Устройство для определения теплопроводности твердых материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N25/18 

ловолокнистой структурой 6, изготовленной из материала с высокой теплопроводностью, например из медной проволоки диаметром 0,05...0,1 мм, с открытой пористостью, равной 0,75... 0,80, и теплоаккумулирующим сплавом 7 на основе галлия, за счет скрытой теплоты плавления которого обеспечивается саморегулирующийся отвод JQ тепла при постоянной температуре плавления . Металловолокнистая структура 6 установлена кондуктивно в контейнере холодильника 2 в зоне установки

Тепло от электронагревателя 3 кондуктивно передается через испытуемый образец 4 и датчик 1 теплового потока к холодильнику 2, теплоаккуму- лирующее вещество 7 которого в исходном состоянии находится в твердой фазе и имеет температуру, близкую к температуре плавления, моменту окончания цикла работы частично переходит в жидкую фазу. Отвод тепла от холодных спаев датчика 1 теплового потока происходит при постоянной температуре плавления. Затем включается

датчика 1 теплового потока и охлажда- J5 теРмоэлектРическая батарея 8 и отби20

25

30

ющей термоэлектрической батареи 8. За счет этого улучшается теплоотвод от холодных спаев датчика 1 теплового потока и снижается температурный градиент на переходе холодный спай датчика 1 - теплоаккумулирующий сплав 7.

Теплоаккумулирующий сплав 7 состоит из галлия и цинка, в который с целью уменьшения величины переохлаждения добавлен интерметаллид CrGa4. Сплав 7 имеет состав, близкий к эвтектическому fсо следующим соотношением компонентов, мас.%: цинк 4...5, интерметаллид галлия CrGa. 0,5... 1,0; галлий остальное. Изменение агрегатного состояния теплоаккумулирующего сплава 7 осуществляется с помощью термоэлектрической батареи 8 с использованием металловолокнистой структуры 6, обладающей высокой теплопроводностью. Применение металловолокнистой структуры 6 обеспечивает равномерный подвод тепла по всему объему сплава, исключает возможность возникновения значительных температурных градиентов за счет зонных оплавлений теплоаккумулирующего сплава 7, в том числе в месте установки термоэлектрической батареи 8 и датчика 1 теплово- го потока. Зонные оплавления вследствие низкой теплопроводности сплава 7 в жидком состоянии существенно снижают точность проводящихся измерений.

Нерабочие поверхности холодильника 2 и электронагревателя 3 имеют тепловую изоляцию 9 и 10, изготовленную из пено- или поропласта. Устройство крепится к подставке 11 в которой

35

40

50

рает тепло от теплоаккумулирующего сплава 7, в результате чего сплав переходит из жидкой в твердую фазу.

Металловолокнистая структура 6 равномерно подводит тепло ко всему объему теплоаккумулирующего сплава 7, исключает зонные оплавления и температурные градиенты, которые снижают точность измерений.

При этом общее техническое решение состоит в сочетании в конструкции холодильника металловолокнистой структуры с открытой пористостью, заполненной сплавом с постоянной температурой, что обеспечивает повыше- ние точности за счет стабилизации температуры холодильника. Частное техническое решение состоит в задании открытой пористости на уровне 0,75... 0,80 в сочетании со сплавом на основе галлия с составом, близким к эвтектическому. За счет этого достигается стабилизация температуры холодильника на уровне комнатной, а именно на уровне 245 С с погрешностью в 0,1°С.

Формула изобретения

1. Устройство для определения теплопроводности твердых материалов, содержащее последовательно расположенные электронагреватель, датчик теплового потока, дифференциальную термопару для измерения перепада температур на образце и холодильник, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет стабилизации температуры холодильника, он выполнен в виде контей1. Устройство для определения теплопроводности твердых материалов, содержащее последовательно расположенные электронагреватель, датчик теплового потока, дифференциальную термопару для измерения перепада температур на образце и холодильник, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет стабилизации температуры холодильника, он выполнен в виде контейвырезаны отверстия для прохода воздуха, отводящего тепло от горячих ребер55неРа из теплопроводящего материала,

термоэлектрической батареи 8.кондуктивно связанного с термоэлект1 Устройство работает следующим об-рической охлаждающей батареей, контей разом нер равномерно заполнен металловолокТепло от электронагревателя 3 кондуктивно передается через испытуемый образец 4 и датчик 1 теплового потока к холодильнику 2, теплоаккуму- лирующее вещество 7 которого в исходном состоянии находится в твердой фазе и имеет температуру, близкую к температуре плавления, моменту окончания цикла работы частично переходит в жидкую фазу. Отвод тепла от холодных спаев датчика 1 теплового потока происходит при постоянной температуре плавления. Затем включается

0

5

0

35

40

50

рает тепло от теплоаккумулирующего сплава 7, в результате чего сплав переходит из жидкой в твердую фазу.

Металловолокнистая структура 6 равномерно подводит тепло ко всему объему теплоаккумулирующего сплава 7, исключает зонные оплавления и температурные градиенты, которые снижают точность измерений.

При этом общее техническое решение состоит в сочетании в конструкции холодильника металловолокнистой структуры с открытой пористостью, заполненной сплавом с постоянной температурой, что обеспечивает повыше- ние точности за счет стабилизации температуры холодильника. Частное техническое решение состоит в задании открытой пористости на уровне 0,75... 0,80 в сочетании со сплавом на основе галлия с составом, близким к эвтектическому. За счет этого достигается стабилизация температуры холодильника на уровне комнатной, а именно на уровне 245 С с погрешностью в 0,1°С.

Формула изобретения

1. Устройство для определения теплопроводности твердых материалов, содержащее последовательно расположенные электронагреватель, датчик теплового потока, дифференциальную термопару для измерения перепада температур на образце и холодильник, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет стабилизации температуры холодильника, он выполнен в виде контейнистой структурой с открытой пористостью из теплопроводящего материала и сплавом с постоянной температурой плавления, расположенным в порах м°- талловолокнистой структуры.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью стабилизации температуры холодильника на уровне комнатной, задают открытую пористость равной 0,75-0,80, а сплав выбирают со следующим содержанием компонентов, мас.%:

Цинк4,0...5,О

Интерметаллид

галлчя CrGa40,5...1,0

ГалчинОстальное

Изобретение касается тепловых испытаний, а именно измерений теплофизических свойств твердых материалов. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет стабилизации температуры холодильника, например, на уровне комнатной температуры. Устройство включает источник теплоты и холодильник, задающие перепад температур на испытуемом образце. Холодильник выполнен в виде контейнера, заполненного металловолокнистой теплопроводящей структурой, поры которой заполнены сплавом с постоянной температурой плавления. Отвод тепла от холодильника осуществляется термоэлектрической батареей. Частичное плавление сплава стабилизирует температуру холодильника. За счет теплопроводящей волокнистой структуры плавление идет во всем объеме холодильника. В результате достигается повышение точности. Для стабилизации температуры холодильника на уровне 24,5°С открытая пористость выбирается на уровне 0,75...0,80%, а сплав выбирается на основе галлия с составом, близким к эвтектическому, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.