Способ определения теплофизических характеристик жидких сред Советский патент 1991 года по МПК G01N25/18 

ё

Изобретение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано для определения теплопроводности и температуропроводности жидких сред. Цель изобретения - упрощение процесса измерения, повышение точности определения искомых характеристик и расширение области применения. Исследуемой жидкой средой равномерно по объему заполняют измерительную ячейку, в качестве которой используют дисперсный низкотеплопроводный материал, например материал на основе супертонких кварцевых волокон, нагревают жидкую среду и измеряют ее тепловое состояние. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано для определения теплопроводности и температуропроводности жидких сред.

Цель изобретения - упрощение процесса измерения, повышение точности опреде- ления искомых характеристик и расширение области применения.

На чертеже изображена схема устройства для реализации предложенного способа.

Оно содержит измерительную ячейку 1. пропитанную исследуемой жидкой средой, плоский источник нагрева 2, термопару 3.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Из дисперсного низкотеплопроводного материала на основе супертонких кварцевых волокон вырезают измерительную ячейку, которую пропитывают исследуемой жидкой средой путем помещения ячейки в эту среду. Измерительная ячейка состоит на 95...98% из исследуемой жидкой среды, а 2...5% составляет каркас ячейки. За счет сил молекулярного сцепления жидкость принимает форму измерительной ячейки, а разветвленная структура исходного дисперсного материала полностью исключает конвекцию в жидкой среде при ее нагреве.

Далее определение теплофизических свойств проводится импульсным методом с применением плоского источника нагрева.

Для этого на одну из поверхностей ячейки подают тепловой импульс длительностью Гопри помощи плоского источника нагрева, а в одной из точек противоположной поверхности ячейки термопарой 3 определяют максимум температуры в этой точке и время ее достижения Гмакс . Тогда температуропроводность а и теплопроводность Я жидкой

с VI со ю

го

среды определяется по известным формулам:

А &

-

to

А срА4

(D

где - теплоемкость и плотность исследуемой жидкой среды;

д - толщина измерительной ячейки;

А - коэффициент, зависящий от величины гмакс и условий теплообмена ячейки с окружающей средой.

Следует отметить, что. пропитанная исследуемой жидкой средой измерительная ячейка может быть исследована практически любыми методами определения теплопроводности или температуропроводности твердых тел, с соответствующей этим методам математической обработкой результатов. В этом случае ячейки должны соответствовать размерам образцов, испытуемых на той или иной установке. Величина А, полученная по формуле (I), включает в себя как теплопроводность по каркасу, так и по исследуемой жидкости. Однако, учитывая низкую теплопроводность материала ячейки, величина которой на порядок меньше теплопроводности жидких сред, теплопроводность каркаса материала ячейки не вносит существенной погрешности в определении теплофизических характеристик исследуемой жидкой среды. При необходимости эта погрешность может быть сведена к минимуму за счет учета величины теплопроводности по каркасу материала, из которого изготовлена измерительная ячейка. Теплопроводность материала по каркасу определяется экспериментально в условиях, когда давление окружающей среды составляет менее 0,01 мм рт ст.

Использование в качестве измерительной ячейки дисперсного низкотемпературного материала на основе супертонких кварцевых волокон (диаметр волокна 1...3 мкм) обусловлено его высокой пористостью (до 98%), неизменностью геометрических

размеров при нагреве из-за низкого коэффициента термического расширения, а также малой теплопроводностью по каркасу (0.015 Вт/мК).

Предлагаемый способ был апробирован

при определении теплопроводности воды при температуре +20°С. Табличное значение теплопроводности воды при этой температуре составляет 0,590 Вт/мК, а величина

теплопроводности, полученная с использованием предлагаемого способа и с учетом теплопроводности каркаса материала измерительной ячейки, составляет 0,609 вТ/мК. Погрешность искомой характеристики по

сравнению с табличным значением составляет менее 2%.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность определения теплофизических свойств жидких сред за

счет исключения конвекции последних при их нагреве, упростить процесс измерения, так как измерительная ячейка может быть установлена практически в любом приборе для определения теплофизических свойств

твердых тел, расширить область применения способа, так как он позволяет проводить испытания двухфазных жидких сред за счет исключения выпадения более тяжелой фракции на дно измерительной ячейки.

Формула изобретения 1. Способ определения теплофиэиче- ских характеристик, жидких сред, включающий заполнение жидкой средой

измерительной ячейки, нагрев жидкой среды и измерение ее теплового состояния, о т- личающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения, повышения точности определения искомых характеристик и расширения области применения, в качестве измерительной ячейки используют дисперсный низкотеплопроводный материал, равномерно заполненный по объему исследуемой средой.

тем. что в качестве дисперсного материала используют материал на основе супертонких кварцевых волокон.

X7

/