Устройство для измерения коэффициента теплопроводности веществ Советский патент 1988 года по МПК G01N25/18 

оо

САР ГС

сл

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано для измерения коэф- (} 1циента теплопроводности различных веществ.

Цель изобретения - овышение точности измерения.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройст- ва.

Устройство содержит источники 1 и приемники 2 тепла, между которыми расположе исследуемый 3 и эталонный 4 образцы и тепломеры 5. Чтобы устранить тепловые потери, боковые поверхности источников 1 и приемников 2 тепла, и сследуемого 3 и эталонного 4 образцов и тепломеров 5 защищены теплоизоляционными цилиндрами 6 и 7. Теплоизоляционный цилиндр 7 выполнен с возможностью перемещения относительно источника 1 и приемника 2 тепла, жестко связанных между собой с помощью связи 8. Кроме того, в его полости закреплена температуровырав- нивающая сетка 9, на которой размещен один из спаев дифференциальной термопары 10, подключенной к вторичному прибору 11. Другой спай термопа- ры 10 BMOHTI рован в температуровырав- нивающую пластину 12. Приемники 2 тепла включены в линию 13 источника 14 энергии и поддерживаются при оди- наковой температуре. Источники 1 теп- па включены в линию 15 источника 16 энергии и их температуры регулируются переменными сопротивлениями 17.

Устройство работает следующим об- Ьазом.

При подготовке устройства к измерениям снимают источник 1 тепла, теп- Ьомер 5 и температуровыравнивающую Пластину 1 с вмонтированным в нее спаем дифференциальной термопары 10 ii помещают в полость теплоизоляцион- iioro цилиндра 6 исследуемый образец 3. Устанавливают обратно температуро- Ьыравнивающую пластину 12, тепломер .5 и источник 1 тепла. Места контактов между ними, а также места контак- -toB исследуемого образца 3 для умень- 1|1ения влияния на точность измерений if:oHTaKTHbix сопротивлений заполняются фысокотеплопроводной замазкой. После 1Ьодготовки устройства к работе включают источники 1 и приемники 2 тепла И цепи соответствующих источников Энергии. При этом тепломеры регистри

руют тепловые потоки, проходящие от источников тепла вдоль осей исследуемого 3 и эталонного 4 образцов. С помощью сопротивления 17 регулируются температуры источников 1 тепла до тех пор, пока величины тепловых потоков при стационарном режиме теплопередачи не станут равны между собой. Затем перемещают теплоизоляционный цилиндр 7 относительно источника 1 и приемника 2 тепла, скрепленных между собой связью 8, до тех пор, пока показания вторичного прибора 1I не станут равны нулю. В этот момент положе- . ние температуровыравнивгиощгй сетки 9 с размещенным на ней спаем дифференциальной термопары 10 характеризует величину коэффициента теплопроводности исследуемого вещества. Это поясняется формулой.

15 20 25 30 5

0

5 .

0

где Я , коэффициенты теплопроводности соответственно исследуемого и эталонного образцов;

1 - длина исследуемого образца;

1 ,- расстояние от приемника тепла к температуровы- равнивакхцей сетке с размещенным на ней спаем дифференциальной термопары в момент, когда при стационарном режиме теплопередачи и разности величин тепловых потоков , проходящих вдоль осей образцов, показания вторичного прибора равны нулю.

Для определения коэффициента теплопроводности достаточно в процессе измерения получить только величину Ig, так как все остальные параметры определяются до измерения. Это дает возможность считывать коэффициент теплопроводности исследуемого образца непосредственно по предварительно проградуированной шкале.

Предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность измерения по сравнению с известным, так как в нем исследуемый и эталонный образцы находятся в одинаковых температурных условиях, что позволяет исключить погрещность, вызванную влиянием

на результат измерения теплопотерь от образцов в окружающую среду. Кроме того, предлагаемое устройство имеет линейную шкалу, что дополнительно повьшает точность и упрощает проведение измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения козффици- ента теплопроводности веществ, содержащее две теплопроводящие цепи, одна из которых включает во время изме1)е- ний исследуемый образец, размещенный в теплоизоляционном цилинг е между источником и приемником тепла, выполненными в виде поршней, другая - однородный теппопроводящий элемент.

представляющий собой жидкость, разме- 20 теплопроводящие цепи снабжены устщения вдоль оси, дифференциальную термопару с вторичным прибором, один из спаев которой размещен в Ж11дкости однородного теплопроводящего элемента на температуровыравнивающей сетке, закрепленной в поперечном сечении теплоизоляционного цилиндра, а также эталонный образец, причем приемники

тепла обеих цепей соединены системой выравнивания температур, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, другой спай дифференциальной термопары размещен в плоскости контакта во время измерений исследуемого образца и источника тепла, в качестве эталонного образца использована жидкость однородного теплопроводящего элемента.

Изобретение относится к тепло- физическим измерениям и может быть использовано для измерения коэффициента теплопроводности различных веществ. Цепь изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит исследуемый и эталонный образцы в виде цилиндров или призм равного сечения, которые размещены между источниками и приемниками тепла, при- чем температуры приемников тепла равны между собой. Кроме того, в устройстве имеются тепломеры для крнтроля равенства тепловых потоков, проходящих вдоль осей образцов, и дифференциальная термопара, один из спаев которой размещен на торце исследуемого образца, обращенном к источнику тепла. Новым в устройстве является то, что эталонный образец выполнен в виде жидкообразной среды, помещенной в полость теплоизоляционного цилиндра, имеющего возможность перемещаться относительно фиксированных источника и приемника тепла и в сечении которого закреплена температуровьфавниваю- щая сетка, на которой помещен второй спай дифференциальной термопары, 1 ил. S (Л С

щенную между источником и приемником тепла, которые выполнены в виде жестко связанных между собой поршней, помещенных в полость теплоизоляционного цилиндра с возможностью переме-

,-с53-г-сЕРп

19

ройством для контроля равенства тепловых потоков, причем источники тепла обеих теплопроводящих цепей соединены системой регулировки их температур.