Устройство для определения теплопроводности твердых материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N25/18 

. (21) 4043421/31-25 (22) 14.01.87 (46) 30.03.89. Бюл. № 12

(71)Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной и газовой промьшшенности

им. В.И.Муравленко

(72)Ю.С.Даниэлян и В.С.Зайцев

(53)536.02 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № , кл. q 01 К 25/18, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 989419, кл. G 01 N 25/18, 1981.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

(57)Изобретение относится к области тепловых испытаний, а именно к устройствам для определения теплопроводности. Устройство включает два круговых нагревателя, разделенных ин Jикaтopaми. Первый нагреватель предназначен для контакта с испытуемым образцом, полубесконечным в тепловом отношении. Второй нагреватель выполнен из нескольких независимых секторов и контактирует с эталоном, полубесконечным в тепловом

отношении и разделенным на секторы в соответствии с секторами нагревателя. Секторы эталона различаются значениями теплопроводности, эти значения известны. Задают неизменную мощность первого нагревателя. Мощности секторов второго нагревателя регулируют так, чтобы обеспечить равенство температур по секторам и равенство их температуре первого нагревателя. Для расчета выбиршот мощность того сектора, плотность теплового потока в котором наиболее близка плотности теплового потока первого нагревателя. При расчете исходят из Ъбратно пропорциональной зависимости между плотностью теплового потока и теплопроводностью. Снижение погрешности по сравнению с известными устройствами того же наз начения достигается за счет того, ;- что устройство обеспечивает выбор минимального регулирования теплопро- водностей материалов - испытуемого образца и эталона, устройство позволяет повысить производительность испытаний в полевых условиях без отбора проб образцов.

с 9

4

0

j

1

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к устройствам для определения теплопроводности.

Цель изобретения - уменьшение погрешности измерений.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид: на фиг.2 - секционированный нагреватель.

Устройство состоит из нагревателя 1 образца, индикатора 2 нулевой разности температур, в качестве которо го используется, например, термобатарея секторообразных нагревателей 3 эталонов 4. На фиг.2 изображен эталон, составленный из четырех материалов с различной теплопроводностью

314

и четьфехсекционный нагреватель эталона с секторами, соответствующикш частям эталона. Однако количество эталонов произвольно и определяется диапазоном теплопроводности измеряемых материалов. Радиальные размеры нагревателей обеспечиваются такими, чтобы выполнялось условие полубеско нечности образцов в тепловом отношении.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно устанавливают устройство на исследуемом материале 5. Затем включают нагреватели 3 этапо- нов, на которые подают тики, пропорциональные теплопроводности эталонов. На нагреватель исследуемого материала подается электрический ток, при котором температуры нагревателей эталонов и исследуемого материала выравниваются. .После установления стационарного процесса теплопередачи определяют мощности тока, подаваемые на нагреватели. Теплопроводность исследуемого материала рассчитывают по электрической мощности нагревателя эталона той секции, для которой плотность теплового потока ближе всего к

плотности теплового потока, задаваемой нагревателем исследуемого материала.

Расчет по формуле:

Л - теплопроводность исследуемого материалаj

Р - мощность нагревателя исследуемого материала; п - количество секций эталона, Р; - мощность нагревателя i -и

секции, выбранной для расчета}0( - теплопроводность i -и секции

, эталона.

Р им е р. Для исследования горпород установшш диапазон измене0

41

с n 5

0

5

0

5

14

ния теплопроводности секций эталона в пределах 0,5-6 Вт/(мК). Соответственно, секции изготовлены из образцов горных пород и из цементных растворов с различными наполнителями. В качестве индикатора нулевой разности температур использовали термобатарею. Для вьтолнения условия полубесконечности эталонов и образцов их радиальные размеры выдерживались в 10 раз большими по сравнению с диаметром нагревателя образцаj высота образцов и эталонов бьша соизмерима с их радиальными размерами.

Устройство: обеспечивает снижение погрешности по сравнению с известны-- ми устройствами за счет уменьшения разности теплофизических свойств объекта испъ1тания и эталона, используемого npii измерении i это достигается благодаря совмещению в одном цилиндрическом эталоне набора эталонных материалов, при идентичности осевых температурных распределений.

Устройство позволяет повысить производительность испытаний в полевых условиях без отбора проб образцов .

Формула и зобретения

Устройство для определения теплопроводности твердых материалов, содержащее эталон, полубесконечньй в тепловом отношгиии, нагреватели образца и эталона в виде равных соос- ных кругов, индикатор нулевой разности температур образца и эталона, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измере-; НИИ, эталон выполнен составным из частей с различными значениями теплопроводности, при этом части разделены плоскостями, проходящими через ось нагревателей, а нагреватель эталона разделен на секторы, соответствующие частям эталона.

Фиг

А - А