Способ измерения теплопроводности газовых и жидкостных прослоек Советский патент 1989 года по МПК G01N25/18 

Изобрете1ше относится к теплофи- зическим измерениям и может быть использовано для измерения теплопровод- жидких и газообразных веществ.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение измерений.

На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа.

Устройство состоит из электронагревателя 1, температуровыравнивакицей пластины 2, стока 3 теплоты, образцов 4 сравнения, одинаковой толщины, установленных заподлицо соответственно с температуровыравнивающей пластиной 2 и стоком 3 теплоты, между которыми размещен слой исследуемого вещества 5. В поверхности образцов 4 сравнения, обращенных к слою исследуемого вещества 5, вмонтированы спаи дифференциальной термопары 6, подключенной к.нуль-индикатору 7. Элементы устройства защищены от теплообмена с окружающей средой теплоизоляционным корпусом, состоящим из неподвижньпс частей 8, на которой закреплены направляющие 9 с плитой 10, и подвижной части 11, имеющей возможность перемеел

00

СП

щатЬся по направляющим 9 с помощью механизма 12 перемещения. Контроль толщины слоя исследуемого вещества, т.е. перемещения лодвижной части теп лоизоляционного корпуса 11 относительно неподвижной части 8, осуществляется индикатором 13 перемещений, размещенным в плите 10.

Способ осуществляют следующим об- разом.

С помощью механизма 12 перемещения поднимают подвижную часть 11 теплоизоляционного корпуса по направляющим 9. Заливают определенный объем исследуемой жидкости в полость неподвижной части 8 теплоизоляционного корпуса. Включают нагреватель 1 и начинают опускать с помощью механизма 12 перемещения подвижную часть 11 теплоизоляционного корпуса до соприкосновения температуровыравнивающей пластины 2 со слоем исследуемой жидкости 5. После установления показаний нуль-индикатора постепенно опус- кают с помощью механизма 12 перемещения подвижную часть 11 теплоизоляционного Корпуса до тех пор пока показания нуль-индикатора в стационарном режиме теплопередачи не будут ра ны нулю. После достижения этого условия определяют теплопроводность слоя исследуемой жидкости по формуле

-Я,1-,

(I) 35

где , 1 - соответственно, теплопроводность и толщина слоя исследуемой жидкости; ., 1 - то же для образцов сравнения.

Если исследуемое вещество является газообразным, то устройство, реа- лизуюцее предлагаемый способ, анало- гично представленному за исключением того, что полость между подвижной частью 11 и неподвижной частью 8 теп- лризоляционного корпуса выполняется герметичной и снабжается штуцерами для заполнения ее исследуемым газообразным веществом.

Повышение точности по сравнению со способом-прототипом достигается за счет нулевого принципа измерений, предъявляющего минимальные требования к измерителю разности температур и позволяющему регистрировать наступление нулевой разности темпера

д

5

0

5 п

5

тур с высокими чувствительностью и точностью. Использование различных частей одного и того же слоя исследуемого материала в качестве исследуемых образцов в двух теплопроводя- щих цепях обеспечивает упрощение процесса измерений.

Пример. Для испытания жидкостей использовалось устройство, схематически представленное на чертеже. Полость неподвижной части 8 теплоизоляционного корпуса имела цилиндрическую форму диаметром 150 мм. Подвижная часть 11 теплоизоляционного корпуса имела цилиндрическую форму диаметром 146 мм. Образцы сравнения были вьтолнены в виде половинок диска из органического стекла, диаметр дисков 10 мм, толи;ина 2 мм. Высокотеплопроводящие элементы 2 и 3 быпи вьтолнены из меди диаметпом 100 и толщиной 2 мм. Максимальная толщина слоя исследуемого вещества составляла 4 мм .

Проведены .измерения теплопроводности вазелинового масла, полиметил- силоксановой жидкости и глицерина при 313 К. После уравновешивания измерительной схемь; в стационарном режиме теплопередачи значения 1 для этих жидкостей составляли соответственно, мм: 1,28, 1,53 и 2,69. Теплопроводность органического стекла при 313 К равна 0,197 Вт/(м-К)-В результате, получены теплопроводность, Вт/(м К):

Вазелиновое масло 0,126 Полиметилсилоксановая жидкость 0,151 Глицерин0,265,

что хорошо согласуется с литературными данными. Пределы измерения данного устройства 0,03-0,4 Вт/().

Таким образом, предлагаемый способ может найти применение для массовых измерений теплопроводности жидких и газообразных сред в различных отраслях народного хозяйства.

Формула изобретения

1, Способ измерения теплопроводности газовых и жидкостных прослоек, заключающийся в создании двух параллельных тепловых потоков между источниками и стоками теплоты с равными температурами, один из которых пропускают последовательно через иссле5 15

дуемый образец и образец сравнения, а другой через сравнения н исследуемый образец, в измерении разности температур поверхностей контактов двух пар образцов, о т л и - (Чающийся тем, что; с целью псвьниения точности, изменяют толщины исследуемых образцов, поддерживая их равными между собой, до состояния, при котором измеряемая разность тем18751

ператур будет равна нулю, а искомую величину определяют по соотношению толщин исследуемых образцов и образцов сравнения.

2. Способ по п.1, отличающий с я тем, что, с целью упрощения измерений, в качестве исследуемы 1Q образцов используют различные части одного слоя исследуемого вещества.

Изобретение относится к области теплофизических испытаний, а именно к области измерения теплопроводности жидких и газообразных сред. Цель изобретения - повышение точности и упрощение измерений. Между источником и стоком теплоты размещают две пары контактирующих между собой слоев из исследуемого образца и образца сравнения. В одной паре исследуемый образец контактирует с источником теплоты, а в другой со стоком. Регистрируется разность температур плоскостей контактов образцов в парах. Расстояние между источником и стоком теплоты изменяют за счет изменения толщины исследуемых образцов. При этом добиваются нулевой разности температуры. О теплопроводности исследуемого образца судят по соотношению толщин образцов и теплопроводности образца сравнения. Повышение точности по сравнению со способом-прототипом достигается вследствие реализации нулевого принципа измерений, приводящего к высоким чувствительности и точности измерений. Использование различных частей общего слоя исследуемого вещества в качестве испытуемых образцов в двух теплопроводящих цепях обеспечивает упрощение измерений. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

тз

2 Ц

vY

П

10

tf