теплопроводности компаунда к эффективной теплопроводности пластины с термоэлементами (датчика) находится в пределах 0,22 А ,/ Л „д 4 ,36. Теплопроводность компаунда, содержащего указанные наполнители, при снижении температуры с 293 до ПО К уменьшается в 1,5 раза. Соотно шение теплопроводностей компаунда и пластины с термоэлементами в пределах ,36 обеспечивает ход относительного изменения эффективной теплопроводности пластины, близкий к изменению термоэлектрического коэффициента (фиг. 1). Термоэлементы выполнены так, что отношения площади поперечного сечения гальванически наносимого слоя меди к площади сече- ния основы находятся-в пределах 0,050 - 0,052, что позволяет уменьшить влияние низких температур на термоэлектрический коэффициент гальванической пары. Диаметр основы тёр- мозлёментов и их количество на единице площади тепловоепринимающей поверхности датчика определяют из соотношения1 ,„-4 л v

АХ(%Л :П--;-i-----,

olV4-n(,025V- -- . 2)

где d - диаметр основы термоэлементов; п - количег

1 см ; АК Л ; kOHC

тов; п - количество термоэлементов на . . 1 . А

- теплопроводности компаунда, меди, константа- на и пластины с термоэлементами соответственно. При . А / АП О, 22 количество термоэлементов на единице площади необходимо уменьшить или выбрать меньший диаметр основы, в случае АК/А пд 0,36 количество термоэлементов увеличивают или выбирают больший диаметр основы.

Датчик работает следующим образом.

При прохождении через датчик теплового потока медьконстантановые термоэлементы генерируют сигнал, пропорциональный разности температур и термоэлектрическому коэффициенту. Снижение температуры вызывает уменьшение термоэлектрического коэффициента - с/ , но так как э41фективная теплопроводность пластины датчика при этом также уменьшается и характер относительного изменения - о/ и - А py идентичен, то чувствительность датчика остается постоянной. Результаты градуировки опытного образца датчика теплового потока размером 60 х 2 мм приведены на фиг. 2, где термоэлементы на основе константановой проволоки выбраны диаметром 0,1 мм, соотношение площадей сечений меди и кон- стантана в термоэлементах равно 0,55, 0,23 ч AV/ А пл .

Постоянство чувствительности датчика теплового потока упрощает про- , 1 -

цесс измерения потока, так как доста;- точно определять чувствительность датчика лишь при одной рабочей температуре. Использование датчика позволяет сократить затраты на градуировку и системы автоматического контроля, упростить измерение, повысить точность определения плотности теплового потока.

Формула-изобретения

1, Датчик теплового потока, вьшол- ненньй в виде пластины из эпоксидного компаунда, в которую заформованы последовательно включенные термоэлементы с термоспаями, расположенными на противоположных поверхностях пластины, отличающийся тем, что, с целью стабилизации чувствительности при измерениях в области низких температур, эпоксидный компаунд пластины выбран из условия 0,22 Лц/Апл 0,36, где теплопроводность компаунда, А пл эффек тивная тепло0.9

X

/

0.8

J80 220 260

сриг.1

Sr/Sz93

0.6

740 т 220 280 Т,/(

фиг.2